基于Unity 3D的虚拟操作系统设计

谢宏飞

（湛江科技学院，广东湛江，524000）

0 引言

传统的虚拟操作系统会产生很多的误差，一定程度上为企业的正常生产带来消极影响，严重的甚至会造成较大的经济损失[4]。所以，面对这种情况，需要在真实的环境之中，创建更为灵活的虚拟操作流程，以此来进一步提升整体的运行控制效果。Unity 3D技术的出现解决了虚拟操作系统存在的多种问题以及缺陷，并将系统的设计往更加智能化、多元化、信息化的方向引领[5]。Unity 3D技术在虚拟操作系统中的应用一定程度上提升了系统整体的应用运行能力，同时增加了系统实际的处理范围，减少操作时间，可以同时完成多个虚拟任务，具有实际的应用意义。因此，对基于Unity 3D的虚拟操作系统进行设计。在较为真实的环境之下，创建可以复用的虚拟操作系统，并且验证系统的访问以及应用情况，实现系统的创新以及优化[7]。

1 系统硬件设计

1.1 虚拟数据操作采集板块设计

在进行Unity 3D下的虚拟操作系统设计之前，需要先进行相关的硬件设计。在虚拟的操作系统控制电路之中，虚拟数据操作采集板块主要是负责对中心数据采集的一种模拟量数据处理器。一般情况下，它对于数据的处理往往是依据系统的实际设计以及对应需求来决定的。本次设计可以采用HYVJ-KIB15690型号的数据采集板块来进行主要是因为最近几年的虚拟操作系统虽然运行操作速度极快，但是对于数据处理的相应要求也相对较高，这就要求数据采集板卡的性能要更高，并且对于不同数据的处理以及采集的程度较高，可以通过一个3路八位的模拟器来扩大输入模块的处理范围，并将采集的数据模拟量与相应的处理器相关联，形成中数据处理结构。通过ISA总线将服务器与数据采集板块互联，并在数据采集板上安装采集模块，同时与控制模块相关联，便可以控制数据采集板块双向运行。随后，将虚拟模拟数字转换器安装在电路的电源侧方，并在基础的数据采集板块之上，依据不同系统运行的需求，再结合对应的数据转换比例，重新设定系统的可视化的精准度。

在此基础上，将型号为AGVD-SDNV1400的26位半闪速结构模拟数字转换器相关的数据信息作出更改调整，对相关的性能指标作出更改。完成对模拟数字转换器性能指标参数的设定。通过上述的设定，最终完成对虚拟数据操作采集板块的设计。

1.2 虚拟操作串口设计

在完成虚拟数据操作采集板块的设计之后，接下来，进行虚拟操作串口的设计。操作串口是对系统执行的过程中，不同功能模块处理情况作出把控的一种集成处理硬件。他的实际计算思维是根据虚拟以及服务器模式的应对虚化程度，来最终实现对串口操作的区分。可以在虚拟操作系统的驱动控制设备上进行执行分区空间的划分，并创建对应的串口模拟处理结构，具体如图1所示。

图1 串口模拟处理结构图

根据图1中的处理结构，可以完成对虚拟操作系统串口模块的设计。另外，虚拟操作系统串口的设计还要求载体设备自身携带符合系统运行的驱动程序，同时将相关的数据信息存储在代理驱动程序之中。使接口与原载体设备的驱动接口保持一致，并实现内部访问的封装，随后，根据初始的处理封装格式，再将封装的实际结果转发至串口服务器之上。在此基础上，在串口的服务器之上进行终端的设计，并将其与电源相连接，以此来构建一个虚拟的串口模块，并将各分区对载体设备的转换端口设定为多核心端口，以此来实现对虚拟串口载体设备的直接控制。但是需要注意的是，串口的设计与创建还需要依据系统的实际运行速度来区分，并对各分区之间的实时监测，监测装备通常被安装在虚拟运行节点之上，并形成串联的形式，最终完成对虚拟操作串口的设计。

2 系统软件设计

2.1 VRTOS虚拟调度指令设计

在完成系统硬件设计之后，接下来，需要进行相关的软件设计。VRTOS虚拟调度实际上是一种集成的数据处理程序，主要是采用相应的数据处理程序来更改相应的调度结构，同时，在系统的控制结构之中，创建相关的动态优先级抢先式调度算法，并进行优先动态调度标准的设定。

进行VRTOS虚拟调度指令差值的计算，具体如下公式（1）所示。

公式(1)中：G表示VRTOS虚拟调度指令差值的计算，L表示优先服务层级标准，通过上述计算，最终可以完成对VRTOS虚拟调度指令差值的计算，在差值的范围之内，进行VRTOS虚拟调度指令的设计。

2.2 Unity 3D技术下层级目标虚拟处理队列的构建

在完成VRTOS虚拟调度指令的设计之后，接下来，在Unity 3D技术下进行层级目标虚拟处理队列的构建。首先，利用Unity 3D技术创建初始虚拟处理队列，然后，在此基础上，进行win32 API的设计，并将任务、内存、互斥量、信号量、消息队列以及定时器等设定成为资源管理层级。并在系统的预设管理模块之中实现了Byte和 Block的两种类型的处理，最终在此程序之中，进行实时虚拟结构的模拟，并且建立相对应的数据库，将其与VRTOS虚拟调度指令相关联，形成具体的应用队列。

3 系统测试

3.1 测试准备

进行本次测试的相关准备，具体如下：选取一个企业的生产操作系统作为本次测试的目标对象，采取黑盒测试的方式来进行，需要选择3台服务器，并将其在控制程序上相关联，对应的IP地址依据测试的环境更改调整为196.56.25.214.02段，同时将时段的控制区域设定在（102.35，50.25），随后，创建测试的环境，获取采集相应的系统运行初始数据信息，并将其汇总整合，根据测试段来计算可视化层次细节颗粒度，具体如下公式(2)所示。

公式2中：K表示可视化层次细节颗粒度，χ表示系统层级范围，α表示预期作用范围，f表示系统可控程度。通过上述计算，最终可以得出实际的可视化层次细节颗粒度。依据得出的可视化层次细节颗粒度，设定系统的虚拟操作执行指令，并将得出的数据信息，添加在指令编辑软件之中，完成对操作执行指令的编制。将指令添加在初始的操作系统之中，并调整对应的执行结构，使其处于完成的应用状态之下。完成测试环境的搭建之后，接下来，对测试所用的相关设备参数指标作出设定，具体如下表1所示。

表1 测试设备指标参数标准设定表

根据上表1中的数据信息，最终可以完成对测试设备的设定以及调整，完成之后，对系统相关的细节作出对应的调整。核查设备是否处于稳定的运行状态，同时确保不存在影响最终测试结果的外部因素，核查无误后，开始系统测试。

3.2 测试过程及结果分析

在上述所搭建的测试环境之中进行测试。为了验证Unity 3D技术下的虚拟操作系统整体的性能，进行相关的实验。测试平台设定为Matlab 2021，同时，测试的相关数据均来自某企业的生产办公室。对系统的运行延时情况作出分析与研究。将数据信息导入系统之中，在预设的处理程序之中添加虚拟操作指令，依据实际情况，创建层级处理结构，并制定优先级的操作协议，利用目标任务来进行优先级传输程序的设定，并且采用优先调度的方式来实现数据的向下传输，通过Unity 3D技术来进行数据的处理与整合，并将其形成三维实体模型，在显示板上可以更改对应的执行数据信息，以此来修改对应的执行指令。最终得出相应的系统延时数据，对其作出分析研究，如下表2所示。

表2 系统测试结果分析表

根据表2中的数据信息，最终可以得出结论：在不同的虚拟调度范围测试环境下，与未应用Unity 3D技术的系统相比，应用的系统所得出的延时率相对较低，表明系统的运行效果较好，十分流畅，卡顿的现象相对较少，同时虚拟操作的程序更加贴合实际，并具有更强的灵活性，便于应对所发生的各种运行情况，具有实际的应用意义。

4 结束语

便是对基于Unity 3D的虚拟操作系统的设计与分析。Unity 3D技术下的虚拟操作系统具有更强的灵活性，同时在应对不同情况时，可以实现更加全面、系统的应用处理，一定程度上提升了系统整体的执行能力，并且系统各项软件的分化能力也有了明显的提升，使综合的运行处理流程更加通顺，功能逐渐完善，可利用性加强，添加的可视化功能也进一步实现了三维可视化的虚拟系统操作，为相关行业的发展提供了极大的便利，对于虚拟化技术也是一种创新。