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控制工程網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗室設計實(shí)踐論文
摘要：結合實(shí)際項目的開(kāi)發(fā)，最后可以得到了開(kāi)放性的有關(guān)計算機硬件的虛擬實(shí)驗室在軟件結構技術(shù)，以及在設計發(fā)面的方法，這樣就可以實(shí)現虛擬實(shí)驗室的技術(shù)，面向對象的虛擬器件是最主要的方法去實(shí)現虛擬實(shí)驗室。這樣就使得它的建模方法以及高效的系統仿真算法有了很好的相互性、通用性、開(kāi)放性；準確性。
關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗室；開(kāi)放性；虛擬器件；建模方法；高效系統
0前言
在高等教學(xué)和許多遠程教育甚至在科學(xué)普及中，實(shí)驗是非常重要的教學(xué)內容的一部分，但是現在許多的教學(xué)實(shí)驗是在實(shí)驗室里完成的，這樣的運作方式有著(zhù)很多困難以及不足的地方，如：投資大、損耗大、周期長(cháng)、維修困等因素。但是如果在虛擬實(shí)驗室中，那么我們就可以利用計算機技術(shù)去完成教學(xué)中的實(shí)驗，不僅是可以讓實(shí)驗者感覺(jué)到自己像是在真實(shí)的實(shí)驗的環(huán)境中一樣，這不僅會(huì )讓學(xué)生很輕松的就學(xué)習到知識并且簡(jiǎn)單的達到了實(shí)驗最初想要達到的目的，在這個(gè)過(guò)程中，實(shí)驗者學(xué)會(huì )了更多的東西與平時(shí)實(shí)驗相比，幾乎是平時(shí)實(shí)驗效果的幾倍。伴隨著(zhù)科技快速的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也得到了全面的普及和猛速增長(cháng)，我們需要快速的把這項有利于社會(huì )的技術(shù)快速的建立在虛擬實(shí)驗室中，尤其是在遠程教學(xué)模式中，快速建立起擁有各種功能設施和先進(jìn)齊全以及擁有良好的設備的網(wǎng)絡(luò )虛擬實(shí)驗室，這已經(jīng)成為了現代教育必須具備的教學(xué)設施。本次論文就從教學(xué)的需要為核心出發(fā)，解決虛擬實(shí)驗室的系統設計與虛擬實(shí)驗的建設實(shí)現方法，于是就提出了一種計算機的硬件的設計，主要是講述調度算法在虛擬器件的仿真以及在建模技術(shù)和仿真方面的的應用。
1有關(guān)虛擬實(shí)驗系統的概述
現在虛擬實(shí)驗軟件在課件中應用最廣泛，它的優(yōu)點(diǎn)是操作方便、研究費用低、不易損耗、靈活的表達方式[1]。但這種軟件也有他的弊端，就是它只能是單純的演示實(shí)驗，不能實(shí)現用戶(hù)按照自己的要求去設計想要的實(shí)驗。但是，有一種方法可以讓用戶(hù)按照自己的要求來(lái)構造自己滿(mǎn)意的實(shí)驗方案，并且還能在虛擬實(shí)驗環(huán)境下進(jìn)行設計、運行和檢驗實(shí)驗結果，這種方法就是以網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的開(kāi)放性虛擬實(shí)驗系統為基礎。因此，想要克服一般的基于課件的虛擬實(shí)驗軟件的缺陷，我們就必須研發(fā)出具有通用性和交互性性能很好的軟件。目前，在硬件的驅動(dòng)、計算機的電路設計以及有關(guān)信息信號的檢測方面主要用的系統便是虛擬實(shí)驗系統。
2有關(guān)虛擬實(shí)驗系統的設計框架
簡(jiǎn)單的舉一例子來(lái)說(shuō)，如果用戶(hù)在計算機的組成原理的虛擬實(shí)驗系統和數字邏輯下，那么用戶(hù)將會(huì )有對電路進(jìn)行編輯的權利，更有甚至，如果用戶(hù)可以在交互層里面，那么他還能進(jìn)行一些操作方法十分容易和方便的“所見(jiàn)所得”的功能。在交互層里面，用戶(hù)還能能進(jìn)行實(shí)驗結果的處理，最后計算機再把各種形式的數據返還給用戶(hù)。對虛擬器件庫訪(fǎng)問(wèn)也將會(huì )是很簡(jiǎn)單的事，只要在虛擬實(shí)驗仿真層上面，用戶(hù)就可以通過(guò)分析電路拓撲結構，運用系統仿真調度器進(jìn)行實(shí)驗結果仿真的查詢(xún)。虛擬器件是具有功能獨立而且彼此有著(zhù)關(guān)聯(lián)的一類(lèi)實(shí)物。用戶(hù)在虛擬實(shí)驗的條件下還能有一個(gè)最真實(shí)的虛擬實(shí)驗環(huán)境，它需要通過(guò)多個(gè)虛擬器件的協(xié)作完成。
3系統設計和實(shí)現
�。�1）有關(guān)對虛擬器件庫的建模。虛擬器件庫就是與客觀(guān)的現實(shí)生活的相關(guān)器件進(jìn)行直接的映射，其中虛擬器件哭模型的建立是最困難的對于虛擬實(shí)驗室系統設計，因為一個(gè)模型的好與壞會(huì )直接影響到整個(gè)系統的性能以及仿真算法所需要的是時(shí)間。虛擬庫模型的好與壞的判斷：第一，擁有良好的封裝性；在虛擬器件和外界之間，雖然有著(zhù)簡(jiǎn)單與清晰的信息之間的交換，可虛擬器件對外界來(lái)說(shuō)并不是完全可見(jiàn)的。第二，擁有完好的可延伸性；在虛擬庫中的虛擬器件能動(dòng)態(tài)添加的情況下，虛擬庫能夠簡(jiǎn)單的方便地進(jìn)行信息的保護。第三，擁有正確的可重用性了；只要當我們在新的虛擬器件的時(shí)候，這時(shí)候以前有的成熟虛擬器件就可以幫助我們建立完好。
�。�2）有關(guān)于面向對象的虛擬器件的建模方法。面向對象的建模方式在虛擬器件是非常的實(shí)用，因為它擁有許多良好性質(zhì)，比如說(shuō)；1、可理解；2、可重用；3、可擴展等良好性質(zhì)。如何去在面象對象的條件下建立一個(gè)虛擬器件？由于客觀(guān)世界的器件是它的第一對象，所以在虛擬器件里，只要有的消息的傳遞就會(huì )產(chǎn)生一系列的系統活動(dòng)，對于虛擬實(shí)驗系統具有的功能的系統結構，他是通過(guò)虛擬器件的操作和一些信息間的互相作用進(jìn)行完成的。通過(guò)靜態(tài)數據和動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行對象的封裝，而且是屬于某個(gè)范圍類(lèi)的，但是這樣更具有特殊意義上的層次化的結構。它的本質(zhì)是映射對象下的靜態(tài)數據，并且有關(guān)虛擬器件的特殊行為主要是通過(guò)對象動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行表達的。消息的相互協(xié)作也是對象間的一種方式。在面向對象中的繼承和組合機制方面上，還能從以前的模型中生出許多從未有過(guò)的器件模型。因此，可重用性也是我們需要對虛擬器件進(jìn)行完成的，比如說(shuō)：我們可以通過(guò)建模的與非門(mén)的組成來(lái)代替在芯片上輸入四與非門(mén)來(lái)運行。
�。�3）有關(guān)對系統仿真調度器的設計與實(shí)現。有關(guān)系統仿真調度器的設計，可以通過(guò)建立正確的虛擬器件庫的去實(shí)現，根據電路有關(guān)的拓撲消息，電路上的仿真檢查是通過(guò)用正確并且有成效的仿真調度算法教學(xué)實(shí)現的[2]。器件模擬次序的方法是調度算法的實(shí)質(zhì)。像這樣的調度方式是有許多的優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)：方便操作、易于構造，但是它也有一些缺點(diǎn)的，比如說(shuō)，只能簡(jiǎn)單的處理一些零延遲或者是單位延遲模型的實(shí)例，因為在他的內部模型里是只有相當少的功能對于精確的時(shí)序和延時(shí)信息而且效率十分低。像這樣的仿真模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足目前對仿真模式的要求了。
4結束語(yǔ)
對于當前來(lái)說(shuō)，我們在遠程教育中實(shí)驗的進(jìn)行與他的進(jìn)展依然是一個(gè)很大的難題，在本文，我們提出了虛擬實(shí)驗系統實(shí)現方案，當他在網(wǎng)絡(luò )的計算機硬件條件下，我們可以看見(jiàn)有關(guān)虛擬實(shí)驗系統的具體實(shí)現的方案是具有完美的開(kāi)放性和交互性。并且該系統已經(jīng)在生活得到很廣的應用，很簡(jiǎn)單的就在互聯(lián)網(wǎng)上得到快速的推廣。
參考文獻：
[1]馮惠軍,馮允成.一個(gè)面向對象的仿真建�？蚣芟到y工程理論與實(shí)踐[J].1999,19(05):61-66
[2]夏暉,陳傳波.VLAB中虛擬設備庫建模方法的研究華中科技大學(xué)報,2002,30(12):9-12.
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