文章导读：在新的一年中，各位网友都进入紧张的学习或是工作阶段。网学的各位小编整理了其他类别- 计算机硬件虚拟实验室的设计与研究 的相关内容供大家参考，祝大家在新的一年里工作和学习顺利！
[摘 要] 随着计算机技术的不断发展， 虚拟实验室对实验教学起着非常重要的作用， 在计算机的教学上会应用到仿真技术和模拟技术， 所以为了满足远程教学的需求， 建立了计算机硬件虚拟实验室， 通过采用 Activex 技术， 实现了教学的虚拟平台。 本文主要探讨了计算机硬件虚拟实验室采用的关键技术。
[关键词] 计算机硬件； 虚拟实验室； 组件； 技术
1 计算机硬件虚拟实验室总体设计1.1 系统结构计算机硬件虚拟实验室主要提供了仿真学习的虚拟环境， 整个系统包括三个方面： 虚拟元器件库、 设备库、 实验单元和管理维护模块。虚拟实验平台主要为用户提供一个网络访问的服务器， 在进行虚拟硬件实验的时候可以通过虚拟实验平台来实现程序的编辑、 设计等。 在虚拟仿真模块主要进行虚拟程序的编译、 运行以及信号的检测等。
1.2 虚拟实验平台设计主要有以下几种类别： 1） 虚拟器件类。 可以通过虚拟器件对IC元件的功能进行模拟。 2） 虚拟仪表类。 主要模拟对虚拟试验中的仪器仪表进行仿真的模拟， 比如探测器、 信号发生器、 LED 等。 3） 虚拟面包板类。 可以对面包板的功能进行模拟， 通过虚拟引脚可以实现器件在面包板上的连接、 信号传播等。 4） 虚拟实验台类。 可以对虚拟的实验平台进行模拟， 主要负责各类仪表以及虚拟系统的管理。
1.3 系统功能计算机虚拟硬件实验平台能够让用户进入网络的虚拟操作， 主要的系统功能有： 1） 将电路设计与仿真结合在一起。 CHSVL 上设有人机接口， 在这基础上实现计算机的硬件设计， 为计算机的模拟提供一些实验教材， 同时装有虚拟数字示波器、 探测棒等， 在虚拟机试验中解除错误的操作， 为实验者提供了良好的实验配备。 2） 自动捕获能力。 虚拟机进行编译的时候， 在系统中设计的鼠标捕获的功能， 为操作者的接线工作提供了很大的便捷。 比如在选择 IC芯片时， 将鼠标移动在所在的位置， 然后在系统的自动操作下将 IC芯片自动调到背景网格中， 位置对准后， 就能够获得正确的地址。 3） 复原与清除功能。 复原功能就是在实验过程中出现错误能够回复到前一个程序； 清除功能就是指消除工作组件， 比如在删除一个组件时， 可以用鼠标移动到组件的位置， 然后在菜单中选择编辑， 就能够实现组件的消除。
2 虚拟计算机硬件环境下的实现2.1 元器件之间的连接在虚拟元器件中主要通过引脚来实现不同器件之间的连接， 虚拟实验过程中连线工作是信号传递的介质， 是独立的一个整体， 主要以Active 控件的形式存在， 在外观上由连线的点与线共同控制， 实现了连线的工作运行。 对于一对一的连线形式， 在 Sender 函数的作用下，能够控制信号的接收和发送， 整个过程中不会产生信号的冲突。 但是在多种对接的连线类型中， 会发送很多的信号， 由于系统的抗干扰能力有限， 所以会产生一定的冲突。 由于虚拟实验有自身的特征， 不同的信号在发送时， 可以进行相应的逻辑处理， 在信号源之间能够将它们的不同关系分析出来， 然后在逻辑处理的过程中将多种对接类型的连线转化为一一对接的类型。 具体的方法为： 先分析各端点之间的关系， 确定属于那种类型的连线， 如果只有一个信号的发送， 不同点的接收， 就可以判断为一对多的接收关系； 有多个信号发送， 不同点的接收， 属于多对多的类型的连线， 判断完之后在电路中安装一个逻辑门电路， 可以作为信号发送的输入端， 在门电路的作用下就能够实现一对一的连接关系。
2.2 虚拟实验过程中对信号的控制在计算机虚拟硬件实验电路中， 经常把数字信号作为数据处理的对象， 分析虚拟元件与电路的关系。 在虚拟机实验系统中， 虚拟连线作为主要的信号介质， 如果在虚拟元器件的内部关系发生变化时， 引脚值也会相应的改变， 导致信号连接的连线值发生变化， 这种情况叫做电路的触发， 是通过 Sender 的方式来完成的。
3 虚拟实验室的并行处理技术3.1 CHSVL仿真运行模块CHSBL作为虚拟机的实验平台， 可以将其分为四个模块， 包括虚拟机仿真运行模块、 引脚模块、 编译模块以及信号输出模块。 在这四个模块相互作用之后实现了虚拟机系统的仿真运行。 在整个系统的运行中必须要实现数据检测、 编译、 输出的并行操作， 这样才能保证虚拟实验环境不受影响。
3.2 多缓冲区多线程技术在虚拟机中主要通过多个线程来完成不同的系统操作， 提高了线程间通信的效率， 使操作变得简单便捷。 虚拟机通过数据缓冲的方式，可以将不同的模块同步的运行， 占用系统最长时间的是虚拟机仿真运行模块， 所以为了实现不同模块的同步要求， 虚拟机实验系统采用了缓存机制， 将四个模块设置相应的缓存区， 实现了线程的同步控制。总而言之， 计算机硬件虚拟实验平台在已经投入使用， 实现了计算机硬件电路的连接设计， 给计算机专业的学者提供了更多的空间去学习， 但是在它的开发和使用中还存在一些问题， 比如在虚拟机的使用中互动性差、 连贯性不高， 而且在软件的使用上比较复杂， 功能太多不容易操作， 所以在实践中要不断的完善计算机硬件虚拟实验室的设计， 为以后的大型虚拟实验做好充足的准备。
