硬件虛擬技術(shù)在計算機實驗機房中的應(yīng)用介紹
教學(xué)一般都是理論與實踐相結(jié)合的，對于計算機的教學(xué)也不例外，在掌握扎實的理論知識之后，進行不斷的實踐，才能夠獲得更多的經(jīng)驗。在計算機實驗機房中，硬件虛擬技術(shù)不僅滿足了各位學(xué)生對儀器使用的需求，同時也對遠程教學(xué)有了一定的技術(shù)支撐。同時增加了實踐的操作環(huán)節(jié)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，為學(xué)生構(gòu)建全新的學(xué)習(xí)虛擬平臺，促進了學(xué)生的全方面發(fā)展。
1 計算機硬件虛擬實驗室的設(shè)計
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
計算機實驗機房中硬件虛擬技術(shù)為學(xué)生仿真學(xué)習(xí)提供了虛擬的環(huán)境，整個系統(tǒng)包括三個方面：虛擬元器件庫、設(shè)備庫、實驗單元和管理維護模塊。虛擬實驗平臺主要作用是為用戶提供網(wǎng)絡(luò)訪問的服務(wù)，因此，學(xué)生在進行硬件虛擬實踐的時候就是通過這個平臺進入程序，然后進行編輯、設(shè)計等等操作。
1.2 虛擬實驗平臺設(shè)計
其主要的類別有：
(1)虛擬器件類。想要對IC 元件的主要功能進行有效的模擬，需要通過虛擬器件來完成。
(2)虛擬儀表類。仿真模擬的對象主要是虛擬實驗中的儀器和儀表燈等，例如探測器等。
(3)虛擬面包板類。模擬面包板的各種功能，面包板上的數(shù)據(jù)連接和信號傳播主要是通過虛擬引腳來實現(xiàn)的。
(4)虛擬實驗臺類。對虛擬的實驗平臺進行模擬，實驗平臺的作用主要是管理各種儀表和虛擬系統(tǒng)。
1.3 系統(tǒng)功能
計算機虛擬硬件實驗的平臺可以實現(xiàn)用戶虛擬的網(wǎng)絡(luò)操作，系統(tǒng)主要的功能有：
(1)將電路進行仿真性的設(shè)計。CHSVL上的人際接口為計算機的模擬提供了實驗教材，可以讓計算機的硬件設(shè)計得以實現(xiàn)，同時虛擬實驗中的數(shù)字示波器和探測棒等等可以接觸一些錯誤操作，為進行實驗的人員提供了良好的配備。
(2)自動捕獲能力。系統(tǒng)中，為鼠標(biāo)設(shè)計的捕獲功能在編譯的時候，能夠讓實驗者的連線工作更加的便捷。比如在選擇IC 芯片時，將鼠標(biāo)移動在所在的位置，然后在系統(tǒng)的自動操作下將IC 芯片自動調(diào)到背景網(wǎng)格中，位置對準后，就能夠獲得正確的地址。
(3)復(fù)原與清除功能。復(fù)原功能是讓錯誤的操作恢復(fù)到上面一部程序;而清除的主要功能是利用鼠標(biāo)對錯誤的工作組建進行刪除和銷毀。
2 硬件環(huán)境下實現(xiàn)虛擬計算機
2.1 元器件之間的連接
在虛擬元器件中不同器件之間是需要進行連接的，而這個工作主要是通過引腳來完成的，連線工作的存在是獨立的，而且是一個整體，形式主要是Active 控件，在虛擬實驗中，信號的傳遞也是依賴于連線工作，而它又受制于連線的點和線，這樣才能實現(xiàn)連線工作的有效運行。對于一對一的連線形式，在Sender函數(shù)的作用下，能夠控制信號的接收和發(fā)送，整個過程中不會產(chǎn)生信號的沖突。但是對接的連線有很多種類型，每一種類型所發(fā)出的信號也都不一樣，而系統(tǒng)的抗干擾能力又非常的有限，因此，在傳送信號的時候會產(chǎn)生沖突。虛擬實驗可以對各種不同的信號以及信號源之間進行對應(yīng)的邏輯處理，將多種對接類型的連線轉(zhuǎn)化為一一對接的類型。
2.2 虛擬實驗過程中信號的控制
數(shù)字信號在計算機硬件虛擬實驗電路中，被視為一般的數(shù)據(jù)處理對象，然后對虛擬元件和電路關(guān)系進行分析。在虛擬機實驗系統(tǒng)中，虛擬連線是信號傳遞的介質(zhì)，經(jīng)常會出現(xiàn)電路觸發(fā)，它的表現(xiàn)為虛擬元件內(nèi)部的關(guān)系產(chǎn)生變化，導(dǎo)致引腳值隨之改變，從而最終引起信號的連接值發(fā)生改變，這一過程主要是通過Sender 的`方式來完成。
3 虛擬實驗室的并行處理技術(shù)
3.1 CHSVL仿真運行模塊
虛擬機的實現(xiàn)平臺是CHSBL，同時它由四個模塊組成，有虛擬機仿真運行模塊、編譯模塊、信號輸出模塊和引腳模塊。虛擬機系統(tǒng)能夠進行仿真運行，需要靠這四個模塊的相互作用才能完成。而想要保證虛擬實驗正常運行不受環(huán)境的影響，需要實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、編譯和輸出的共同操作。
3.2 多緩沖區(qū)、多線程技術(shù)
虛擬機可以利用數(shù)據(jù)緩沖對不同的模塊進行同時控制，讓每個不同的模塊同步運行，系統(tǒng)中占用時間最長的是虛擬機仿真運行模塊。但是虛擬機中運用了緩存機制，四個模塊都進入到同一個緩存區(qū)進行緩存，從而實現(xiàn)了不同模塊的同步運行，也實現(xiàn)了線程對四個模塊的同步控制。
4 結(jié)束語
計算機實驗機房中硬件虛擬技術(shù)能夠讓多個平臺完成的應(yīng)用在同一個平臺中運行，而且沒有任何的沖突，同時在虛擬設(shè)計中，也不需要擔(dān)心由于系統(tǒng)崩潰引起的數(shù)據(jù)丟失問題，學(xué)員們可以更加大膽放心的進行各種的操作，達成更好的實踐效果。
計算機實驗機房服務(wù)器端的整合，將使用率低、數(shù)據(jù)量小的多個服務(wù)器整合為一個物理服務(wù)器，能夠減少計算機實驗機房采購服務(wù)器的數(shù)量，降低采購成本。服務(wù)器數(shù)量的減少，也降低了相應(yīng)的運營成本和能源消耗，減少了對環(huán)境的污染。通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，可以使實驗機房管理人員對數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有更深刻的認識，提高相應(yīng)的技術(shù)水平和管理水平，并能及時保證服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)的提供、恢復(fù)，有效保證了高校計算機實驗教學(xué)的有序進行。
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