硬件虚拟技术在计算机实验机房中的应用介绍

硬件虚拟技术在计算机实验机房中的应用介绍

教学一般都是理论与实践相结合的，对于计算机的教学也不例外，在掌握扎实的理论知识之后，进行不断的实践，才能够获得更多的经验。在计算机实验机房中，硬件虚拟技术不仅满足了各位学生对仪器使用的需求，同时也对远程教学有了一定的技术支撑。同时增加了实践的操作环节，能够培养学生的创新能力和动手能力，为学生构建全新的学习虚拟平台，促进了学生的全方面发展。

1 计算机硬件虚拟实验室的设计

1.1 系统结构

计算机实验机房中硬件虚拟技术为学生仿真学习提供了虚拟的环境，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。虚拟实验平台主要作用是为用户提供网络访问的服务，因此，学生在进行硬件虚拟实践的时候就是通过这个平台进入程序，然后进行编辑、设计等等操作。

1.2 虚拟实验平台设计

其主要的类别有：

(1)虚拟器件类。想要对IC 元件的主要功能进行有效的模拟，需要通过虚拟器件来完成。

(2)虚拟仪表类。仿真模拟的对象主要是虚拟实验中的仪器和仪表灯等，例如探测器等。

(3)虚拟面包板类。模拟面包板的各种功能，面包板上的数据连接和信号传播主要是通过虚拟引脚来实现的。

(4)虚拟实验台类。对虚拟的实验平台进行模拟，实验平台的作用主要是管理各种仪表和虚拟系统。

1.3 系统功能

计算机虚拟硬件实验的平台可以实现用户虚拟的网络操作，系统主要的功能有：

(1)将电路进行仿真性的设计。CHSVL上的人际接口为计算机的模拟提供了实验教材，可以让计算机的硬件设计得以实现，同时虚拟实验中的数字示波器和探测棒等等可以接触一些错误操作，为进行实验的人员提供了良好的配备。

(2)自动捕获能力。系统中，为鼠标设计的捕获功能在编译的时候，能够让实验者的连线工作更加的"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。复原功能是让错误的操作恢复到上面一部程序;而清除的主要功能是利用鼠标对错误的工作组建进行删除和销毁。

2 硬件环境下实现虚拟计算机

2.1 元器件之间的连接

在虚拟元器件中不同器件之间是需要进行连接的，而这个工作主要是通过引脚来完成的，连线工作的存在是独立的，而且是一个整体，形式主要是Active 控件，在虚拟实验中，信号的传递也是依赖于连线工作，而它又受制于连线的点和线，这样才能实现连线工作的有效运行。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。但是对接的连线有很多种类型，每一种类型所发出的信号也都不一样，而系统的抗干扰能力又非常的有限，因此，在传送信号的时候会产生冲突。虚拟实验可以对各种不同的信号以及信号源之间进行对应的逻辑处理，将多种对接类型的连线转化为一一对接的类型。

2.2 虚拟实验过程中信号的控制

数字信号在计算机硬件虚拟实验电路中，被视为一般的数据处理对象，然后对虚拟元件和电路关系进行分析。在虚拟机实验系统中，虚拟连线是信号传递的介质，经常会出现电路触发，它的表现为虚拟元件内部的关系产生变化，导致引脚值随之改变，从而最终引起信号的连接值发生改变，这一过程主要是通过Sender 的方式来完成。

3 虚拟实验室的并行处理技术

3.1 CHSVL仿真运行模块

虚拟机的实现平台是CHSBL，同时它由四个模块组成，有虚拟机仿真运行模块、编译模块、信号输出模块和引脚模块。虚拟机系统能够进行仿真运行，需要靠这四个模块的相互作用才能完成。而想要保证虚拟实验正常运行不受环境的影响，需要实现系统的数据监测、编译和输出的共同操作。

3.2 多缓冲区、多线程技术

虚拟机可以利用数据缓冲对不同的模块进行同时控制，让每个不同的模块同步运行，系统中占用时间最长的是虚拟机仿真运行模块。但是虚拟机中运用了缓存机制，四个模块都进入到同一个缓存区进行缓存，从而实现了不同模块的同步运行，也实现了线程对四个模块的同步控制。

4 结束语

计算机实验机房中硬件虚拟技术能够让多个平台完成的应用在同一个平台中运行，而且没有任何的冲突，同时在虚拟设计中，也不需要担心由于系统崩溃引起的数据丢失问题，学员们可以更加大胆放心的进行各种的操作，达成更好的实践效果。

计算机实验机房服务器端的整合，将使用率低、数据量小的多个服务器整合为一个物理服务器，能够减少计算机实验机房采购服务器的数量，降低采购成本。服务器数量的减少，也降低了相应的运营成本和能源消耗，减少了对环境的污染。通过虚拟化技术的应用，可以使实验机房管理人员对数字网络技术有更深刻的认识，提高相应的技术水平和管理水平，并能及时保证服务器数据服务的提供、恢复，有效保证了高校计算机实验教学的有序进行。