硬件虛擬技術在計算機實驗機房中的應用介紹
教學一般都是理論與實踐相結合的，對于計算機的教學也不例外，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驗。在計算機實驗機房中，硬件虛擬技術不僅滿足了各位學生對儀器使用的需求，同時也對遠程教學有了一定的技術支撐。同時增加了實踐的操作環節，能夠培養學生的創新能力和動手能力，為學生構建全新的學習虛擬平臺，促進了學生的全方面發展。
1 計算機硬件虛擬實驗室的設計
1.1 系統結構
計算機實驗機房中硬件虛擬技術為學生仿真學習提供了虛擬的環境，整個系統包括三個方面：虛擬元器件庫、設備庫、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絡訪問的服務，因此，學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、設計等等操作。
1.2 虛擬實驗平臺設計
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，面包板上的數據連接和信號傳播主要是通過虛擬引腳來實現的。
(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。
1.3 系統功能
計算機虛擬硬件實驗的平臺可以實現用戶虛擬的網絡操作，系統主要的功能有：
(1)將電路進行仿真性的設計。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計得以實現，同時虛擬實驗中的數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。系統中，為鼠標設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，將鼠標移動在所在的位置，然后在系統的自動操作下將IC 芯片自動調到背景網格中，位置對準后，就能夠獲得正確的地址。
(3)復原與清除功能。復原功能是讓錯誤的操作恢復到上面一部程序;而清除的主要功能是利用鼠標對錯誤的工作組建進行刪除和銷毀。
2 硬件環境下實現虛擬計算機
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，這樣才能實現連線工作的有效運行。對于一對一的連線形式，在Sender函數的作用下，能夠控制信號的接收和發送，整個過程中不會產生信號的沖突。但是對接的連線有很多種類型，每一種類型所發出的信號也都不一樣，而系統的抗干擾能力又非常的有限，因此，在傳送信號的時候會產生沖突。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的邏輯處理，將多種對接類型的連線轉化為一一對接的類型。
2.2 虛擬實驗過程中信號的控制
數字信號在計算機硬件虛擬實驗電路中，被視為一般的數據處理對象，然后對虛擬元件和電路關系進行分析。在虛擬機實驗系統中，虛擬連線是信號傳遞的介質，經常會出現電路觸發，它的表現為虛擬元件內部的關系產生變化，導致引腳值隨之改變，從而最終引起信號的連接值發生改變，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
3.1 CHSVL仿真運行模塊
虛擬機的實現平臺是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境的影響，需要實現系統的數據監測、編譯和輸出的共同操作。
3.2 多緩沖區、多線程技術
虛擬機可以利用數據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進行緩存，從而實現了不同模塊的同步運行，也實現了線程對四個模塊的同步控制。
4 結束語
計算機實驗機房中硬件虛擬技術能夠讓多個平臺完成的應用在同一個平臺中運行，而且沒有任何的沖突，同時在虛擬設計中，也不需要擔心由于系統崩潰引起的數據丟失問題，學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器端的整合，將使用率低、數據量小的多個服務器整合為一個物理服務器，能夠減少計算機實驗機房采購服務器的數量，降低采購成本。服務器數量的減少，也降低了相應的運營成本和能源消耗，減少了對環境的污染。通過虛擬化技術的應用，可以使實驗機房管理人員對數字網絡技術有更深刻的認識，提高相應的技術水平和管理水平，并能及時保證服務器數據服務的提供、恢復，有效保證了高校計算機實驗教學的有序進行。
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