基于vrml计算机组成原理虚拟实验系统设计

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1、基于VRML计算机组成原理虚拟实验系统设计　　摘要：由于时间和空间的限制，传统实验往往不能满足全部学生的需求，为此，设计出了一套基于VRML技术的计算机组成原理虚拟实验系统，学生只要通过网络就可以随时随地做实验，有效弥补了传统实验的不足。关键词：VRML技术；虚拟实验；计算机组成原理中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1009-3044（2014）06-1220-03TheDesignofVirtualExperimentSystemofComputerOrganizationandArch

2、itectureBasedonVRMLHULi-fang1，HUZi-kai2（1.JiaozuoTeachersCollegeofComputerandInformationEngineeringCollege，Jiaozuo454000，China；2PuyangCityZiElementary，Puyang457000，China）Abstract：Duetothelimitationoftimeandspace，thetraditionalexperimentcan’tmeetallthene

3、edsofthestudents，therefore，designedasetofvirtualexperimentsystemofcomputerorganization7andarchitecturebasedonVRMLtechnology，studentscandotheexperimentanywhere，effectivelyovercomestheshortcomingofthetraditionalexperiment.Keywords：VRMLtechnology；virtualex

4、periment；computerorganizationandarchitectureexperiments在高职院校中，实验教学占有非常重要的地位，是提高学生创新素质、动手能力的一个重要手段。目前，由于各种原因，许多学校的实验设备和手段还不能完全满足要求。与此同时，近年来计算机网络技术、多媒体技术及虚拟现实技术的迅速发展，为虚拟实验系统的构建提供了有效的支撑。《计算机组成原理》是计算机专业重要的基础课程之一，做实验又是该课程的一个重要部分，学生通过实验可以深入了解计算机是如何进行算术计算、怎样存储

5、信息并且能更好的掌握计算机的硬件组成[1]。目前，国内部分院校已开发出了计算机组成原理课程的网络课程，但这些网络课程大多数为静态的网页展示或动画演示，并未开发出具有3D虚拟场景，交互性较好的计算机组成原理虚拟实验系统[2]。因此，具有三维交互性的计算机组成原理虚拟实验系统的设计就显得非常重要。1虚拟实验系统的分析与设计VRML（VirtualRealityModeling7Language，虚拟现实建模语言）是一种三维场景描述性语言，利用它能在网页上创建具有导航及超链接功能的三维虚拟空间。VRML的工

6、作原理可以简单描述成：文本描述、远程传输及本地计算生成。VRML并不是使用三维坐标点描述物体的，而是使用了一种类似于HTML的标记文本语言来描述三维场景，因此使用它编写的文件所占的空间非常小，对网络带宽的要求不高[3]。利用VRML技术构建虚拟实验系统，能为学生提供一个逼真的实验环境，具有超强的现实感，可充分激发学生的学习兴趣。该系统主要模拟仿真清华大学科教仪器厂生产的TEC—4计算机组成原理实验仪。使用VRML技术构建三维虚拟实验环境，并通过ASP技术及B/S（Browser/Server浏览器/服

7、务器）三层结构的设置，构建网页结构，发布到网络上供学生使用。系统体系结构如图1所示。图1系统体系结构2虚拟实验系统的实现2.1实验环境的构建实验环境的构建主要包括两个方面：71）静态环境：主要指实验室场景的构建。首先使用Vrmlpad建模工具对一些简单的形体（如实验台、地板、墙壁等）进行建模，再利用专业三维建模软件3DSMax对导线、芯片、面包板等一些结构复杂的实验器材进行建模。由于3DSMax对物体描述的精度比较高，因此使用它建造的一些形体转到Vrmlpad后生成的文件中会存在大量多余代码，所以必须

8、进行优化处理[4]。建模过程如图2所示：图2建模过程2）动态环境：主要是指器材的功能显示。即模仿真实实验的操作效果，例如用鼠标单击开关按钮后产生的按下和弹起的动态过程、点击导线之后出现的自动连线效果等。2.2交互控制的设计该部分的设计是实现系统功能的关键。本虚拟实验系统不仅根据实验要求提供了面包板、连线等实验器材，并且还提供了一个操作标记，指导实验者完成操作。学生通过鼠标将指令直接传送给虚拟空间，空间接到用户请求，将消息传递给相应的脚本程序，脚本程序经过