微机原理与接口技术虚拟实验平台的设计与实现

发布时间：2019-10-14 17:24

【摘要】：《微机原理与接口技术》是工科大学计算机相关专业本科系统教育的必要环节,其实验的完善与否,实验课程与理论课程是否匹配,都将对整个计算机相关专业学生的知识体系和系统研究产生重要影响。但由于受到软硬件成本、教学平台创新性与拓展性等条件的限制,传统的基于微机搭配实验箱的微机原理与接口技术实验教学模式在保证学生实际参与实验的时间、实验教学平台的建设和维护成本以及教学效果评估方面存在着诸多不足。微机原理与接口技术虚拟实验是解决这些难题的最佳方案。 随着计算机、网络和多媒体技术的发展,网络化教学模式已经成为普及各阶段教育的一种有效手段。作为网络化教学的重要组成部分,虚拟实验教学系统通过建立虚拟实验室的方式,让学生可以在本地计算机上进行可比拟实际硬件实验的操作体验,并呈现与实际硬件实验相符合的实验结果,从而完成实验教学过程。虚拟实验可以克服和规避传统实验教学中的诸多问题,已成为一种非常重要的实验教学方式。 本文在深入研究微机原理与接口技术的基础上,设计了一个由运算内核、内核驱动程序、虚拟实验台内核和虚拟实验台界面组成的微机原理与接口技术虚拟实验平台,该平台真实的模拟了当今大学本科微机原理与接口技术教学当中比较常用的8086处理器,并仿真了微机原理与接口技术硬件实验所用实验箱上常见的其他芯片,如8255、8259、8253等,并可以直接运行用户在真实硬件平台实验中使用的程序,将其仿真结果输出在虚拟实验台的界面上。该平台同样具有实验的可扩展性,不仅能够完成基本的微机原理与接口技术实验,还能够针对教学的要求设计新的微机原理与接口技术实验,满足各种实验教学的需求。 本文的主要工作和创新点是利用DOS虚拟机(VDM)、虚拟设备驱动程序(VDD)、共享内存空间、Socket通信等多项技术,实现了个完整、稳定、实时的微机原理与接口技术虚拟实验平台,并针对平台的特殊性设计了新的虚拟实验。由于微机原理与接口技术实验过程比较复杂,模块繁多,且实验对平台实时性的要求比较严苛,所以保证系统的稳定性与实时性是实现过程中的重点和难点。在本平台的实现中,VDM和VDD技术实现了内核的仿真,保证了系统的稳定性；共享内存空间技术和Socket通信技术分别实现了VDD与虚拟实验台内核之间、虚拟实验台内核与虚拟实验台界面之间的实时通信,保证了系统的实时性。以上设计也使得本平台在后续开发中有着很好的可拓展性,能够满足现阶段和未来微机原理与接口技术虚拟实验教学发展的需要。
【图文】：

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【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP301-4;TP334.7-4;TP391.6

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本文编号：2549367