计算机虚拟仿真技术篇1
关键词：虚拟仿真技术;网络实训;packettrace
实验教学是高职计算机网络专业中不可缺少的一个环节[1]，但在计算机网络实验教学中，除了一些全国示范或骨干高职院校外，很多高职院校缺少实验实训场所、设备等，不能满足学习者的实训要求，而以虚拟仿真技术搭建虚拟实验实训平台，可以解决实训场所及设备紧缺的问题。本文以packettrace虚拟仿真软件为例，讨论虚拟仿真技术在计算机网络实训中的应用，分析对比虚拟仿真实验与真实实验的差别，促进高职院校运用虚拟仿真技术进行教学，并将虚拟仿真与真实实验相结合，以提高教学效果。
一、虚拟仿真技术概述
虚拟仿真技术是虚拟现实技术和系统仿真技术的合称[2]。虚拟仿真技术又叫虚拟仿真或者模拟技术，是将一个真实的系统用虚拟的方法模仿出来。虚拟仿真技术是随着计算机技术发展而逐步形成的一种实验研究技术，是数学推理、科学实验之后人类认识客观规律的第三类方法，已逐渐成为人类认识和改造客观世界的通用性、战略性技术[3]。虚拟仿真技术在多媒体技术、虚拟现实技术、网络通信技术等技术的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术结合在一起，构建逼真的虚拟环境。虚拟仿真可以是一个模拟器，一个仿真软件，或者一个数学模型等[4]。虚拟仿真技术应用在军事演习、医学手术模拟、广告宣传等。近年来，随着计算机技术与网络技术的发展虚拟仿真技术广泛地应用于实验教学，虚拟仿真实验已经成为一种新的教学模式[5]。
虚拟仿真技术在实训中具有真实性、交互性、开放性及扩展性[6]。真实性是指虚拟仿真实训中实验环境具有很强的真实感，学习者在虚拟仿真实训中感觉进入了真实的实训室，操作虚拟设备，体验真实的操作过程。交互性是指学习者可以通过键盘、鼠标操作虚拟设备，虚拟设备会在真实实训中所出现的现象。开放性是指可以将虚拟仿真实训以网页的形式，学习者可以随时随地进行虚拟实验，突破了时空的限制。扩展性是指虚拟设备或虚拟软件等可以实现灵活地配置与组合，而且更新与维护方便，可以对虚拟设备或虚拟软件进行二次开发。
二、packettrace软件在计算机网络实训中的应用
（一）packettrace软件简介
packettracer是思科公司开发的一种虚拟仿真软件，可供网络课程的初学者在虚拟环境中设计网络、配置网络、排除网络故障。该软件采用图形化用户界面，学习者可以通过鼠标拖曳设备及配置线构建网络拓扑;提供的数据包在网络中的流动过程可以适时地观察网络状态;可通过ioS配置对设备进行配置管理，锻炼学习者检查、排除网络故障的能力。
packettrace支持大量的设备仿真，比如路由器、交换机、Hub等各类网络连接设备的仿真，每类设备还提供不同的型号;双绞线、同轴电缆、光纤等各种传输介质的仿真;DnS、Ftp、weB、DHCp等服务器的仿真;还可以仿真很多模块。而真实的实训环境中往往不可能提供这么全面的实训设备。packettrace运行很多网络协议，支持tCp/ip协议，UDp协议、oSpF协议、Http协议、Smtp协议、telnet协议等常见协议，及不常见的aRp协议、ethernet协议、HDLC协议、iCmp协议、ipv6等协议。packettrace支持逻辑空间设计及物理空间设计两种模式。packettrace中的数据包可采用实时传输模式和仿真传输模式，实时传输与真实传输过程一样，仿真传输可以看到数据传送的过程。
（二）packettrace软件的应用
假设某公司需要构建自己的网站，并在网站上提供邮件系统服务。通过分析，为了完成本实验需要用到的设备有：首先需要一台网站（web）服务器、一台邮件（e-mail）服务器;另外还需要一台域名解析（DnS）服务器（通常可以由专门的机构提供，为了方便在仿真软件中构建了自己的DnS服务器）;还需要几台可以上网的pC机;为了将这些设备连接起来，需要一台交换机。还需要配置每个服务器的协议及每个服务器和pC机的地址;如果需要远程登录交换机还需要对交换机进行配置。这个实验可以在真实的环境中完成，也可以在虚拟仿真软件packettrace中完成。以下先通过packettrace软件进行虚拟仿真实验。
1.构建网络拓扑
将web服务器、e-mail服务器、DnS服务器、两台pC机拖曳进主界面，并连接好配置线，将设备分别重命名，得到实验的网络拓扑，如图1所示。
图1网络拓扑结构图
2.配置各设备
（1）配置DnS服务器。鼠标单击DnS服务器，首先在Desktop选项中选择“ipConfiguration”设置静态分配（Static），设置好各地址参数，其中ip地址192.168.1.2;然后在Config选项卡中设置GLoBaL项中的Gateway为：192.168.1.1，DnSServer为192.168.2;最后将DnS项以外的其他协议全部关闭，并在DnS中添加网站（）及邮箱（，）的域名解析，如图2所示。
图2DnS域名解析配置
（2）配置web服务器。鼠标单击web服务器，在Desktop选项卡中配置好ipConfiguration中各地址，ip地址为192.168.1.8;然后在Config选项卡中设置GLoBaL项中的Gateway为：192.168.1.1，DnSServer为192.168.2;再后将Http项以外的其他协议全部关闭，还可以在此处修改网页代码，以修改网页的显示内容。
（3）配置邮件服务器。点开e-mail服务器，配置好ipConfiguration中各地址，ip地址为192.168.1.3;然后在Config选项卡中设置GLoBaL项中的Gateway为：192.168.1.1，DnSServer为192.168.2;再后将e-mail项以外的其他协议全部关闭，并在e-mail项中设置Domainname及添加邮箱用户名及用户密码。
（4）配置交换机。如果交换机不需要远程登录进行配置管理，则无需配置。如果需要进行远程登录管理那么需要给交换机配置地址。交换机配置地址需要通过ioS配置方式。给交换机配置地址为192.168.1.253。点开交换机，进入CLi选项，回车后键入命令，下面进行简单的配置命令：
Switch>en//进入特权模式
Switch#conft//进入全局模式
Switch（config）#intervlan1（默认交换机的所有端口都在VLan1中）//创建并进入VLan1的接口视图
Switch（config-if）#ipaddress192.168.1.253255.255.255.0//在VLan1接口上配置交换机远程管理的ip地址
Switch（config-if）#noshutdown//开启接口
Switch（config-if）#exit//回到全局配置模式
（5）配置两台pC机的地址。点开pC0，在Desktop选项中选择“ipConfiguration”设置静态分配（Static），设置好各地址参数，其中ip地址192.168.1.4。pC1的设置同pC0，其中ip地址为192.168.1.5。
3.测试验证实验
（1）验证网站功能。在pC0（或pC1）上，点开进入webBrower选项，输入网址，再点击go，如果能够正确显示出web服务器上的主页，则说明web服务器实验成功。否则需要重新检测故障，并排除故障，直到能够成功显示。
（2）验证邮件收发功能。鼠标单击pC0（或pC1）上，选择Desktop选项，单击e-mail，进入maiLBRoweR，单击Configuremail，然后进行相应的配置。保存后返回maiLBRoweR，进行收发邮件测试，如果能成功收发邮件，则说明邮件服务器实验成功，否则需要检测并排除故障。
三、packettrace虚拟仿真实验与真实实验的对比分析
在packettrace虚拟仿真软件中，学习者可以通过图形化界面，对虚拟的设备进行连线、配置、测试、排除故障等，在逼真的环境中，体验真实实验的过程，完成实验，得到真实实验的结果。而且虚拟实验中需要用到的实验设备，只需要用鼠标拖曳出来即可，仿真软件提供不同的设备和相同设备不同型号的选择，实验非常方便灵活。而在真实的实验中，很多实训场所不可能提供这么多的设备，更难具备各种不同型号的设备，仿真软件大大地节约了设备成本。在虚拟实验中，可以不断地重新配置，尝试不同的配置方法，不会损坏设备，配置不成功，可以删除设备，重新拖曳进新设备进行配置，而在真实实验中配置不正确，操作不当，可能损坏真实设备，而且不可能把真实设备丢掉后再用新设备进行配置管理，因此，虚拟仿真实验提供了更灵活的配置方法，增强了学习者的学习兴趣。在虚拟实验中，不需要专门的实训场所，不需要实训室管理维护人员，节约了实训场所成本以及管理人员成本;虚拟实验可以在任意一台电脑上完成，突破了时间与空间的限制，可以使学习者随时随地进行实验，学习更轻松，效率更高。
但是在虚拟仿真实验中有一些与真实实验不完全相同的地方，比如设备之间的连线，只需要选择一种介质即可，甚至可以由系统智能判断选择什么介质，所以配线环节不会出现错误。而在真实实验中，学习者可能不知道具体的设备需要选择哪种传输介质，或者传输介质没有连接好、松动、串扰等都可能造成实验不成功，而这些在虚拟实验中都不会出现。另外，如web服务器配置，在虚拟实验中没有设备web站点，只需要将Http协议打开即可，而在真实的实验中web站点的配置存在版本的不兼容、默认站点的位置不正确以及登录用户的权限设置等问题都可能引起web服务配置不成功。
因此，虚拟实验仿真实验需要与真实实验结合起来，不能只是单纯地进行虚拟仿真实验。比如，可以让初学者先通过虚拟仿真实验，熟悉设备、设备的型号、设备的配置方法、设备的管理方法、设备的排障方法等，然后再结合真实设备进行实验，这样将使学习效果更佳。
四、结论
在高职计算机网络实训中，将虚拟仿真软件packettracer与真实实验相结合，可以有效解决学校设备经费紧张问题，使学习者通过虚拟仿真软件掌握网络技术，对网络进行组网、建网、用网等技能训练，提高了网络技能，同时与真实实验室相结合，克服了在虚拟实验室不能解决的问题。近年来，虚拟仿真技术在实验实训中体现的作用越来越大，应用也越来越广，虚拟仿真技术应用于实验实训是值得推广的。但是虚拟仿真技术集中了计算机、网络、多媒体等多种技术，开发虚拟仿真设备有一定的难度，教师一方面可以自行开发设计一些虚拟仿真设备、虚拟仿真软件等，另一方面也可以直接应用别人开发的仿真产品。在虚拟仿真实验中，需要不断地更新虚拟仿真产品，使虚拟仿真实验能够尽量地逼近还原真实实验。采用虚拟仿真实验与真实实验相给合的实验方法，可以提高人才培养质量，值得应用与推广。
参考文献：
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机网络实验教学体系[J].计算机时代，2011，（11）：
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[3]郭改文.packettracer6.0在计算机网络实验教学中的仿
真应用[J].河南教育学院学报（自然科学版），2013，
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[4]徐岚.虚拟仿真实验在计算机专业实验教学中的应用探
索与研究[J].牡丹江教育学院学报，2013，（6）：150-
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[5]桑玉民.虚拟仿真软件在高职计算机网络实训中的实践
[J].晋城职业技术学院学报，2013，6（3）：26-28.
[6]徐佩锋，赵中营.用packettracer模拟软件改进高职计算
机网络实验教学[J].计算机教育，2008，5（9）：35-
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计算机虚拟仿真技术篇2
关键词:虚拟技术;数字化呈现;文物复制;信息资源
中图分类号:tp391文献标识码:a文章编号:1009-3044(2010)04-0937-02
Computer-basedVirtualSimulationtechniques,theReproducibilityandRecoveryofCulturalHeritage
Qiehai-feng
(Chang'anUniversityLibrary,Xi'an710000,China)
abstract:Virtualtechnology,copyingandreproductionofculturalrelics,fromthetechnicalpointofviewvirtualtechnologyismature.Howdoiapplytotheworkofthenationalheritageisimportant.thetechnologyofvisualreproductionofheritage,culturalinformationdatabasecreation,surveyonculturalrelics,andotheraspectsimportantrole.thispaperdiscussestheuseofvirtualtechnologyservicestothestateofheritageconservationnecessity,feasibility,andbasicmethodsofresearchideas.
Keywords:virtualtechnology;digitalpresentation;culturalreplication;informationresources
在中国五千年悠久漫长历史长河中,勤劳智慧的中华民族为人类文明史留下了无数文化遗产。日月沧桑,由于自然的风化衰变、地震、水患、火灾等自然灾害和人为地浩劫与战乱,今天,我们能有幸见到的历史文物大多数都是百孔千疮,伤痕遍体,残缺不全的遗迹。尽管国家文物部门及社会力量投巨资挖掘保护拯救了一大批珍贵历史文物,复制或再现给现代社会,留存给子孙后代。但是,仍有相当多的文物因年久失修、保护技术落后以及资金匮乏等因素永远无法再现。这无疑对中国对世界都是无法估量的巨大损失。因为文物所承载的是人类文明的社会记忆,遗失的是让历史告诉未来的信息,无法追回的是祖先们那份植根与家园的精神与情感。文物是国家不可再生的文化资源。因而,我们发掘保存好这些人类社会留下的历史记忆与文明信息是义不容辞的社会责任。为此国家文物保护法规定“一切机关、组织和个人都有依法保护文物的义务”。[1]
1虚拟仿真保护文物是非接触式的仿制
传统的文物保护的概念包括发掘、整理、修补、修缮、拓印、拷贝、仿制、封存、重铸、典藏、收藏……等等。多以手工操作为主的接触式操作。被保护的文物对象结果是以某种实物形态呈现于世并保存。如现存与陕西省博物馆昭陵六骏的残缺部分用其他材料填充拼装后保存在博物馆。重新搭建西安古城墙残缺的建筑等。
然而,虚拟现实技术在古迹复原文物复原方面,是采用非接触测量技术。比如古建筑和古墓葬可采用三维成像技术,经过实地勘察、摄影技术、目测手绘、文献查询等方法采集加工整理原始的文物数据,最终用计算机虚拟现实技术提炼加工成三维动画合成的虚拟文物信息,将虚拟文物建筑影像的三维模型,即将这些数字化了的数据以及利用3D建模技术将文物对象的修缮保护工程方案、文物原貌、文物分布等人文地理信息等文物情报在计算计上全面、具体、准确、生动地加工制作使之再生。将修缮过程、历史沿革、结构与色彩原貌等文物信息克隆复制再现成为可长久演示影像,将复制的数字化文物进行互动式的实时播放或以动态漫游视频格式进行反复观察欣赏;或以输出单帧的静态图片格式信息展示于保存;还可以网络化传输与储存等等。这种以数字化手段对历史文化信息对象的数字化呈现是一种虚拟现实的物质文化遗产的数字呈现。对我们这样一个具有数千年历史文明古国的文化遗产的抢救、保存、继承都是十分有价值的。比如虚拟现实北京圆明园,紫禁城;还有西安唐大明宫、西安古城墙等都曾用虚拟现实技术制作再现过。均属于古建筑文物对象的数字化呈现。制作完成全部古建筑结构的3dsmax动画软件内置的建模程序、材质赋值程序、光影跟踪程序、动画及音频程序功能强大,足以满足文物复制的需要。为非接触式文物保护提供了一种新的文物保护手段与观念。如果能获得古代地貌和古生物信息还可以高精确度复原古代天象、古代生物、古代地貌、古代生活环境及场景。陕西省自然博物馆博物馆就制作了虚拟仿真的朱罗纪时代的恐龙世界。在恐龙化石展馆上的球形全景电影厅播放,现实和虚拟两种展出效果相得益彰。保护、更新、延续具有重要的现实意义。具体的内容包括了非物质文化遗产数字呈现高精确度复原文物景点建筑、遗址墓葬虚拟仿真复原、古物动态仿真复原等等。
2虚拟现实技术对全国文物普查的作用
对于文物系统来说,要说清我们国家的文物家底,是一个基本职责。但在这问题上我们一直很尴尬。我们现在所用的数字是第二次文物普查的结果。伴随着城市化的加速,大规模的城乡建设,保留至今的文化遗产数量究竟有多少?是需要弄清楚的。另一方面,自20世纪90年代以来,国际社会对文化遗产保护的理念不断进步,让我们对文化遗产的认知与80年代有了很大不同,出现了很多新概念,比如20世纪文化遗产、乡土建筑、工业遗产、水下文化遗产等。随着新概念的使用,文化遗产的统计又会有哪些变化?有关部门应投入技术力量收集加工和整理。给人类文明和子孙后代一个交代。
2007年4月我国开始了第三次全国文物普查。《国务院关于开展第三次全国文物普查的通知》(国发[2007]9号)印发,第三次全国文物普查工作正式启动。其中主要内容包括:文物普查不可移动文物的技术标准,包括文物的认定标准、分类标准、定名标准、年代标准、计量标准;全国文物普查信息、资料的采集、存储、汇总、建立档案和数据库的规范;文物普查不可移动文物名录编制和普查工作报告编制的规范;等等。目的在于弄清随着城市化的加速和大规模的城乡建设,我国保留至今的文化遗产数量究竟有多少?这个家底还有多少并需要保护发掘?当然,这不仅是国家文物部门的事情。计算机行业虚拟现实技术业者有条件国家一臂之力。众所周知的歌谷地球Google应用机算计技术虚拟了全球地形地貌乃至海床,国内也有了虚拟数字化地图和导航系统,从技术层面上讲我国现有的技术条件解决全国文物信息数字化课题是不困难的。将全国文物普查的结果虚拟信息化,制作成视频、图片、模型数据库并将信息提供给复制部门,规划建设部门、博物馆、图书馆永久保存,包括用计算机检索技术对虚拟现实文物的认定标准、分类标准、定名标准、年代标准、计量标准等科学化管理,普查信息、资料的采集、存储、汇总、建立虚拟档案和数据库的规范这不仅能推动文化遗产的统计保存工作也是一项功在千秋的事业。
3虚拟仿真再现复原是对传统文化遗产保护措施的补充
传统文化遗产的保护分为可移动文物和不可移动文物为物质对象的。比如珍贵的艺术品、工艺品、文献、手稿、图书资料、美术作品等属于可移动文物;而古文化遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺、壁画等属于不可移动的文物。虚拟仿真技术对实体物体,如建筑类、石材类、瓷器类、土木类的物质都有针对性的解决程序,并且不仅可以仿真而且还能超现实表现某些特殊的物理特性。比如物体表面失去色泽的部分就可以在虚拟仿真相关软件的材质编辑器的参数内调整还原。对玉石类的文物还可以调节透明度和反光度。对不可移动的文物,比如古建筑、古墓葬可以通过文献资料信息得到的技术参数用3维建模语言创建如初。
4虚拟仿真技术是文物重建及仿制的有效工具
中国近二十年来,许多历史文物的仿制和重建是因为飞速发展的经济内需拉动的。一大批历史人文景观随着旅游商品经济的发展如雨后春笋般的蓬勃发展。应该认为这对历史文化资源信息的继承与发展是十分有益的。从技术方面上来看,计算机虚拟仿真技术是功不可没的。在计算机程序的设置中,只需绘制已有的文物历史文化相关的信息数据,基础建筑和景观资料及产品的尺寸等,借助数字化信息资源,充分地共享收集已经收集存在的历史文化信息,再建后仿古建筑与景观可以说是易如反掌。弹指于鼠标与键盘之间,如:西安市西大街仿古建一条街工程虚拟仿真预设方案;大雁塔南北广场及周边仿古景观工程虚拟仿真预案设计;法门寺再建设计方案等,都进行了在正式施工和方案规划阶段的预设虚拟性设计从文物保护的眼光看,此时的虚拟设计意义已经不仅仅是满足景观与旅游经济的需要。
4.1收集整理了已有的历史文化资源
西安古城新的建筑语汇,严格依照古唐代建筑的风格,即大唐文化信息的遗传信息在外观造型、比例关系、色彩配置与环境的呼应等方面,保证了古城西安建筑元素的原汁原味,起到了承上启下的作用。
4.2重新以现代化技术创建的新的古建数字化信息资源
在传统建筑信息中熔铸了现代元素。传统古建筑由于在建筑材料、社会等级、政治经济等背景因素的制约下,来营造的规模建筑结构、建筑风格、建筑理念等方面的不足得到了弥补。如钢筋混凝土结构很好地解决了古代木结构实现不了的大跨度空间设计的困难,只允许皇家建筑构建的双层瓦檐被普遍作为公众景观建筑使用。
4.3加速了古代建筑文化信息精准性及广泛传播
古代文化信息在历史的传承过程中,因为种种不确定的因素会产生变异现象。故长安的建筑风格不是被全部完整地继承的,有的继承者是由于本地民族风格的融合,有些则是继承过程中的部分信息数据丢失或错误,因此许多地区的古代建筑已失去原有的风格,为保持古建筑的精确性继承,许多城市都以西安古建为原版。而有了计算机虚拟仿真和网络化数字资源的远程传输技术,古代建筑重建、仿建、复制等设计性难题迎刃而解了。
参考文献:
[1]国家文物保护法.
[2]李欣.虚拟现实及其教育应用[m].北京:科学出版社,2008.
计算机虚拟仿真技术篇3
本设计是一个对ia32CpU模拟并动态演示的设计，它应用了VC6.0的mFC开发出的一个仿真硬件的虚拟实验平台，该平台为我们提供了一个对各类硬件定义与实现功能的规范，依据规范我们将CpU、主存等硬件设计成抽象的器件类，并将其封装成随时供平台调用的动态链接库。DLL库中包含了对CpU模型设计，我们通过移植虚拟机Bochs下的CpU库来实现核心功能。
CpU核心功能采用调用bochs里的相关库来实现，因此我们将虚拟机bochs中的CpU指令库移植到设计中，并将它封装成一个静态库，器件类可通过调用该库中的程序来完成相关操作。为了使DLL调用这个指令库，CpU内的cpu_loop函数进行了修改，同时又在boshs中的stubs库中扩展了CpU功能。
关键词：虚拟实验平台；ia32逻辑功能；仿真；封装；移植
概述
随着计算机技术的迅猛发展，越来越多的电子器件被开发出来，CpU、主存等硬件的功能更加强大、结构更加复杂，为了更方便地了解硬件的工作时序和逻辑功能，人们开始采用虚拟技术来仿真硬件的工作时序和逻辑功能。计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真（模拟）早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。其原理可追溯到1773年法国自然学家G.L.L.Buffon为估计圆周率值所进行的物理实验。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。
2需求分析
2.1虚拟实验台中的CpU仿真
计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，为虚拟实验的发展奠定了坚实的基础。虚拟实验就是在通用计算机上加载相应的软件或硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就像是在操作一台专用的传统试验设备一样。在虚拟实验系统中，软件是整个系统的关键，任何以个使用者都可以通过软件的相关设置来达到要实现实验的效果。
虚拟实验就是利用外部输入(如鼠标的点击、拖动和键盘的敲击等)，将计算机上虚拟的各种仪器，按实验要求、过程，组装成一个完整的实验环境，同时在这个环境中完成实验操作，包括实验器材的添加、实验条件的改变、数据采集以及实验结果的模拟、分析。它包含了虚拟仿真技术、计算机技术、实验技术、网络技术与专业等多方面理论知识。该平台已经设计好了，我们的任务就是能够正确无误的使用它，使各自的设计在平台下正常显示出来。
2.2采用VC为开发工具
VisualC++是一款比较好的面向对象的软件开发工具，使用次工具我们开发出了可视化虚拟的CpU器件。
2.3实验台器件需封装成DLL
设计的CpU器件以及这些器件的逻辑功能被封装成DLL，提供给实验平台使用。实验台可根据需要随时调用DLL来进行相关操作。
2.4CpU的核心功能采用移植bochs
上述的DLL中CpU器件逻辑功能是采用移植虚拟机bochs中CpU库的指令系统来实现的。
3相关知识介绍
3.1CpU虚拟化技术
虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CpU的虚拟化技术可以单CpU模拟多CpU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CpU或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单CpU模拟双CpU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CpU是不能分离的，只能协同工作。虚拟化技术也与目前Vmwareworkstation等同样能达到虚拟效果的软件不同，是一个巨大的技术进步，具体表现在减少软件虚拟机相关开销和支持更广泛的操作系统方面。而CpU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CpU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，Vmm会很容易提高性能，相比软件的虚拟实现方式会很大程度上提高性能。虚拟化技术可提供基于芯片的功能，借助兼容Vmm软件能够改进纯软件解决方案。由于虚拟化硬件可提供全新的架构，支持操作系统直接在上面运行，从而无需进行二进制转换，减少了相关的性能开销，极大简化了Vmm设计，进而使Vmm能够按通用标准进行编写，性能更加强大。
3.2VC++6.0及mFC介绍
随着多媒体技术和图形图象技术的不断发展，可视（Visual）技术得到广泛的重视，越来越多的人开始研究并使用可视化技术。VisualC++是一个很好的可视化编程工具，使用它开发基于windows的应用程序大大缩短了开发时间，而且它的界面友好，便于程序员操作。
mFC用类编写windows应用程序的C++类集，以层次结构组织起来，其中封装了大部分windowsapi函数和windows控件，而基础的虚拟平台就是在次基础之上而开发出的。使用mFC类库和VisualC++提供的高度可视的应用程序开发工具，可是应用程序开发变的更简单，开发周期极大地缩短，提高代码的可靠性和可重用性。它提供的类库对程序设计的高度抽象，使得程序员不用放在程序设计的具体细节上，而是对功能的扩展上，大大简化了开发工作。在开发过程中，我们所做的就是编写封装器件的程序，由平台调用之来显示出控件，除了编写一些相关消息响应函数外，大部分工作由系统完成。
3.3动态连接库DLL
动态连接库DLL是DynamicLinkLibrary的缩写形式，动态链接库(DLL)是作为共享函数库的可执行文件。动态链接提供了一种方法，使进程可以调用不属于其可执行代码的函数。函数的可执行代码位于一个DLL中，该DLL包含一个或多个已被编译、链接并与使用它们的进程分开存储的函数。DLL还有助于共享数据和资源。多个应用程序可同时访问内存中单个DLL副本的内容。
计算机虚拟仿真技术篇4
【论文摘要】从装甲装备维修模拟化训练的主要手段、模拟化训练的时空和模拟化训练的主要方式三个方面，认真研究了未来装甲装备模拟化训练的发展趋势，探索了训练手段和方式的转变；详细分析了实物模拟向计算机模拟仿真、同地向异地、实物模拟技术向虚拟现实技术转变的过程与特点。
随着计算机信息技术迅速发展，仿真技术、网络技术以及虚拟现实技术在部队装甲装备维修和作业训练中得到广泛应用在此基础上产生的模拟训练方式，以其特有的科学性、经济陛对抗性、真实性、严密性、交互性、实时性、可控性和再现性等诸多优点，从而受到院校和部队的高度重视。认真研究未来装甲装备模拟训练的发展趋势，探索训练手段和训练方式的转变，对于指导院校教学改革和部队训练改革具有非常重要的意义。
1模拟训练的主要手段由实物模拟向计算机模拟仿真系统转变
1．1当前实物模拟训练存在的局限
培养装甲装备维修技术人才，加强动手能力的训练是一个重要方面，但采用什么样的训练手段，对提高训练质量至关重要。目前的模拟训练，主要是通过模拟真实的装甲装备各组成系统如底盘、火控系统、通信系统等来培养学员的作业和维修操作技能，技术上师徒相传，受场地、师资、实车、实物等条件的制约，训练周期长，教学难度大。装甲装备作业和维修训练是一种师生双向沟通的教学过程，无论教与学哪方面存在问题，其教学效果都要受一定影响。因此，以实物模拟为主要手段的模拟训练，有很大的局限性。
1．2计算机模拟仿真系统的优势
随着多媒体技术的发展，计算机模拟仿真技术日益成熟，计算机模拟仿真系统中的装甲车辆和零配件，采用三维动画制作，图像的仿真程度和实物实景相差无几，它可以通过视觉、听觉、触觉等多种方式对学员的感官进行综合刺激，其效果是单靠实车、实物训练所无法比拟的。学员可以通过键盘、鼠标或操作杆，在计算机操作平台上进行拆装练习、维护保养、排除故障，利用模拟操作台，在模拟战争环境中进行作业、抢修。模拟仿真系统还可以实现信息共享、人机交互和及时反馈，根据学员的具体情况，自行安排难度适中的训练内容，实现因材施教。计算机模拟仿真系统与真实装甲装备相比具有体积小、造价低、功能全等特点，硬件一次性投资以后，软件更新换代快，便于很快普及。因此，装甲装备维修训练由实物模拟向计算机模拟仿真系统转变是一种必然趋势。
2模拟训练的时空由同地向异地网络化发展
过去的实物模拟训练局限在二间教室、一个车间或一个车场，参加学习的人数受到场地、师资、设备等条件的限制，教学效果很难保证。随着计算机及通信技术的发展，计算机网络技术的普及，模拟仿真训练将会开辟出一片新天地，可实现校内联网、院校和部队联网。
2．1校内联网
学员在不同的教室，可以同时运用模拟仿真系统进行操作训练，打破了场地设备等因素的限制，同时展开相同科目的多个专业的教学。校内不同地点的模拟器(如多种车型的武器系统、火控系统、底盘、通信系统)互联，学员还可以按照战术想定进行编组作业。
2．2院校和部队联网
院校的模拟仿真系统还可以同全军各训练机构的训练模拟仿真系统异地互联，实现远程技术教育、数据共享，为装甲装备维修专业的函授教育提供了强有力的技术支持。
3模拟训练的主要形式由实物模拟向虚拟现实技术转变
近几年来，虚拟现实技术成为一项十分热门的技术，越来越多的人员投身到这个研究领域，致力于虚拟现实技术研究、开发及应用推广。虚假现实技术、理论分析和科学实验已成为人类探索客观世界规律的三大手段。虚拟现实技术带来的变化从以前的“以计算机为中心”变为“人是信息技术的主体”：由过去人机之间枯燥、被动的方式变成了人通过手和声音等自然的交互方式与机器交流，人机融为一体。据权威人士断言，虚拟现实技术将是21世纪信息技术的代表，由此可见其重要性。目前，一些发达国家已开始将其应用于军事训练模拟。利用虚拟现实技术进行装甲装备维修技术训练，受训者不是被动地观察计算机中的模拟图像，而是居于一个虚拟的十分逼真的三维世界，在视觉、声觉、触觉等感觉的作用下，尤如身临其境的全身心地投入到“真实”的训练中。又因虚拟现实技术与真实的技术训练相比，没有多大差别，同时还具有交互性、可重复性和训练超前陛等特点，从而使教学效果更好。在未来的十几年内，类似的模拟训练系统，必将大批量生产和广泛普及。
信息技术和计算机的突飞猛进，必将带来训练观念、训练方式、训练手段的变革。运用计算机模拟仿真系统进行装甲装备的作业和维修训练，虽不能完全取代真车实件，但这种方式，有利于提高训练质量和效率，具有无限广阔的发展前景。
参考文献
计算机虚拟仿真技术篇5
关键词:实验平台;虚拟仿真;虚实结合;开放共享;计算机网络类
计算机网络类实验教学内容包括系统组网、路由交换、信息安全和网络协议等[1G2],具有很强的工程性和实践性.但因实验设备不足、网络结构复杂、实验过程抽象、环境部署困难,网络类实验不但时间和空间受限,而且网络攻击等实验也很难在真实网络环境中进行[3G4].虚拟仿真实验通过构建高度仿真的虚拟环境和实验对象,达到真实实验效果,是网络类实验很好的解决方案.当前计算机网络类虚拟仿真实验主要通过模拟器(如ioU、GnS3、enSp2、HCL等)实现,但存在虚拟实验资源不能开放共享、元件库没有虚实结合等不足之处.本文探讨虚拟仿真实验与传统实验融合(虚实结合)的计算机网络类实验平台的解决方案,以促进计算机网络类实验教学改革.
1平台的系统架构
虚实结合的计算机网络类实验平台依托锐捷网络实验室构建.遵循“虚实结合、能实不虚、开放共享”的原则,整合软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验,以实现多课程、全方位、开放共享的虚拟仿真实验教学.(1)实验室综合管理平台(Limp).Limp(laboGratoryintegratedmanagementplatform)是一个综合性虚拟实验管理平台,与RCmS、ntC和CVm相结合,实现实验教学全过程管理,包括实验室管理、实验管理、教学监控、实验结果管理、课程表和用户管理等6个主要功能模块.(2)云虚拟实验平台.CVm是一个基于云计算的虚拟实验平台,承载多台虚拟机,内置软件共享虚拟实验教学资源库,可根据实验项目灵活、快速地部署虚拟仿真实验环境[5G6].(3)虚拟拓扑连接器.ntC是一个虚拟组网平台,承载网络拓扑虚拟设计场景,内置仪器共享虚拟实验教学资源库,可根据实验要求选择虚拟元件、搭建虚拟逻辑机架、构建复杂的网络拓扑结构,实现可视化、自定义虚拟拓扑连接[7].(4)机架控制管理服务.RCmS是一个物理映射平台,承载网络设备管理和控制命令[8],内置远程控制虚拟实验教学资源库,可根据虚拟网络拓扑实现物理映射,配置物理网络拓扑结构,克服了传统手动连接pC和网络设备进行物理组网的缺点,可远程控制和管理网络设备.
2平台的关键实现
本虚实结合的计算机网络类实验平台以硬件构建为基础、以资源建设为重点,围绕实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和虚拟拓扑的远程物理映射,实现虚拟仿真和传统实验的深度融合.
2．1硬件构建
(1)基于云计算和虚拟化技术构建云虚拟实验平台.云计算是一种资源使用模式,网络、服务器和存储等计算资源共享池按需提供服务.虚拟化是一种资源管理技术,实现计算资源灵活部署,提高其使用效率.云计算和虚拟化密切相关.云计算结合虚拟化技术,能使it资源部署更灵活;而虚拟化引入云计算的理念,能使虚拟化资源更有效地按需使用.CVm配有1个Console口、1个mGt口和8个实验口,通过网络ip、子网掩码、网关和DnS等相关配置,生成和管理多个有独立操作系统的虚拟机[9],按需提供丰富的虚拟仿真实验环境,支持多用户同时进行实验,做到实验环境的自由切换和虚拟实验教学资源的开放共享.(2)基于虚拟现实技术,构建虚拟拓扑连接器.虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合,所构建的三维动态视景仿真系统可以为学生提供生动、逼真的学习环境和虚拟体验,是实验教学信息化发展的一个重要飞跃.ntC配有1个Console口、2个1000BaseGXSFp口、2个以太网端口和48个以太网连接电口,通过网络ip、用户名和密码等相关配置,提供虚拟拓扑设计场景,构建虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架,实现可视化、自定义拓扑连接(见图2).(3)基于反向telnet技术,构建机架控制管理服务.反向telnet即反远程登录,是指从异步串行端口向外建立的连接(与一般外向内连接不同),是网络系统集成中常用的管理控制技术.反向telnet支持该功能的网络设备配置成终端服务器,利用其异步串口连接被控设备的Console口,实现多台网络设备的远程控制和管理.RCmS是一个基于反向telnet的智能化平台,配有1个Console端口、1个aUX端口、2个以太网口和1个8口异步口接口,通过水晶头线缆连接路由器、防火墙等物理网络设备,通过网络ip、用户名和密码等提供基于web的操作界面.RCmS无需拔插控制线,实现网络设备的虚拟远程控制和管理
2．2资源建设
(1)开放共享,建设软件共享虚拟实验资源库.不同的网络类实验需要不同的实验环境,资源建设遵循开放共享的原则,分层、分类设计依托于CVm的虚拟机,构建软件共享虚拟实验资源库,构建流程如图3所示.首先,综合分析计算机网络类实验项目,提炼实验项目所需的实验环境配置清单,创建操作系统镜像库(．iso文件);其次,提炼操作系统和实验软件的公共部分,分类建立行业实验应用环境库,设计基础镜像库(．base文件);最后,在基础环境镜像基础上,融合网络拓扑和网络命令相关的微课视频、信息化课件、mooC资源等信息化资源[11],配置具有特色的课件实验环境镜像库(2)虚实结合,建设仪器共享虚拟实验资源库.不同品牌、不同型号的网络设备增加了计算机网络实验的复杂性,资源建设遵循虚实结合的原则,同化物理网络设备,设计虚拟元件库和虚拟逻辑机架,重点突出拓扑结构的设计和组网原理的理解,构建仪器共享虚拟实验资源库,其流程如图4所示.首先,归一化处理各品牌的网络设备,通过系列管理、型号管理和接口管图4仪器共享虚拟实验资源库构建流程理,设计多厂商命令特征库,智能识别底层厂商设备和上层主流厂商命令集,构建标准的网络设备虚拟元件库,基于一家厂商设备实现多厂商命令行配置,做到不同品牌网络设备的无差别化;其次,根据实验项目的应用环境,选择相应的网络设备虚拟元件和实验pC虚拟元件,设计逻辑机架模板,配置对应的网络命令脚本,增加网络设备组网的可能性和便捷性,构建虚拟逻辑机架库.(3)能实不虚,建设远程控制虚拟实验资源库.不同网络拓扑需要不同的物理连线,单纯的虚拟拓扑不能体现工程性.资源建设遵循能实不虚的原则,实现反向telnet异步配置和虚拟拓扑物理映射,构建远程控制虚拟实验资源库.首先,将RCmS与物理网络设备的Console口连接,利用反向telnet原理实现图形化web操作平台,实现远程管理和“一键清”功能,构建远程管理和控制命令特征库;其次,通过Limp将ntC接口与真实网络设备接口进行一一映射,实现物理设备在ntC内部的相互连接,使虚拟拓扑真实映射到物理网络设备成为可能,实现真实的物理拓扑组网,构建拓扑映射配置脚本库和网络实验命令特征库.
3平台的实验教学
3．1实验教学
虚实结合的计算机网络类实验平台以虚拟机快速部署实验环境,以虚拟元件库灵活构建虚拟逻辑机架,以物理映射远程控制和管理网络设备,形成虚拟环境＋虚拟设计＋物理映射的虚实结合实验模式,切实提高了实验环境部署的便利性,突出了网络拓扑设计的可见性,加强了物理网络组网的工程性,提升了实验教学效果和学生实践动手能力[12].依托平台开展虚拟仿真实验的关键流程如下:(1)通过Limp实验任务;(2)通过CVm调用虚拟机,快速部署虚拟实验环境;(3)通过ntC登录虚拟设计器,挑选虚拟元件构建虚拟逻辑机架,完成虚拟拓扑设计;(4)通过RCmS反向登录虚拟元件对应的网络设备,实现远程控制和管理,完成物理网络映射;(5)通过Limp监控实验过程、批改实验报告.现在,嘉兴学院虚实结合的计算机网络类实验平台已整合了“计算机网络”“路由与交换技术”“网络安全技术”等11门计算机网络类课程实验和23个实验室的开放项目,形成了网络工程、网络攻防、信息安全、网络协议、密码与信息内容安全5大类、共计186个实验项目.软件共享虚拟实验资源库拥有9个操作系统镜像、32个基础环境镜像和108个课件环境镜像;仪器共享虚拟实验资源库拥有46个虚拟元件和133个虚拟逻辑机架;远程控制虚拟实验资源库拥有7组实验机柜(实验台)和91台物理网络设备.虚实结合实验教学改革已初具成效.
3．2建设意义
(1)虚拟仿真实验环境的开放共享有利于推广虚拟仿真实验教学模式[13].软件共享虚拟实验教学资源整合了计算机网络课程群的实验需求,分层次、分类别地构建了不同操作系统的虚拟机,形成了行业实验应用环境,不仅节省了教师管理和部署虚拟仿真实验环境的时间,而且扩展了学生参与网络虚拟仿真实验的时间和途径,有利于提升虚拟仿真实验覆盖面.(2)虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架的虚拟设计有利于培养学生的创新意识.虚拟元件库屏蔽各型号、各品牌网络设备的差异性,实现物理设备的归一化处理,提升了实验设备的有效利用率.此外,虚拟实验逻辑机架的构建改变了传统网络机柜格局一成不变的情况,为学生进行网络拓扑设计提供了广阔的想象空间,为物理实验组网提供了更多的可能,激发了学生的学习积极性和求知欲望,有利于培养学生的创新意识和实践动手能力.(3)网络虚拟拓扑的现实映射有利于拓展虚拟实验空间和时间、提高学生的工程实践能力.远程控制虚拟实验教学资源平台遵循虚实结合、能实不虚的原则,实现了虚拟网络拓扑设计、虚拟网络命令执行、物理映射拓扑组网的功能,真正能够远程控制实验设备并突破实验空间和时间的限制,使学生可以在任何有网络的地方随时进行远程实验,不仅熟悉虚拟仿真实验层次,更是通过反向telnet技术真实控制实验设备,真正体验企业级网络工程,提高工程实践能力.
计算机虚拟仿真技术篇6
[关键词]虚拟现实技术发展前景汽车工业
[中图分类号]tp391
[文献标识码]a
[文章编号]1672-5158（2013）05-0230-01虚拟现实技术概述虚拟技术、计算机通讯技术与网络技术是信息技术最关键的三个组成部分，是21世纪科技的三大核心技术。自1962年美国mortonHeilig研制了街道虚拟器这样的早期VR技术产品以来，虚拟现实技术（VirtualRealtytechnology，VRt）作为虚拟技术的重要分支，具有非凡的先进性和创造性，在近几十年内蓬勃发展，体现出了未来良好的发展前景。
VRt是在计算机图形学、计算机仿真、人机接口、多媒体以及传感器等技术的基础上发展起来的一门交叉学科.VRt利用计算机和电子技术来产生逼真的视、听、触、力等三维感觉环境，通过多通道用户界面，综合运用视觉、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术，以实现用户与虚拟环境中的对象的自然、并行、协作的人机交互。VRt产生的身临其境的交互式仿真充分体现了其“3i”特征，即沉浸感、交互性、想象性。这些优势都说明了虚拟现实技术在制造工业中具有巨大的应用潜力。近年来许多国家在虚拟制造领域开展了研究与应用，主要包括产品外形虚拟设计、产品布局的虚拟设计、产品的运动和动力学仿真、热加工工艺模拟、加工过程仿真、产品装配仿真、虚拟样机与产品工作性能评测、企业生产过程仿真与优化和虚拟企业的可合作性仿真与优化等方面。在产品的设计、制造、性能测试的过程中，克服了传统的文本和二维工程图纸单一且临场感较差等缺点，极大地提高了产品设计的一次性成功率，节约了时间，提高了产品竞争力，避免了开发实际产品以及实地性能检测带来的高昂的费用。
1.虚拟现实技术在汽车行业的应用
汽车工业相当发达的国家，尤其以美日德为代表，将虚拟现实技术运用于汽车的设计、制造、性能测试中，获得性能成本质量的最佳组合，保证了在汽车行业的绝对竞争力。与此同时降低了汽车设计的成本，提高了效率。
1.1虚拟设计技术
目前所采用的虚拟技术引入CaD环境，将便于模拟新产品开发过程中的一些性能，便于设计人员对产品的修改。设计人员也可以利用VRCaD系统，直接在虚拟环境中进行设计与修改。在对汽车的设计过程中，设计人员在交互环境的设计环境中，利用头盔显示器、具有反馈功能的数据手套、操纵杆、立体鼠标灯装置，将视觉、听觉、触觉与虚拟概念概念产品模型相连。在此过程中，不仅进行虚拟的合作，产生身临其境的感觉，而且可以实时地对虚拟产品设计过程进行检查、评估、实地解决设计中的决策问题，使得设计思想得到综合。在交互性的虚拟环境快速成型设备上，设计人员对虚拟设计模型的直接设计，提高了设计人员积极性与创造性。
1.2虚拟装配技术
对于汽车的零部件的设计可以通过CaD等软件得以实现，但是在现今大多数的汽车制造厂中，装配环节绝大部分都是靠实际的经验去实现，很多设计问题只有在装配的过程中才得以发现，而这往往会付出惨重的代价和昂贵的学费，也势必会使得汽车制造厂的利润下降和阻碍企业的发展。虚拟装配技术在此种『青况下应运而生。在虚拟的装配环境中，设计人员可以检查各零件之间的装配间隙和干涉，通过程序自动检测装配状态。通过相关设备辅助，实现对虚拟场景中零件的抓取、移动、装配等动作，大大地提高了设计人员的主动性、创造性。在虚拟环境中出现了装配问题，可以在计算机中更改模型并重新生成，自动更新装配图，切实有效地提高了实地的装配成功率，缩短了周期，降低了生产成本。
1.3虚拟实验技术
汽车虚拟实验就是把虚拟现实技术用于对汽车的实验研究中，通过交互改变车辆参数、道路状况、驾驶控制等实验条件和参数，虚拟真实实验，通过现代计算机分析得出运动数据，方便研究人员了解实验全过程，以及假设、验证理论的正确性。
汽车操纵稳定性是一个典型虚拟现实实验的例子。在建立虚拟系统的基础上，可以获得方向盘转角、横摆角速度、侧倾角和侧向加速度等能体现操纵稳定性的要特征参数。同时配合单移线实验的场景来动态观察车辆本身以及参数的变化。虚拟仪表的设置，让实验者更加精确的知道汽车运行中的参数的变化。在加强场景的沉浸感方面，开发了双视口的立体场景显示效果。在此实验中，综合不同工况对车辆性能进行了虚拟检验。
国内在汽车方面虚拟实验较为成功的有吉林大学的对汽车防抱制动系统（aBS）混合仿真实验。建立了用于硬件在环仿真的车辆模型、aBS液压系统模型等，并进行了硬件在环仿真实验。将aBS实际部件嵌入到软件环境中进行混合仿真，大大地扩展了软件仿真的功能。为aBS的开发和实验提供了平台。
2.虚拟现实技术的发展趋势
虚拟现实技术是上世纪80年代才兴起的一门综合性信息技术，远没有达到成熟的阶段，但是其惊人的生命力，让人们毋庸置疑在不久的将来，虚拟现实技术将渗透到信息系统的各个领域，改变人机交互方式。虚拟现实技术也大大满足了以用户为主体的要求。21世纪俨然是一个信息时代，网络与计算机已经十分普及，都已经融人了人们的生活、工作和学习中。这都必将促进虚拟现实技术的蓬勃发展。
与此同时，计算机图像压缩技术与现实技术的不断进步以及相应现实硬件的日趋完善，我们可以预测未来虚拟现实技术的发展动向，这种动向可以分为两个方向。一方面是朝着桌面级虚拟现实发展，尤其以商业领域。许多大型公司开发桌面级虚拟现实来展示教育培训以及仿真实验等。另一方面是朝着高性能沉浸式虚拟现实发展。可以用于很多高科技领域，例如航空军事训练，模拟实验等，由于某种特殊性以及追求方便和利润，择优进行仿真实验。目前国内外已经建成了许多商性能的沉浸式虚拟现实仿真系统。
3.结束语
虚拟现实技术经过几十年的发展，已经取得了长足的进步，其优越性及其顽强的适应能力都使得人们不断地发展新技术，促进虚拟现实技术的发展。21世纪是一个信息时代，知识就是力量这个真理得到了十足的验证。我国已经改革开放三十多年，整个社会正处于转型和发展的新时期，汽车行业作为我国制造业的支柱产业，其面临着诸多挑战和机遇。国际汽车市场的风雨变幻让人捉摸不透，要在竞争激烈的市场中立于不败之地，必须要依靠先进的设计、制造、实验技术，缩短设计和生产周期，降低实验成本，提高汽车产业的竞争能力和综合经济效益。虚拟现实技术就是这样一种能促使我国汽车产业发展的一项技术，其发展潜力不可估量。
参考文献
计算机虚拟仿真技术篇7
关键词:实验平台;虚拟仿真;虚实结合;开放共享;计算机网络类
计算机网络类实验教学内容包括系统组网、路由交换、信息安全和网络协议等[1G2],具有很强的工程性和实践性.但因实验设备不足、网络结构复杂、实验过程抽象、环境部署困难,网络类实验不但时间和空间受限,而且网络攻击等实验也很难在真实网络环境中进行[3G4].虚拟仿真实验通过构建高度仿真的虚拟环境和实验对象,达到真实实验效果,是网络类实验很好的解决方案.当前计算机网络类虚拟仿真实验主要通过模拟器(如ioU、GnS3、enSp2、HCL等)实现,但存在虚拟实验资源不能开放共享、元件库没有虚实结合等不足之处.本文探讨虚拟仿真实验与传统实验融合(虚实结合)的计算机网络类实验平台的解决方案,以促进计算机网络类实验教学改革.
1平台的系统架构
虚实结合的计算机网络类实验平台依托锐捷网络实验室构建.遵循“虚实结合、能实不虚、开放共享”的原则,整合软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验,以实现多课程、全方位、开放共享的虚拟仿真实验教学.(1)实验室综合管理平台(Limp).Limp(laboGratoryintegratedmanagementplatform)是一个综合性虚拟实验管理平台,与RCmS、ntC和CVm相结合,实现实验教学全过程管理,包括实验室管理、实验管理、教学监控、实验结果管理、课程表和用户管理等6个主要功能模块.(2)云虚拟实验平台.CVm是一个基于云计算的虚拟实验平台,承载多台虚拟机,内置软件共享虚拟实验教学资源库,可根据实验项目灵活、快速地部署虚拟仿真实验环境[5G6].(3)虚拟拓扑连接器.ntC是一个虚拟组网平台,承载网络拓扑虚拟设计场景,内置仪器共享虚拟实验教学资源库,可根据实验要求选择虚拟元件、搭建虚拟逻辑机架、构建复杂的网络拓扑结构,实现可视化、自定义虚拟拓扑连接[7].(4)机架控制管理服务.RCmS是一个物理映射平台,承载网络设备管理和控制命令[8],内置远程控制虚拟实验教学资源库,可根据虚拟网络拓扑实现物理映射,配置物理网络拓扑结构,克服了传统手动连接pC和网络设备进行物理组网的缺点,可远程控制和管理网络设备.
2平台的关键实现
本虚实结合的计算机网络类实验平台以硬件构建为基础、以资源建设为重点,围绕实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和虚拟拓扑的远程物理映射,实现虚拟仿真和传统实验的深度融合.
2．1硬件构建
(1)基于云计算和虚拟化技术构建云虚拟实验平台.云计算是一种资源使用模式,网络、服务器和存储等计算资源共享池按需提供服务.虚拟化是一种资源管理技术,实现计算资源灵活部署,提高其使用效率.云计算和虚拟化密切相关.云计算结合虚拟化技术,能使it资源部署更灵活;而虚拟化引入云计算的理念,能使虚拟化资源更有效地按需使用.CVm配有1个Console口、1个mGt口和8个实验口,通过网络ip、子网掩码、网关和DnS等相关配置,生成和管理多个有独立操作系统的虚拟机[9],按需提供丰富的虚拟仿真实验环境,支持多用户同时进行实验,做到实验环境的自由切换和虚拟实验教学资源的开放共享.(2)基于虚拟现实技术,构建虚拟拓扑连接器.虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合,所构建的三维动态视景仿真系统可以为学生提供生动、逼真的学习环境和虚拟体验,是实验教学信息化发展的一个重要飞跃.ntC配有1个Console口、2个1000BaseGXSFp口、2个以太网端口和48个以太网连接电口,通过网络ip、用户名和密码等相关配置,提供虚拟拓扑设计场景,构建虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架,实现可视化、自定义拓扑连接(见图2).(3)基于反向telnet技术,构建机架控制管理服务.反向telnet即反远程登录,是指从异步串行端口向外建立的连接(与一般外向内连接不同),是网络系统集成中常用的管理控制技术.反向telnet支持该功能的网络设备配置成终端服务器,利用其异步串口连接被控设备的Console口,实现多台网络设备的远程控制和管理.RCmS是一个基于反向telnet的智能化平台,配有1个Console端口、1个aUX端口、2个以太网口和1个8口异步口接口,通过水晶头线缆连接路由器、防火墙等物理网络设备,通过网络ip、用户名和密码等提供基于web的操作界面.RCmS无需拔插控制线,实现网络设备的虚拟远程控制和管理
2．2资源建设
(1)开放共享,建设软件共享虚拟实验资源库.不同的网络类实验需要不同的实验环境,资源建设遵循开放共享的原则,分层、分类设计依托于CVm的虚拟机,构建软件共享虚拟实验资源库,构建流程如图3所示.首先,综合分析计算机网络类实验项目,提炼实验项目所需的实验环境配置清单,创建操作系统镜像库(．iso文件);其次,提炼操作系统和实验软件的公共部分,分类建立行业实验应用环境库,设计基础镜像库(．base文件);最后,在基础环境镜像基础上,融合网络拓扑和网络命令相关的微课视频、信息化课件、mooC资源等信息化资源[11],配置具有特色的课件实验环境镜像库(2)虚实结合,建设仪器共享虚拟实验资源库.不同品牌、不同型号的网络设备增加了计算机网络实验的复杂性,资源建设遵循虚实结合的原则,同化物理网络设备,设计虚拟元件库和虚拟逻辑机架,重点突出拓扑结构的设计和组网原理的理解,构建仪器共享虚拟实验资源库,其流程如图4所示.首先,归一化处理各品牌的网络设备,通过系列管理、型号管理和接口管图4仪器共享虚拟实验资源库构建流程理,设计多厂商命令特征库,智能识别底层厂商设备和上层主流厂商命令集,构建标准的网络设备虚拟元件库,基于一家厂商设备实现多厂商命令行配置,做到不同品牌网络设备的无差别化;其次,根据实验项目的应用环境,选择相应的网络设备虚拟元件和实验pC虚拟元件,设计逻辑机架模板,配置对应的网络命令脚本,增加网络设备组网的可能性和便捷性,构建虚拟逻辑机架库.(3)能实不虚,建设远程控制虚拟实验资源库.不同网络拓扑需要不同的物理连线,单纯的虚拟拓扑不能体现工程性.资源建设遵循能实不虚的原则,实现反向telnet异步配置和虚拟拓扑物理映射,构建远程控制虚拟实验资源库.首先,将RCmS与物理网络设备的Console口连接,利用反向telnet原理实现图形化web操作平台,实现远程管理和“一键清”功能,构建远程管理和控制命令特征库;其次,通过Limp将ntC接口与真实网络设备接口进行一一映射,实现物理设备在ntC内部的相互连接,使虚拟拓扑真实映射到物理网络设备成为可能,实现真实的物理拓扑组网,构建拓扑映射配置脚本库和网络实验命令特征库.
3平台的实验教学
3．1实验教学
虚实结合的计算机网络类实验平台以虚拟机快速部署实验环境,以虚拟元件库灵活构建虚拟逻辑机架,以物理映射远程控制和管理网络设备,形成虚拟环境＋虚拟设计＋物理映射的虚实结合实验模式,切实提高了实验环境部署的便利性,突出了网络拓扑设计的可见性,加强了物理网络组网的工程性,提升了实验教学效果和学生实践动手能力[12].依托平台开展虚拟仿真实验的关键流程如下:(1)通过Limp实验任务;(2)通过CVm调用虚拟机,快速部署虚拟实验环境;(3)通过ntC登录虚拟设计器,挑选虚拟元件构建虚拟逻辑机架,完成虚拟拓扑设计;(4)通过RCmS反向登录虚拟元件对应的网络设备,实现远程控制和管理,完成物理网络映射;(5)通过Limp监控实验过程、批改实验报告.现在,嘉兴学院虚实结合的计算机网络类实验平台已整合了“计算机网络”“路由与交换技术”“网络安全技术”等11门计算机网络类课程实验和23个实验室的开放项目,形成了网络工程、网络攻防、信息安全、网络协议、密码与信息内容安全5大类、共计186个实验项目.软件共享虚拟实验资源库拥有9个操作系统镜像、32个基础环境镜像和108个课件环境镜像;仪器共享虚拟实验资源库拥有46个虚拟元件和133个虚拟逻辑机架;远程控制虚拟实验资源库拥有7组实验机柜(实验台)和91台物理网络设备.虚实结合实验教学改革已初具成效.
3．2建设意义
(1)虚拟仿真实验环境的开放共享有利于推广虚拟仿真实验教学模式[13].软件共享虚拟实验教学资源整合了计算机网络课程群的实验需求,分层次、分类别地构建了不同操作系统的虚拟机,形成了行业实验应用环境,不仅节省了教师管理和部署虚拟仿真实验环境的时间,而且扩展了学生参与网络虚拟仿真实验的时间和途径,有利于提升虚拟仿真实验覆盖面.(2)虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架的虚拟设计有利于培养学生的创新意识.虚拟元件库屏蔽各型号、各品牌网络设备的差异性,实现物理设备的归一化处理,提升了实验设备的有效利用率.此外,虚拟实验逻辑机架的构建改变了传统网络机柜格局一成不变的情况,为学生进行网络拓扑设计提供了广阔的想象空间,为物理实验组网提供了更多的可能,激发了学生的学习积极性和求知欲望,有利于培养学生的创新意识和实践动手能力.(3)网络虚拟拓扑的现实映射有利于拓展虚拟实验空间和时间、提高学生的工程实践能力.远程控制虚拟实验教学资源平台遵循虚实结合、能实不虚的原则,实现了虚拟网络拓扑设计、虚拟网络命令执行、物理映射拓扑组网的功能,真正能够远程控制实验设备并突破实验空间和时间的限制,使学生可以在任何有网络的地方随时进行远程实验,不仅熟悉虚拟仿真实验层次,更是通过反向telnet技术真实控制实验设备,真正体验企业级网络工程,提高工程实践能力.
4结语
虚实结合的计算机网络类实验平台构建了软件共享、仪器共享和远程控制三位一体的虚拟仿真实验教学资源库,促进了虚拟仿真和传统实验的深度融合,形成了虚拟环境＋虚拟设计＋物理映射的虚实结合实验模式,推动了虚拟仿真实验教学的改革,实现了实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和物理设备的远程控制,有效提升了实验教学效果,提高了学生的创新意识和工程实践能力.
参考文献
[1]于斌,余红珍．独立学院计算机网络课程虚拟仿真实验的探索与实践[J]．软件导刊,2013(8):187G189．
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[8]翟宏宇,赵建平,底晓强,等．基于虚拟仿真平台的计算机网络课程实践教学[J]．计算机教育,2015(9):6G9．
计算机虚拟仿真技术篇8
[关键词]虚拟现实技术机械工程应用状况应用方式
中图分类号：tH122文献标识码：a文章编号：1009-914X（2014）15-0338-01
一虚拟现实技术简介
虚拟现实技术是21世纪才逐渐发展起来的全新技术，它概念的在1980年首次提出，是一项以计算机仿真技术为基础的，与许多相关联的综合型技术，由于它发展历史较短，目前对它还没有一个统一的标准定义，笼统的讲，虚拟坚实技术就是一个通过计算机仿真技术，计算机处理技术以及信息处理技术等手段对生活中的真实对象及其物质运动过程进行虚拟模仿的技术，它能够为我们建成一个形象逼真的虚拟环境，是我们能够在这一环境内进行工程上的操作并感受真实的运动过程。总之通过虚拟技术可以实现人机交互，对一些工程实例进行逼真模仿，为后续的制作工作奠定良好的基础。
二虚拟现实技术的特征及关键技术
作为一项全新的综合技术，虚拟现实技术与传统的技术相比具有许多新的特点，具体包括以下几点：
（1）逼真性：这是指观察者对由这一技术所创建的虚拟世界的真实感受，虚拟现实技术通过仿真技术和信息处理技术创建出虚拟世界，并允许用户通过各种感官来体会发生在这一虚拟空间中的一切，给使用者以最逼真的感觉。
（2）相关性：这主要是指在虚拟世界中用户和计算机的沟通程度，利用虚拟现实技术，用户可以与计算机之间进行深入的沟通，不仅可以利用鼠标，键盘还可以利用指纹，声音等其它手段，同时还可以利用一些监控设备来监控人机沟通的过程。
（3）全方位性：利用虚拟现实技术所构成的人机交互系统中包含视觉感应，触觉感应，听觉感应，嗅觉感应以及动作感应装置，因此，在虚拟空间中，使用者可以在听觉，视觉，徐觉以及动作等多种信息中与计算机进行沟通，不但可以给人以直观的全方位的感觉，还能够有效的激发人的内在潜力，提高后续工作的效率。
（4）及时性。这也是提高工程效率的关键，利用虚拟现实技术所构建的系统可以保证人与计算机之间的沟通，计算机的现实，以及计算机工作过程的实时性，将人机沟通以及计算机处理的时间降到最低，达到人机高度融合，人机一体的效果。
要想成功的创建一个逼真的虚拟空间，必须掌握虚拟现实技术中的关键手段，主要包括以下几点：
（1）动态建模技术：动态建模师虚拟现实技术的关键内容，建模的目的是得到现实环境的真实信息，三维指数等，并以这些信息为基础来构建我们需要的虚拟环境，为后续环节创造条件。
（2）图像生产技术：这里所指的图形是三维图像，不但要保证图像的准确合理性，还要保证图像生成过程的实时性，为了达到实时性的要求，必须是图像的更新频率高于或等于15帧/秒，且在高于35帧/秒时效果最好，更新频率的提高也是使虚拟现实技术的有效性增加的重要手段。
（3）显示技术和传感技术：显示技术和传感技术是虚拟现实系统中进行人机交互的关键技术，就当前的发展情况来看，现在的现实技术和传感技术与期待的水平还差很多，并且在触觉感应和动作感应方面还有一定的不足，另外现在的一些基于虚拟现实技术的产品的精度也比较低。
（4）系统开发技术：任何一个技术最终都是要投入实际应用的，虚拟现实技术也是如此，由此可先，系统开发也是虚拟现实技术中的一个十分重要的技术。现在世界上用来实现虚拟开放技术的工具主要有：aVRt，它来自supercape公司，VRt可以实现具有较高水平的信息处理和人机相互的可视化平台。b.wtK，它来自sense8公司，wtK中具有一个合成的虚拟空间的应用开发环境。c.multiGen，它来自multiGen公司，multiGen提供了一个具有人机交互功能的图像建模系统。d.Vega，它来自multiGen―paradigm公司，在Vega可以实现听觉感应以及视觉感应的仿真。e.iRiSperformer，它来自SGi公司，可以实现三维图像的人机相互应用。
（5）集成技术。构建虚拟空间是往往包含着大量的物质模型和感觉信息，将这些信息和模型整合起来才能成功的构建虚拟空间，集成技术就是实现这个环节的技术，现有的集成技术主要包括信息同步技术，信息转换技术，模型标定技术，信息合成技术以及信息管理技术等。
三.虚拟现实技术在机械工程中的应用
1.虚拟设计
虚拟设计就是指虚拟人员依照概念设计的结果开始进行虚拟产品设计的过程，在这一过程中，设计者需要及时有效的分析虚拟产品的质量，一旦发现问题就哟及时更改，避免影响后续制造过程。利用虚拟现实技术可以帮助设计者高效快速的虚拟设计，具体的应用方法有以下两种：（1）利用CaD系统构建机械模型，在这这一模型转换到虚拟空间中，在虚拟空间里多角度观察模型并继续完善设计，设计者可以利用各种虚拟设备如立体显示器来提高设计效果。（2）应用VR-CaD系统，具体过程为直接在CaD系统中应用虚拟现实技术，在展现机械模型形状信息的同时还向用户展现模型的材料，物理性能以及重量等信息，更加全面的展现虚拟设计的产品，帮助设计者完善虚拟设计。
发动机的虚拟设计图如图一：
2虚拟制造
虚拟制造就是指用计算机仿真实际的制造过程，将虚拟现实技术与仿真技术结合起来，能将产品的虚拟制造过程形象的在三维虚拟空间内动态的展现出来，利用虚拟现实技术进行仿真还可以实现公益规划，产品性能分析，产品功能体验，产品质量检查以及制造过程的监督与管理，提高虚拟制造的水平。在汽车以及飞机的虚拟制造方面，虚拟现实技术的应用尤为突出，利用虚拟现实技术进行飞机的虚拟制造时，机械设计，装机过程以及模型测试等操作全在虚拟系统中完成，这不但降低了成本，也降低了工程难度，提高了工程效率。一个制造过程中的虚拟体验例子如图二
计算机虚拟仿真技术篇9
【关键词】虚拟仿真技术建筑工程工程施工
中图分类号：tU198文献标识码：a
工程建筑的信息技术研究与开发，包括工程信息化技术和括管理信息化技术。在建筑工程生产的过程中加强信息化技术的开发，不仅可以提高工程建筑的生产效率，还可以有效提高工程的生产力，提高建筑企业的管理水平。从建筑企业施工应用的需要，结合信息化技术的发展，对虚拟仿真技术实际应用于工程建筑施工中的现状进行分析。
一、虚拟仿真技术概述
仿真是基础学科，通过对理论和相似原理及模型、信息等相关技术作为基础，借助计算机设备作为工具，进行实际的或者设想的动态的综合实验技术研究。有着可控性和无损坏性等优势，而且耗费小，可以多次重复试验，具有强大的生命力与潜力，是目前比较经济有效的综合技术集成法，可以推动科学技术的进步与发展[1]。
仿真是系统模型的创建，通过对模型的试验与研究，进行各种技术的设计，系统的创建可以是机械、土木、电子等类型，也可能是社会、经济与管理非技术的系统类型。虚拟仿真技术已实现了深入的研究也发展，并且和控制、系统及计算机的发展有着十分密切的关系。控制、系统等工程技术的发展推动了虚拟仿真技术发展的脚步，计算机技术则为仿真技术的实现提供了基础的工具和表现方法。
仿真模型可以类似预测器，通过系统的运行，为用户提供系统运行的信息与资料，使用户更好的进行项目的更改与决策实施效果分析。仿真模型就是一种训练器，通过系统的操纵，实现对技术人员或者管理人员的控制。尤其应用于建筑工程领域，虚拟仿真技术能大幅度降低系统研制的成本，使系统保证安全、可靠的运行[2]。
二、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的意义
虚拟仿真技术应用于建筑工程施工中，可能使工程施工前对工程实际的结构位置进行了解，对多种工程施工方法进行尝试，计算出详细的工况应力，使工程设计方案进一步优化，对于工程施工来说具有重要意义。
1、优化施工方案
建筑工程施工中选择何种施工方案，如何对施工方案进一步优化，是工程施工中一直难以解决的问题，这是由于工程施工的鲜明特点决定的，工程施工具有不可重复性，所以，只是凭借工程施工经验，对施工方案的选择进行预估就具有十分明显的局限性。
2、技术革新与引进
建筑工程施工的虚拟仿真技术可以使施工的技术人员实现低成本的施工工艺试验，为新工艺的创新提供了广阔的发展空间，使工程设计人员更好的发挥设计的优势，设计出真正具有实际效果的新技术，使建筑工程施工能够对技术进行大胆的革新，对新技术更快的引进，降低由于使用新技术为工程施工带来的风险。
3、工程施工及建筑市场的管理
工程施工的虚拟仿真技术可以通过预前的模拟仿真施工，对工程施工管理中管理质量、管理安全等进行隐患的排查与预防，强化管理使工程施工质量得到进一步的提高。
建筑市场需要建立规范的标准，虚拟技术可以应用于建筑工程的招投标过程中，通过仿真施工对评标起着重要的参考作用，也可以实现评标的透明化与公正化。
4、安全与生产的培训
建筑工程施工过程中，通过虚拟仿真技术的直观显示，可以更好的应用于工程生产技术流程的培训与安全生产的培训，使施工人员更好的了解工程施工，保证施工安全。
5、虚拟仿真技术带动建筑行业的发展
建筑工程施工行业引入虚拟仿真技术，可以使建筑工程行业全面的发展与进步，使城市规划与市政规划进一步的完善，实现投资意图，更好的开展市场营销。
三、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的现状
虚拟仿真技术作为新兴的学科，并没有形成体系。目前为止，对虚拟仿真技术的应用与研究主要在三方面开展：
虚拟仿真技术建造理论研究，通过建造理论研究，为虚拟仿真技术提供了坚实的理论基础。为建筑工程领域实现可视化的仿真再现，使工程建筑实现更精益的建造、更敏捷的建造等研究方向。这些研究方向，组成虚拟建造核心的技术。
虚拟仿真技术应用于建筑工程中，一般应用于软件研究与系统的开发，例如：CaD技术与虚拟仿真技术的应用结合等方面如对虚拟技术于建筑的设计、建模与仿真中的研究与应用。我国对虚拟仿真技术建筑工程的应用也有了很大的发展，例如：上海正大广场，通过创建虚拟仿真系统，实现了商业建筑与城市场景的虚拟和温游，在建筑物真正建成前，就实现了建筑物建成后的环境虚拟显示。对正大广场钢结构的施工方案，也进一步的选择与优化，通过虚拟仿真技术的应用，为工程施工带来了十分重要的资料与信息经验[3]。
四、虚拟仿真技术在我国建筑工程施工中应用的展望
虚拟仿真技术可以在建筑工程行业取得重大的发展和进步，与计算机行业的发展有着重要的联系，可以说是计算机技术的发展，带动了虚拟仿真技术在工程施工中的应用。
1、虚拟仿真系统对于开发与应用的硬件要求比较高，所以，有必要建造专业的实验室进行虚拟系统的研究，这需要从国外进口设备与软件，需要投入大量资金。而且系统实验的演示效果受研究设备限制，并不适合到处移动。
2、我国对建筑工程的单项开发，也需要国外进口的VR软件平台。我国缺少建筑工程施工中的虚拟仿真系统集成软件，建筑工程施工受很多条件的限制，如果开发项目需要提高工程成本，满足建筑工程集成的软件系统，可以使单项的工程开发提供开发的平台。
3、建筑企业需要引进大量专业的软件人才，进行培养，使软件人才成长为建筑企业发展的主力，但是，专业人才的引进，需要建筑企业投入大量的资金。我国很多大型的建筑企业都有自己企业的设计研究院，这就为技术骨干的培养创造了条件。而且我国建筑工程技术人员已经掌握了一定的软件开发能力，高等院校与技术研究院也对工程中计算机设计软件进行了开发与研究，为计算机集成技术进行了深入的探索与实践，取得了重大的成果。可以说，我国的建筑工程施工行业伴随着计算机技术的发展逐渐完善，使仿真技术获得了实际推广的可行性。
虚拟技术中应用了并行计算的新方法，使仿真平台与编程技术得到更大的开发性，可以应用于更广阔的领域。
建筑企业可以和专业研究院进行合作，对高校与科研机构的专业人才进行合理利用，对虚拟仿真系统进一步的开发与应用。当前社会发展是高新技术的发展，也是信息技术的发展，建筑工程企业一定要对新信息和新技术进行吸收和利用，使工程施工技术实现更大的进步与发展，使建筑工程企业早日实现现代化的管理与施工，使建筑企业提高经济效益，获得更大的市场竞争力。
参考文献：
[1]张利,张希黔,陶全军,等.虚拟建造技术及其应用展望[J].建筑技术,2013,34(5).
计算机虚拟仿真技术篇10
【关键词】eDa仿真Smt虚拟教学教学改革云计算
1引言
eDa（electronicDesignautomation）是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成功的电子CaD通用软件包。主要能辅助进行三方面的设计工作，既iC设计、电子电路设计和pCB设计。eDa技术经过了三个阶段的发展。从70年代的（CaD）阶段和80年代的（Cae）阶段，到90年代的电子系统设计自动化（eDa）阶段。eDa技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向。它不仅为电子技术设计人员提供了“自顶向下”的设计理念，同时也为教学提供了一个极为便捷的、科学的实验教学平台。电工电子类专业课程中的电工基础、模拟电子技术、数字电子技术都可以通过eDa仿真软件，进行电路图的绘制、设计、仿真试验和分析。应该说将eDa仿真软件应用到电工、电子类专业的教学中是一种教学手段的创新，也是提高教学质量的优选方法。
以下主要讨论eDa在Smt虚拟教学中的应用。
2Smt贴片工艺虚拟仿真教学
Smt贴片工艺是我国大中专院校电子组装技术必修的一门课程，是电子组装技术与设备专业的一门职业技术课程，一门核心技术课程，是本专业学生毕业后直接任职Smt生产（工艺）技术员岗位，从事电子产品生产制造（Smt）工作的主要支撑课程。通过本课程的学习，使学生具备高新电子制造企业高技术岗位。而由于我国多数学校在实验设施上不能满足学生学习条件，使得Smt贴片工艺虚拟仿真教学得到了快速的发展。虚拟仿真教学也可以对社会上没有电子组装技术的人去学习Smt贴片技术带来了可能性。
随着国内电子行业的快速发展，我国己成为世界电子产品制造大国，而表面贴装技术（Smt）在电子产品的生产中占据十分重要的位置。Smt是将表面元器件贴装到pCB上，通过波峰焊或回流焊加热而使pCB与元器件之间实现机械和电子连接的过程，作为电气互联技术的主要组成部分和主体技术，已成为现代电气互联技术的主流，被誉为“电子组装技术的第三次革命”。因此，让学生了解Smt的生产过程和生产工艺就显得特别重要。
传统的物理实验教学，在时间、空间和实验条件等方面会受到限制，缺乏一定的灵活性，不利于物理实验教学的实施与开展。随着计算机仿真技术和网络技术的发展，一种基于web技术、VR虚拟现实技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统产生――虚拟实验室。虚拟实验室作为推动教育模式进化的一种有效方法，逐渐成为近几年来国内外实验教学和远程教学研究和应用的热点。虚拟实验室不仅可以克服传统实验教学人力、物力、财力投入大的问题，更为远程实验教学的实施提供了条件和技术支持，也为远程教育的质量提供了有力的保障。
贴片机是Smt生产线中的关键设备，主要完成元器件的贴装功能。贴片机的贴装精度及稳定性将直接影响到所加工电路板的品质及性能，它对整个生产线的产品精度，生产效率，实际产量和生产能力起决定性的作用。而我国的Smt设备研制水平非常落后，尤其是贴片机方面与国外上的差距正在不断扩大，因此本文将深入研究贴片机制造工艺过程的虚拟仿真技术，加深学生对贴片机知识的认识和理解，为学生独立自主地进行学习与实践创造良好的条件。
3eDa虚拟仿真技术在Smt贴片工艺虚拟仿真教学中的应用
3.1虚拟环境下pCB文件Bom表和坐标文件的导出
贴片机是用来实现高速、高精度地贴放元器件的设备。贴片机编程是指通过按规定的格式或语法编写一系列的工作指令，让贴片机按预定的工作方式进行贴片工作，但前提是需要知道所加工的pCB文件里的Bom表和坐标文件。protel99se是一种简单易学的画图软件，通过该软件，学生可以快速了解贴片机的编程过程所需pCB文件的Bom表和坐标文件。在protel99se中pCB板的工艺图片和导出的Bom表信息如图1所示。
3.2pCB贴片机的三维实体模型建模
贴片机的三维实体模型构建研究主要构建贴片机的机架、pCB传输机构、贴装运动系统和供料槽。主要通过反复的查阅贴片机的相关资料，对贴片机的分类、架构和工作原理进行了解，在三维软件建模的过程中（如pRo/e软件），根据模块间组合装配的程度进行反复修正。三维实体模型建模各组件模块的功能组合分析如图2所示。
3.3pCB贴片运动过程虚拟仿真设计
贴片机贴片运动过程虚拟以建立的模型为依托，根据贴片机运动的原理进行仿真参考设计。即以贴片机的实际生产为前提，以功能模块为仿真对象，在整个仿真过程建立一条主线，把握好部分与整体的协调运动来进行贴片机的供料系统运动模拟、传输机构运动模拟和贴装运动模拟。在整个仿真设计的过程中，需要不断根据零部件的运动配合和装配约束等问题对模型的运动进行反复测试，并发现其中存在的不合理性，和不断调整运动仿真的顺序，以增强各部分模块间的装配和运动配合，让仿真更接近真实的实验。贴片机的运动形式如图3所示。
4虚拟化技术在云计算中的应用
云计算的特征体现在虚拟化、分布式和动态可扩展。虚拟化，是云计算最主要的特点。每一个应用部署的环境和物理平台是没有关系的，通过虚拟平台进行管理、扩展、迁移、备份，种种操作都通过虚拟化层次完成；动态可扩展是指通过动态扩展虚拟化的层次，进而达到对以上应用进行扩展的目的；分布式是指计算所使用的物理节点是分布的。从云计算的最重要的虚拟化特点来看，大部分软件和硬件已经对虚拟化有一定支持，可以把各种it资源、软件、硬件、操作系统和存储网络等要素都进行虚拟化，放在云计算平台中统一管理。虚拟化技术打破了物理结构之间的壁垒，代表着把物理资源转变为逻辑可管理资源的必然趋势。在未来，所有的资源都透明地运行在各种物理平台上，资源的管理都将按逻辑方式进行，完全实现资源的自动化分配，而虚拟化技术则是实现这一理想的唯一工具。针对云计算，虚拟化技术的融合和应用应面向高级虚拟主机、应用和资源，以及虚拟化存储等方面。
同样的，Smt虚拟仿真教学也可以运用到云计算中去，可以把创建好的虚拟教学视频通过网络传输到云端，那么，无论学校硬件设施如何，老师们都可以通过云端下载网络视频，进行视频教学，这样就避免了由于学校硬件设施而不能开课的问题，这也是现代教学改革的一种体现方式，更有利于我国教育良好的发展。
5结束语
本文通过对eDa仿真技术的分析，提出了eDa仿真技术在Smt虚拟教学中的应用；此技术不仅可以用在硬件设施不足的院校，更为成人学习带来了可能性，通过用理论学习和虚拟教学相结合的思想构建了一种以体验式学习为指导的贴片机制造工艺虚拟仿真实验；提出用三维实体建模软件完成贴片机的机架、pCB传输机构、贴装运动系统和供料槽的模型创建的思想；最后讨论了虚拟仿真在云计算中的应用，为教学等提供了更有利的方案。
参考文献
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