北京邮电大学虚拟实验

北京大学地球科学虚拟仿真实验教学中心教育部中国人民大学基于大数据文科综合训练虚拟仿真实验教学中心教育部清华大学材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心教育部北京交通大学交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心教育部北京化工大学化工过程虚拟仿真实验教学中心教育部北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心教育部中国农业大学机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心教育部中央美术学院艺术、设计与建筑虚拟仿真实验教学中心教育部华北电力大学电力工业全过程仿真实验教学中心教育部南开大学经济虚拟仿真实验教学中心教育部天津大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部大连理工大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部东北大学机械装备虚拟仿真实验教学中心教育部吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心教育部东北师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心教育部东北林业大学森林工程虚拟仿真实验教学中心教育部同济大学力学虚拟仿真实验教学中心教育部上海交通大学机电学科虚拟仿真实验教学中心教育部华东理工大学石油和化工过程控制工程虚拟仿真实验教学中心教育部东华大学管理决策虚拟仿真实验教学中心教育部南京大学社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心教育部东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心教育部河海大学力学与水工程虚拟仿真实验教学中心教育部南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心教育部中国药科大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部浙江大学化工类虚拟仿真实验中心教育部厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心教育部山东大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心教育部武汉理工大学水路交通虚拟仿真实验教学中心教育部华中师范大学心理与行为虚拟实验教学中心教育部中南财经政法大学经济管理行为仿真实验中心教育部湖南大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部中南大学矿冶工程化学虚拟仿真实验教学中心教育部中山大学医学虚拟仿真实验教学中心教育部华南理工大学机械工程虚拟仿真实验教学中心教育部四川大学华西临床虚拟仿真实验教学中心教育部重庆大学能源与动力电气虚拟仿真实验教学中心教育部西南交通大学交通运输虚拟仿真实验教学中心教育部电子科技大学电子与通信系统虚拟仿真实验教学中心教育部西南大学药学虚拟仿真实验教学中心教育部西南财经大学现代金融虚拟仿真实验教学中心教育部西安交通大学通信与信息系统虚拟仿真实验教学中心教育部西安电子科技大学电子信息与通信虚拟仿真实验教学中心教育部长安大学道路交通运输工程虚拟仿真实验教学中心教育部陕西师范大学化学虚拟仿真实验教学中心教育部兰州大学化学化工虚拟仿真实验教学中心教育部中国石油大学（华东）石油勘探开发工业虚拟仿真实验教学中心教育部中国矿业大学采矿工程虚拟仿真实验教学中心教育部中国地质大学（武汉）矿产资源形成与勘查开发虚拟仿真实验教学中心教育部哈尔滨工业大学市政环境虚拟仿真实验教学中心工信部北京航空航天大学航空科学技术虚拟仿真实验中心工信部北京理工大学武器系统虚拟仿真实验教学中心工信部哈尔滨工程大学核科学与技术虚拟仿真实验教学中心工信部南京理工大学现代制造企业虚拟仿真实验教学中心工信部西北工业大学机械基础与航空制造虚拟仿真实验教学中心工信部中国人民公安大学公安执法虚拟仿真实验教学中心公安部中国人民武装警察部队学院消防虚拟仿真实验教学中心公安部中国科学技术大学物理虚拟仿真实验教学中心中科院大连海事大学海运工程虚拟仿真实验教学中心交通部中国民航大学机务维修工程仿真教学中心民航局北京工商大学经济管理虚拟仿真实验教学中心北京北京工业大学土木工程虚拟仿真实验教学中心北京北京建筑大学建筑全过程虚拟仿真实验教学中心北京北京石油化工学院石化工程仿真教学与实践中心北京天津中医药大学中医学虚拟仿真实验教学中心天津天津工业大学纺织虚拟仿真实验教学中心天津大连交通大学轨道车辆虚拟仿真实验教学中心辽宁长春理工大学计算机信息安全与网络攻防虚拟仿真实验教学中心吉林哈尔滨商业大学现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心黑龙江东北石油大学石油与天然气工程虚拟仿真实验教学中心黑龙江上海中医药大学中医药虚拟仿真实验教学中心上海上海海事大学航海虚拟仿真实验教学中心上海南京邮电大学网络通信与控制虚拟仿真实验教学中心江苏南京师范大学虚拟地理环境实验教学中心江苏南京信息工程大学大气科学与气象信息虚拟仿真实验教学中心江苏常州大学化工虚拟仿真综合实训中心江苏杭州电子科技大学电子信息技术虚拟仿真实验教学中心浙江宁波大学土木工程虚拟仿真实验教学中心浙江浙江工业大学化学化工虚拟仿真实验教学中心浙江浙江理工大学服装设计虚拟仿真实验教学中心浙江福建师范大学生物技术与生物化工虚拟仿真实验教学中心福建福州大学企业经济活动虚拟仿真实验教学中心福建南昌大学力学与工程虚拟仿真实验教学中心江西山东建筑大学建筑工程及装备虚拟仿真实验教学中心山东山东科技大学煤矿安全开采虚拟仿真实验教学中心山东烟台大学工程力学虚拟仿真实验教学中心山东武汉科技大学冶金工业过程虚拟仿真实验教学中心湖北中南林业科技大学森林防火虚拟仿真实验教学中心湖南长沙理工大学电力生产与控制虚拟仿真实验教学中心湖南广东财经大学企业综合运作虚拟仿真实验教学中心广东南方医科大学医学形态学虚拟仿真实验教学中心广东成都医学院医学虚拟仿真实验教学中心四川西南石油大学油气开发虚拟仿真实验教学中心四川贵州财经大学经济管理虚拟仿真实验教学中心贵州重庆科技学院钢铁制造虚拟仿真实验教学中心重庆西北大学文化遗产数字化保护虚拟仿真实验教学中心陕西第三军医大学军事作业医学虚拟仿真实验教学中心解放军国防科学技术大学数理虚拟仿真实验教学中心解放军解放军理工大学通信与电子信息虚拟仿真实验教学中心解放军。

北邮计算机仿真设计报告
摘要
本文以北邮计算机仿真设计实验为对象，实现一个简单的计算机系统。

主要工作如下：设计一个可以模拟类似真实计算机系统的硬件；设计一种
简单流水线指令处理技术；设计一棵用于描述指令执行情况的控制树；设
计一种用于模拟计算机的软件和硬件功能的软件；构造一个测试程序用于
验证设计结果的正确性。

关键词：北邮仿真设计实验计算机硬件软件指令处理流水线控制树
1.引言
近年来，计算机的应用越来越广泛，计算机仿真设计日益受到重视，
它在计算机相关专业研究、软件开发以及大数据应用等领域有着重要的作用。

为了了解计算机系统的操作原理，本实验就在北邮开展了一个简单的
计算机仿真设计实验，主要目的是实现一个可以模拟真实计算机系统的硬
件和软件结构。

2.设计原理
本实验以北邮计算机仿真设计实验为对象，基于不同的模拟器平台实
现一个简单的计算机系统。

具体实现的工作如下：
（1）硬件设计：当前主流计算机的硬件结构比较复杂，因此，本实
验中使用的硬件结构相对简单，只包括CPU、内存、控制器等部件。

北京邮电大学课程设计报告一．课程设计内容及目的：1．掌握虚拟仪器的概念和系统组成，虚拟仪器系统的基本设计思想；2．认识虚拟仪器的软件开发工具LabVIEW及图形化编程语言；3．掌握虚拟仪器软件的设计方法，能够运用LabVIEW进行数据操作、结构控制、文件读写、信号处理、数学分析、波形分析等；4．独立完成第一阶段的20个虚拟仪器设计；5．小组成员共同完成第二阶段虚拟仪器设计；6．完成虚拟仪器课程设计实验报告。

二．小组成员及分工：组长：王迪（2009211407班，学号09211870）,主要负责第二阶段任务的主要设计工作，包括功能设计，程序编写等。

组员：蒲瑞（2009211406班，学号09211847），主要负责第二阶段虚拟仪器设计的界面设计和优化。

周莹（2009211406班，学号09211860），主要负责第二阶段虚拟仪器设计的市场调研。

三．第一阶段设计任务：1.设计任务概述：通过20个简单的小设计，来熟悉LabVIEW的基本操作，了解图形化的编程语言与之前传统编程语言的区别，适应这种全新的编程方式，为第二阶段的设计任务打下基础。

2.第一阶段设计成果：经过四天时间学习和设计，圆满完成了第一阶段的设计任务，每一个小设计均独立完成，具有个人特色，大部分设计在题目要求的基础上增加了额外功能。

由于篇幅有限，20个设计不再一一赘述，在此详细展示3个第一阶段的虚拟仪器设计。

1）第七题：用for循环产生一个长度为5的随机数设计思路：可通过用一个循环五次的for循环，在每一次循环体中产生需要的5位随机数的一位。

具体实现方法为：在循环体中产生一个0到10的随机整数（通过随机数控件乘以10再取整得到），乘以一个每次循环自乘10的变量（利用反馈节点可实现自乘），再将得到的结果在每一次循环中进行自加（利用反馈节点实现自加），即可得到需要的五位随机数。

需要注意的是最高位随机数需要进行判断，使其值不为0或10，以保证随机数的长度。

《开放式虚拟实验教学系统》解决方案近几年来，高校扩招给实验教学带来了巨大的压力。

传统的实验教学已经不能满足新形势下的教学要求，从而面临各种各样的问题。

1、实验室建设费用高昂传统的实验教学主要依赖费用高昂的实验设备，存在前期投入大、后期维护费用高，开展过程受时间、地点、人力、物力、财力等限制问题，致使实验教学无法有效开展，严重影响教学质量。

2、教师指导难以到位有限的教师很难在有限的时间内细致地指导大批的学生，教学目标难以达到。

设计性和探究性试验更是难以开展。

3、教学目标难以落实培养动手能力、设计能力和创新能力是实验教学的重要目标。

但是目前学生主要根据实验指导书进行验证性实验，有些实验操作训练不足，创新能力难以提升。

针对传统实验教学中存在的教学方法单一，知识学习和实验动手操作相互分离，学生缺乏学习主动性和创造性等问题，我们提出了开放式虚拟实验教学系统的解决方案。

虚拟实验教学系统是一种运用虚拟现实技术模拟真实实验的计算机教学软件。

它采用多媒体技术在计算机上建立虚拟实验室环境，提供可操作的虚拟实验仪器，使学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验，同时提供网络实验教学的一体化管理功能。

北京邮电大学网络教育技术研究所虚拟实验技术研究室在国家科技攻关项目的支持下，经过多年不懈努力开发出配合教学并在网上开展的基于B/S架构的虚拟实验教学系统。

系统平台模拟真实实验中所使用的实验器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境并实现了网上开放式实验管理功能。

用仿真软件组建的虚拟实验室，在实践教学中有益于拓宽实验渠道，有助于增加学生动手实践机会，是现有实验教学的有益补充。

虚拟实验教学系统可以促进学生学用结合，实验的安排更加灵活方便且不受时间空间限制。

只要有网络的地方就可以动手做实验，实现真正意义上的开放实验室。

虚拟实验可减少实验设备的维护强度，缓解当前实验设备不足、缩短与真实设备的操作距离。

通过建立虚拟实验室，完全可以解决计算机、电工电子、通信等专业教学中相关的实验问题，完善现有实验教学体系。

虚拟仿真实验与CLIL双语教学模式在信息安全课程上的研究与实践作者：朱剑林，孟博，唐菀，侯睿，陈瑶，汤渊来源：《教育教学论坛》 2016年第33期朱剑林，孟博，唐菀，侯睿，陈瑶，汤渊（中南民族大学计算机科学学院网络工程教研室，湖北武汉430074）摘要：本文研究信息安全课程特点，将虚拟仿真实验和基于CLIL（Content and Language IntegratedLeaning）双语教学模式引入到信息安全的课程教学中。

探索在信息安全课程的讲授过程中将英语的语言能力培养与信息安全的专业内容融合起来，语言和学科共同发挥作用；运用虚拟仿真实验等辅助手段，将信息安全的理论知识和实践知识结合起来，提高学生对信息安全专业的认知程度。

关键词：双语教学；CLIL；虚拟仿真实验；信息安全中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）33-0274-03基金项目：中南民族大学教师教学发展中心教学改革专题研究项目（NO.JXZX2014312）；湖北省普通高等院校战略性新兴（支柱）产业人才培养计划（CY12001）；湖北省教学研究项目（2013191，2010150）；中南民族大学网络技术类课程教学团队（JTX11003）；中南民族大学精品课程（JPX10011）作者简介：朱剑林（1981-），女，江苏建湖人，博士，讲师，研究方向：分布式计算。

一、引言信息安全学科是在信息技术及其应用的快速发展中逐渐形成的，它针对信息生成、存储、传输、处理和交互的各个环节，用数学方法刻画和描述其变换的过程和状态，建立安全控制与管理模型，进而保障信息及信息系统的高安全性、高可信性和高可用性。

在当前信息化和经济全球化的时代背景下，做好民族高校信息安全领域的教学研究工作，为国家储备适应全球形势变化的复合型信息安全人才越发重要。

中南民族大学在信息安全人才培养方面做了很多工作。

其计算机科学学院、数学与统计学学院在本科阶段开设了信息安全方面的课程，计算机科学学院的信息安全专业硕士点于2012年开始招生。

一、实验名称：虚拟仿真实验二、实验目的本次虚拟仿真实验旨在通过模拟真实实验场景，使学生能够在安全、高效、可控的环境中学习和掌握实验原理、方法和技能，提高学生的实践能力和创新意识。

三、实验内容本次实验选择了以下内容进行虚拟仿真：1. 物理实验：单级放大电路- 目的：熟悉软件使用方法，掌握放大器静态工作点仿真方法，了解放大器性能。

- 实验步骤：使用虚拟仪器搭建单级放大电路，通过调整电路参数，观察静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等性能指标的变化。

2. 化学实验：傅立叶级数仿真- 目的：通过MATLAB编程实现周期函数的傅立叶级数分解，绘制频谱图和重构函数图像，加深对傅立叶级数的理解。

- 实验步骤：编写MATLAB程序，对给定的周期函数进行傅立叶级数分解，绘制频谱图和重构函数图像，分析不同频率分量对函数形状的贡献程度。

3. 土木工程实验：VISSIM仿真- 目的：学习VISSIM软件，理解和掌握城市交通和公共交通运行的交通建模方法。

- 实验步骤：使用VISSIM软件搭建城市交通仿真模型，模拟不同交通状况下的交通流运行，分析交通信号、车道设置等因素对交通流的影响。

四、实验结果与分析1. 物理实验：单级放大电路- 实验结果表明，通过调整电路参数，可以改变放大器的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等性能指标。

- 分析：该实验加深了对放大器工作原理和性能指标的理解，为实际电路设计和调试提供了理论依据。

2. 化学实验：傅立叶级数仿真- 实验结果表明，通过MATLAB编程可以实现周期函数的傅立叶级数分解，并绘制频谱图和重构函数图像。

- 分析：该实验加深了对傅立叶级数分解原理的理解，为后续信号处理和分析提供了基础。

3. 土木工程实验：VISSIM仿真- 实验结果表明，通过VISSIM软件可以模拟不同交通状况下的交通流运行，分析交通信号、车道设置等因素对交通流的影响。

- 分析：该实验加深了对城市交通运行规律和交通工程设计的理解，为实际交通规划和设计提供了参考。

实验报告学院：计算机学院课程名称：计算机系统结构实验名称：WINDLX模拟器实验班级：姓名：学号：实验一 WINDLX模拟器安装及使用略实验二指令流水线相关性分析一．实验类别验证实验二．实验目的通过使用WINDLX模拟器，对程序中的三种相关现象进行观察，并对使用专用通路，增加运算部件等技术对性能的影响进行考察，加深对流水线和RISC处理器的特点的理解。

三．实验环境Windows XP操作系统WinDLX模拟器四．实验原理指令流水线中主要有结构相关、数据相关、控制相关。

相关影响流水线性能。

（1）数据相关定义：原有先后顺序的两条指令（I1，I2)在对共享变量（位置）进行读、写时，指令流水线中实际完成的读、写顺序与原有顺序不一致，导致流水线输出错误。

三类数据相关：写读(WR)相关读写(RW)相关写写(WW)相关解决方法技术：1. 使某些流水线指令延迟、停顿一或多个周期。

2. 双端口存储器:如果指令和数据放在同一个存储器。

3. 设置两个存储器：一个数据存储，一个为指令存储器。

4. 软件优化编译：通过指令重新排序，消除数据相关。

5. 定向技术：又称旁路技术或专用通路技术，是使后续指令提前得到前指令的运算结果(适合ALU类指令）（2）结构相关定义：如果某指令在流水线重叠执行过程中，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求，会产生资源冲突或竞争，称为流水线结构相关解决方法技术：1. 延迟技术：使某些指令延迟、停顿一或多个时钟周期2. 双端口存储器：允许同时读两个数据或指令3. 设置双存储器（哈弗结构）：一个数据存储，一个指令存储。

4软件优化编译：通过指令重新排序消除结构相关。

（3）控制相关定义：控制相关是指因程序执行转移类指令而引起的冲突相关。

包括无条件转移、条件转移、子程序调用、中断等，它们属于分支指令，执行中可能改变程序方向，造成流水线断流。

解决方法技术：1、静态分支技术静态转移预测技术(猜测法) ；延迟转移；提前形成条件码，生成转移目标地址；改进循环程序；2、动态分支预测技术转移历史表BHT；转移目标缓冲栈（BTB）；转移目标指令缓冲栈BTIB；五．实验步骤（1）观察程序中出现的数据/控制/结构相关。