基于Flash的计算机体系结构虚拟实验系统开发

张家华　赵立峰　邹琴

摘要：传统实验教学通常面临资金人力有限、实验场所拥挤、设备易损老化等方面的困难和压力，虚拟实验能够克服传统实验的某些制约和弊端，有助于提高教学效率和质量。借助Flash工具及其编程技术，实现了计算机体系结构实验项目可视化仿真，较好地解决了原有实验教学存在的问题，在一定程度上提高了实验教学效果。

关键词关键词：Flash；计算机体系结构；虚拟实验系统；实验教学

DOIDOI：10.11907/rjdk.143874

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号文章

编号：16727800（2015）002010002

基金项目基金项目：浙江师范大学信息传播中心实验教学改革项目“计算机体系结构虚拟实验系统开发”研究成果之一

作者简介作者简介：张家华（1979-），男，湖北襄阳人，博士，浙江师范大学教师教育学院副教授，研究方向为网络学习和智能教学系统；赵立峰（1964-），男，浙江上虞人，浙江师范大学教师教育学院讲师，研究方向为计算机辅助教育；邹琴（1993-），女，陕西安康人，浙江师范大学教师教育学院硕士研究生，研究方向为网络学习和智能教学系统。

0引言

计算机组装、操作系统配置以及常见故障排除是高校计算机相关专业学生需要掌握的专业技能，属于实践性很强的知识单元。许多高校受到经费、场地、设备等方面因素的限制，实验教学效果受到一定的影响。为此，我们尝试利用Flash工具及其编程技术对计算机体系结构实验项目进行可视化实验环境仿真，实现在普通计算机上营造适合学生课外自主学习的虚拟实验环境，部分甚至全部代替传统实验操作项目。虚拟实验教学可以节约成本，突破实验教学在时间和空间上的限制，提高学习者的自主性和创新性，充分发挥计算机网络技术的优势，成为传统教学方式的有益补充＼[1＼]。

1计算机体系结构虚拟实验系统设计

虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术，在计算机上进行传统实验各操作环节的模拟和仿真＼[2＼]。在涉及计算机体系结构相关实验中，学生往往由于操作不熟练，缺少直观感受，无法深入理解计算机体系架构，对于常见故障排查无从下手，容易导致设备受损，不能按时完成相应的实验任务，离开实验室后又无法进行自主练习，从而影响了整个实验教学效果。因此，开发一个简单易用的虚拟实验系统十分必要。

计算机体系结构虚拟实验系统设计有3大模块：计算机虚拟组装、操作系统安装与备份、计算机常见故障，其主要功能模块如图1所示。

图1计算机体系结构虚拟实验系统功能模块

本系统以计算机硬件组装虚拟实验的设计与开发为主模块，计算机常见故障诊断虚拟实验需要建立在虚拟装机实验完成的基础上，计算机操作系统的安装与备份虚拟实验则作为一个相对独立的模块进行设计。

1.1虚拟装机模块

该模块分4个子模块：①主板安装：包括CPU、风扇和内存条的安装；②显卡安装：包括主机和显卡的安装；③机箱内安装：包括光驱、硬盘和电源的安装；④机箱外安装：包括显示器、鼠标和键盘的安装等。

1.2故障排除模块

该模块包括计算机常见故障和典型案例。常见的计算机故障有主板故障、CPU故障、内存故障、显卡故障、硬盘故障等。

1.3系统安装模块

这一模块主要涉及计算机体系结构的软件环境设计，以视频教学为主，辅以文字说明。

2计算机体系结构虚拟实验系统实现

本系统采用Flash CS 5.5软件并结合软件工程法进行开发，以Flash自身的Action Script 3.0代码进行事件的编译与处理。Action Script是Flash内置的编程语言，用它作为动画编程，可以实现各种动画特效及强大的人机交互功能，成本低。

本虚拟实验系统内容分为6个部分：首页、配件介绍、视频教学、虚拟装机、系统安装、故障排查。

2.1配件介绍

配件介绍包括5个部分，分别为三巨头（CPU、主板、内存）、多媒体设备、存储设备、网络设备和输入设备。这5个部分主要以文字的形式来介绍。

2.2虚拟装机

装机实验操作是整个系统的重、难点部分。主要由主板安装、显卡安装、机箱内安装、机箱外安装4部分组成，可实现对组装技能的学习与演练。装机实验具有视频演示与自主实验两种形式。视频演示播放教师组装硬件视频，帮助实验者了解组装步骤及相关硬件的连接。自主实验是将整个装机过程进行分解，让学习者自己动手操作学习各硬件组装过程，包括组装位置提示、操作注意事项等。实验过程中系统会进行检查并给予错误提示、正确连接位置引导等。

计算机主机的各个部分是分散的，在该系统中学生可以用鼠标随意拖动各个部件进行组装，如果想查看正确的组装过程，只需要用鼠标点击视频即可看到完整的组装实验演示。此模块需要实现的功能比较多，主要有：元件的显示与隐藏功能、元件之间的感应热区功能、元件的限制功能。热区感应代码是该实验的关键代码。安装CPU的示例代码如下：

CPU1.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_DOWN，tuo1）；

function tuo1（evt：MouseEvent）：void

{ CPU1.startDrag（）； }

CPU1.addEventListener（MouseEvent.MOUSE_UP，ting1）；

function ting1（evt：MouseEvent）：void

{ CPU1.stopDrag（）；

if （CPU1.hitTestObject（cpu_anzhuang） && a == 1 && b == 1） //热区感应关键代码

{CPU1.visible = false；

CPU.visible = false；

zhuban4.visible = true；

cpu_part4.visible = true；

buzhou4.visible = true；

buzhou1.visible = false；

buzhou2.visible = false；

buzhou3.visible = false；

cpu_b = 1；}

else

{CPU1.x = 635；

CPU1.y = 120；

buzhou1.visible = false；

buzhou2.visible = false；

buzhou3.visible = false；}

}

本虚拟装机实验环境提供可操作的虚拟实验器械。Flash中的按钮元件可以创建用于响应鼠标单击、滑过或其它动作的交互式按钮，是制作交互动画的基础＼[3＼]。当学习者通过鼠标的点击在组装动画中按照步骤一步步组装时，能够在接近真实的环境中完成实验项目。该系统能够规避实验设备损耗风险，使抽象的概念和知识点形象化、直观化，沉浸感强。

2.3视频教学

教学视频整合各种资源，具有生动形象、声画并茂、隐性知识显性化等特征，逐渐成为新媒体时代首选的学习资源＼[4＼]。视频教学这部分主要介绍了主机拆解和主机拆装的详细过程，利用Flash的FLV组件FLV playback加载回放的FLV视频，FLV组件控制播放视频、是否自动播放以及控制回放，并且可以在source中设置视频地址，加载外部视频。

2.4系统安装

这部分主要介绍Ghost安装法、U盘安装法、硬盘安装法和光盘安装法，其功能实现与视频教学的形式相近，主要以FLV playback组件添加外部FLV视频，以视频来讲解计算机操作系统安装并加以文字辅助。

2.5故障排查

该模块主要包括主板故障、内存故障、显卡故障、声卡故障等常见故障排查方法，并提供典型案例。通过常见故障案例，学习判断和描述造成故障的可能因素，思考故障的解决方法，为解决真实环境中的问题打下良好的基础。

3结语

虚拟实验能够有效弥补真实实验的不足＼[56＼]。本虚拟实验系统经过多次调试和修改，最终用于《多媒体技术基础》相关课程的实验教学。使用结果表明，该系统能较好地缓解原有实验教学在场地、设备和时间等方面的局限性，保障了实验项目的顺利开展，提高了实验教学的效果。

参考文献参考文献：

＼[1＼]孙燕莲，文福安.虚拟实验教学的探索与实践＼[J＼].现代教育技术，2009，19（4）：131132.

＼[2＼]王济军，魏雪峰.虚拟实验的“热”现状与“冷”思考＼[J＼].中国电化教育，2011， 29（1）：126127.

＼[3＼]唐永芬.计算机组装虚拟实验的设计与开发＼[J＼].重庆文理学院学报：自然科学版，2012，31（6）：7677.

＼[4＼]王健，郝银华，卢吉龙.教学视频呈现方式对自主学习效果的实验研究＼[J＼].电化教育研究，2014（3）：9394.

＼[5＼]丁美荣. 虚拟实验与真实实验整合的计算机网络研究性实验教学探究＼[J＼]. 实验技术与管理，2011，28（5）：163166.

＼[6＼]王姣，张学军.虚拟实验与真实实验的比较研究——以《网络基础及应用》实验教学为例＼[J＼].中国远程教育，2013（9）：7882.

责任编辑（责任编辑：杜能钢）