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硬件虚拟平台

     随着虚拟化的高速发展,基于云端的硬件虚拟平台成了各高校的需求所在。这种移动实验室让学生不管在不在实验室,都能完成自己的实验。既能提高学生实际操作能力,理论结合实践,也方便教师管理和评估学生学习情况。因此,开放性实验室已成为高校实验室发展的必然趋势。

     基于云端的硬件虚拟平台解决方案,将学生实验项目通过互联网上传至云端服务器的实验板卡,并实时反馈实验结果,从而实现了学校实验室的在线化、开放化,为学生实践学习和老师实验课程管理提供了最大的便捷,也为高校实验室改革提供了理想解决方案。

实验室建设架构

基于云端的硬件实验平台架构如下

  • 远程实验区与学生实验区

    远程实验区与学生实验区都统一安装“远程计算机硬件实验系统客户端”(简称学生机),实现实验平台的集中访问。

  • 教学演示区

    为了在实验中更好地对学生实验进行教学辅导及培训,教师教学区部署一台教师机,用以教师登录并对学生实验进行管理。

  • 设备服务区

    设备服务区采用机柜统一部署实验室的各种硬件设备,其中包括远程实验接入设备、FPGA硬件设备单元等。

硬件组成
  • 远程实验接入设备

    远程实验接入设备(简称接入设备)采用服务器实现,负责管理多个FPGA硬件设备单元并运行服务器软件,实现学生客户端的登陆管理、动态分配FPGA硬件设备、程序提交与下载、记录学生操作记录等。并将客户端的请求和操作以指令的形式发送到FPGA硬件设备单元。

    远程实验接入设备(简称接入设备)采用服务器实现,负责管理多个FPGA硬件设备单元并运行服务器软件,实现学生客户端的登陆管理、动态分配FPGA硬件设备、程序提交与下载、记录学生操作记录等。并将客户端的请求和操作以指令的形式发送到FPGA硬件设备单元。

  • FPGA硬件设备单元

    远程实验接入设备(简称接入设备)采用服务器实现,负责管理多个FPGA硬件设备单元并运行服务器软件,实现学生客户端的登陆管理、动态分配FPGA硬件设备、程序提交与下载、记录学生操作记录等。并将客户端的请求和操作以指令的形式发送到FPGA硬件设备单元。

软件组成

软件部分包括服务器与客户端两大部分,客户端软件又分为学生机和教师机两部分。

  • 服务器软件

    服务器软件运行在远程实验接入设备的服务器中,负责响应远程客户端的请求,并对FPGA硬件设备单元进行管理。

  • 学生机软件

    学生机软件提供了学生账号注册、登录、设备连接、实验程序上传、实验界面、实验输入设置、输出监控等功能。

  • 教师机软件

    教师机软件提供了登录、学生信息监控、学生操作记录监控、实验管理、FPGA板卡连接状态监控、学生实时操作信息监控等功能。

实验内容介绍

实验内容分为3部分:数字逻辑实验、计算机组成原理实验及综合CPU实验。

  • 数字逻辑实验内容包括:3-8译码器、4选1多路选择器、异步清零同步使能加法计数器、数码管显示电路、整数分频器、加减法运算器、状态机、七人表决器、四人抢答器、可控脉冲发生器。

  • 计算机组成原理实验包括:编码实验、加法器设计(逐级进位、超前进位)、乘法器设计、运算器设计、ROM、RAM、STACK、FIFO。

  • 综合CPU实验包括:RISC-CPU兼控制器和数据通道实验、流水线CPU实验及其他数字逻辑综合实验。

  • 实验内容涵盖全面内容详实,配套实验指导书和全套源代码,最大程度方便老师教学和学生自学。

优点
  • 远程实现硬件实验

    1.用客户端软件远程操作硬件实验平台
    2.随时随地通过网络进行编程实验
    3.客户端提供多样的实验操作手段,激发学生学习兴趣

    远程实验管理

    1.教师远程查看学生的操作记录,并可以根据时间段查询指定用户的操作信息
    2.在实验管理界面,教师可以选择某个实验查看学生的完成情况,导出实验列表等
    3.远程对学生实验进行打分和评论

  • 基于先进的数字硬件技术实现实验

    1.大规模可编程器件FPGA为实验核心器件
    2.使用硬件描述语言及EDA相关工具
    3.先进的统一的硬件平台:EDA、数字逻辑、
       计算机组成原理、计算机体系结构等

备注:同时在线人数跟配置的板卡数量相关,产品核心是完成硬件实验,因此必须有相应的硬件支持。