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计算机有关论文例文,与多信息和通信方式虚拟通信系统相关论文提纲
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[摘 要]本文主要对虚拟信息类型和通信方式进行分析,并根据本文所要设计完成的计算机组成原理的特征,在现有的通信机制中选择符合系统通信要求的通信机制,并将其封装成一个子通信子系统,它可以支持多种信息类型和通信方式.
[关 键 词]虚拟通信子系统设计实现
用现代计算机技术研究虚拟实验室的应用,是近几年国内外实验教学研究的热点.虚拟实验室就是以计算机网络为核心,将虚拟仪器通过网络连接起来,以实现数据采集、分析和远程操作的一个系统,它具有透明性、资源共享性、互操作性、用户自主性、扩展性以及安全性等特点,是传统实验室无法比拟的.通信与调度管理是构建虚拟教学实验室系统的关键问题,各种数据的传输需要一个良好的通信机制来保证,调度管理则是系统能够有序化工作的关键.
一、虚拟教学实验室通信子系统的通信机制选择
在当下流行的多种通信方式中,共享的通信方式、NetBIOS和MailSlot的可靠性差.DDE,WM_COPYDATA和剪贴板是同一台计算机中不同应用程序之间的进行数据交换的方式.Pipe的速度较慢,而MailSlot最大的缺陷是不可靠.Sockets由于是工作在通信的
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由于基于局域网的虚拟教学实验室系统来说,主要是运行在Windows平台之上,并结合本文所设计的计算机组成原理虚拟实验室的特点,因此我们使用Socket来实现系统的通信.
二、虚拟教学实验室通信子系统信息类型与通信方式设计
由于虚拟实验室需要支持不同的信息流,如实验数据、白板信息等,还要支持不同的通信方式,如单播、组播和广播,从而实现学生可以单独实验、协同实验和文本交流等功能.所以,虚拟实验室必须解决多种消息类型和多种通信方式这一基本应用需求.
1.系统的信息类型设计.在虚拟实验室系统当中,客户端与服务器端之间存在着大量的信息交互,这些信息的类型多种多样,而且这些信息对网络的通信有不同的要求,有些对实时性要求较高,有些则对顺序和可靠性要求较高.
(1)数据文本信息.主要指用户所发送的实验数据和服务器处理后的实验数据.在本系统中,客户端将用户的操作及实验数据以文本文件的形式传送给应用服务器,服务器进行处理后,也是以文本文件的形式将处理结果传回客户端.由于该数据量不是很大,所以通常用TCP形式实现.
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(2)白板信息.白板可以使每一个实验成员利用图形、文字等协同合作一个实验.传送的白板数据是对绘图对象的操作,其先后相关性体现在各个绘图对象的属性变化上,任何数据的传输速度如果过慢的话,将体现不出协同和合作的特性,因此必须保证传送的实时性,通常以UDP的形式实现.
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(3)音频/视频信息.这两种信息对于传输的实时性要求较高,对可靠性要求较低,因此通常以UDP的形式实现.但是为了提高可靠性,要在UDP的基础上加上质量保证控制机制.
(4)文字信息.文字信息提供以文字形式交流的手段,多个用户进行实验时,可以互相进行简单的文字交流,在虚拟实验室当中,文字信息数据量小,以TCP形式实现.控制信息：控制信息是实现协同和管理的根本保证,必须以可靠的形式传输.由于其数据量很小,所以通常以TCP形式实现.
2.系统的通信方式设计.在虚拟实验室当中,服务器和客户端在通信中要求能够实现单播、组播和广播.单播是将数据从一个发送点传输到一个接收点,是点到点的通信方式.广播是将数据发送给网络中的所有节点,是点到所有节点的通信方式.组播是介于单播与广播之间的一种点到点的通信方式,它是将数据从一个节点发送给特定“组”内的所有节点.
图1单播通信结构示意图
(1)单播通信方式.单播通信,就是一个用户在同一时间只能与另一用户进行通信.其拓扑结构如图1所示.当用户1向用户3发送信息时,用户在信息包中声明需要服务器提供点对点通信方式,同时在信息包中必须提供用户3的IP地址.这样服务器就为双方建立了通信连接,信息就可以在两个用户之间传递,而网上其他用户是无法得知信息内容的.图中虚线表明信息的流动方向.
单独完成某个实验时,不需要和其他人合作完成,每个人各自完成自己所选的实验,而互不干扰.因此,在这种情况下,采用单播的通信方式.
(2)组播通信.组播通信,就是一个用户在同一时间可以与其它任意指定用户之间进行通信,被指定的用户数量必须大于2.其拓扑结构如图2所示.
在该图中,用户1通过服务器同用户2、用户4建立链路.因此用户1发送的信息可以被用户2和用户4同时接收.用户1在发送信息时必须在信息包中表明多点传送方式,以及接收该信息的用户地址.
在本系统中,如果一个人需要合作完成某个实验,也称协同实验,对于某个人在客户端所作的实验设计编辑操作,先由虚拟实验平台将它转换为消息数据,在本地子网进行组播.于是,合作的组内成员客户端可以直接收到组播的消息数据.
图2组播通信结构示意图
(3)广播方式.广播方式就是,一个用户发出的信息包,被发往网上所有用户.其通信方式如图3所示.在本系统中,服务器需要向所有的客户端发出一些简单的消息,在这样的情况下,使用广播方式可以减轻服务器的负载,提高系统的效率.
图3广播方式结构图
3.通信子系统的框架设计.根据虚拟教学实验室系统的不同要求,为了屏蔽底层通信方式的差异,提供具有特定服务质量的通信服务.通过以上对多种信息类型和多种通信方式的分析,设计了一个系统,称为通信子系统,它提供对单播、组播和广播的支持,并且能够完成系统客户端和服务器端之间的通信.
图4通信子系统框架
由于在本系统中,虚拟实验模块所产生的数据无论是用户的注册/登录信息还是实验据信息,都是文本数据,都采用TCP来实现.在协同实验当中,白板模块所产生的信息有可能是文字信息,也有可能是图像信息,在本文中我们采用UDP的形式来实现.控制信息和文字信息都是以TCP来实现的.
三、虚拟实验室通信子系统的功能实现
1.信息处理模块.(1)阻塞和非阻塞通信原语.阻塞原语（也叫同步原语）,当一个进程执行“发送”调用,信息正在发送时,执行“发送”原语的进程将被阻塞（即挂起）.系统调用“发送”命令之后的代码不能执行直到信息已经发送出去.同样的道理,对于“接收”命令,在没有实际收到信息之前是不能返回调用进程的,而执行“接收”原语的进程一样要挂起等待,哪怕等无限长时间.在虚拟教学实验室系统中,“接收”和“发送”进程都是与特定的端口相连接的.也就是说,接收进程只能收到发送与之相关的特定端口的信息,对于其他信息则无法接收.同样,“发送”进程也只能将信息发送到特定的端口（一般是接收方的接收端口）.
与阻塞原语相对应的是非阻塞原语（也叫异步原语）.在这种原语中,发送进程调用“发送”命令后不挂起,而是立即将控制权交给调用进程.非阻塞原语
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