计算机仿真范文精选

摘 要：据最新统计资料表明，计算机技术是当前应用技术最广泛的技术之一，虚拟现实已成为最广泛的话题之一。研究、应用计算机仿真技术已成为一种时尚。计算机仿真技术已从航空航天、核技术等高新技术领域向国民经济各个领域发展，从军事、国防等部门向民用部门发展，从自然课科学领域向社会科学领域发展，从高校、研究机构向厂矿、企业、等生产第一线发展。随着我国两弹一星、载人航天、等高尖技术的发展，我国以进入世界上几个拥有此类技术的国家行列，我国也有望成为世界上仿真技术大国。因此，宣传、普及计算机仿真技术是非常必要的。

关键词：关键词：计算机技术 虚拟现实 计算机仿真技术

一、计算机仿真发展历史

仿真模拟方法可以追溯到1773年，法国科学家用仿真模拟的方法做物理实验，然而，第一个用这种方法做随机试验的人也许是美国统计学家E.L De forest，那是在1876年。比较早而且著名的蒙特卡罗方法使用者是W.S.Gosseet。他在1908年以”Student”为笔名时，使用了蒙特卡罗方法来证明他的t分步法；尽管蒙特卡罗法起源于1876年，但是直到约75年后，它才命名为蒙特卡罗法。其原因是直到数字计算机出现以前，这种方法在许多重要问题上不能运用。从1946年到1952年数字计算机在一些科研机构得到发展。

与今天的计算机相比，早期的计算机预算速度慢且不能存储任何东西。现在可并行计算机已成主流。自计算机诞生以来，性能的提高，几乎是每四五年提高100倍，每十年提高1万倍的速度持续发展着。

二、仿真的定义和分类

1.仿真定义

计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。

一、计算机仿真技术在制造业中的应用分类

（1）计算机仿真计算在产品模型为中心的应用：在产品模型引入计算机仿真技术可以对产品的静态及动态性能、可制造型、可装配性等情况进行分析。一个产品的研究与开发，需要考虑其实用功能、实际需求、产品外观、产品尺寸、产品的可制造型、产品的可批量生产性等方面的因素，计算机仿真技术很好的完成这些工作，在产品模型中发挥作用。

（2）计算机仿真技术在制造系统模型为中心的应用：制造业中的制造系统模型中包括了制造设备的高仿真智能运用。复杂制造系统的模拟等过程，计算机仿真系统在检测设备的运行能力、监控设备的实际运行状况中发挥着巨大的作用。

（3）计算机仿真技术在开发过程模型为中心的应用：在这个分类中，计算机仿真技术主要是在产品设计和制造中起到作用。产品的制造过程引入计算机仿真技术就是利用仿真技术将制造系统模型和产品模型进行有效的结合，进行多方位的模拟、全面的运算，以及全面的考虑生产批量、产品成本等问题，开发出合格并且满足需求的产品。

二、计算机仿真技术在制造业中的应用

计算机仿真技术作为一种高新的科学技术在制造业中具有广泛的应用，在工业、军事、医疗等汗液都有应用，特别是在航空行业、国防行业等大规模、复杂的系统研发中具有很高的应用价值。计算机仿真技术在制造行业中的应用可以减少不必要的损失、节约经费、缩短产品开发周期、提高产品质量。在制造行业中，计算机仿真技术涵盖了产品的设计、制造、测试运行的全过程，已经成为了制造业不可或缺的重要技术手段。　计算机仿真技术中的虚拟现实技术可以使用户通过电脑屏幕进入一个三维世界，其可以为产品提供一个可视化的三维环境，对物体进行交互操作，从而对质量和数量进行综合决策，这种可视化的解决策略可以对快速化及批量化生产的发展起到推动作用[2]。虚拟现实技术可以实现人机互动，对产品的性能和运行状况进行测试与监控，这种技术将计算机图文学、高仿真技术、计算机传感技术等多种技术手段进行了结合，这种技术对产品的各个阶段都可以进行支持，使用者通过操作可以检验产品的各个部件是否合格，检验产品的各个性能进的稳定性，检验产品功能的实用性。　计算机仿真技术中的虚拟制造技术将三维模型和虚拟仿真进行有有效的集成，从而可以对实际世界中的物体进行操作，是一种计算机辅助系统技术，是一种实现生产制造过程的应用技术[3]。虚拟制造技术在制造业中的引入可以实现实际生产线或车间中少人力、物力、财力并在短时间内进行产品的设计验证[4]，为产品的生产奠定坚实的基础。

三、制造业中计算机仿真技术的研究展望

计算机仿真技术实现了企业的生产过程的信息化、数字化、以及网络化，为企业产品的设计与制造提供了包含生产源、工艺流程、管理等多种动态信息的分析方法。在传统的制造方法却无法对生产线进行快速化设计，无法进行小批量多品种的产品的生产，对于产品的设计、制造、控制都很难达到预期的效果，而计算机仿真技术的引入就可以很好地解决这些问题。

摘要：虽然中医学所构建的庞大而复杂的系统难以在简单系统的实验室中得到验证，但现代计算机仿真技术为中医学提供了复杂系统的实验室。而面向对象程序设计与中医学相似的思维方式使之成为可能。运用这一技术可以作出诸如中医学意义上的生理、病证、实验模型，不仅可以对中医学概念、理论、方法的客观性、有效性、实用性进行证实，而且有前瞻性和预测性。

关键词：计算机仿真；复杂系统；中医学；面向对象程序设计

1计算机仿真技术提供了适合中医学理论的实验室

科学技术的不断进步，推动着整个人类社会的发展，计算机的出现，使人类社会由工业社会向后工业社会——信息社会过渡。我国著名的科学家钱学森说：“我们所设计的信息体系简直可以包括全部人类千百年来创造的、而且还在不断创造的精神财富。而这全部精神财富可以由我们每个人随手调用和享受。这不但是从旧的脑力劳动中解放出来，而且是获得一个伟大的世界，从来未有的高度文化的世界。……人将变得更为聪明，人类的前进步伐更将加快。”这位大科学家以前所未有的高度论述了由计算机引起的这场技术革命。随着计算机技术的发展，一种崭新的学科——仿真学诞生了，从新药品的仿真测试到行星和星系的创生模型，以及计算机化培养皿中生长的数字生命形式，这是一种新的方法，不是基于直接的观察和实验，而是基于从真实空间向虚拟空间的映射。虽然这项工作仍处于起歩阶段，但已足以让每一颗好奇的心欣喜若狂。在这样一个伟大的时代，古老的中医学面临着前所未有的机遇和挑战。怎样将计算机科学与技术融入中医学领域，是一个值得深思和大胆尝试的问题。值得庆幸的是，计算机仿真是建立在复杂系统理论基础上的，而中医学理论所描述的正是这样一个复杂系统。

当伽俐略第一次拿起望远镜仰望太空时，他为人类创造了科学方法，即用实验来检验关于世界如何成其为世界的种种假说。于是有了拥有试管、曲颈瓶和本生灯的化学实验室，用来探测物质内核的价值连城的粒子加速器，以及在任何生物实验室都能看到的解剖青蛙和用显微镜观察植物细胞。然而，这些都是仅适用于简单系统中物质结构研究的实验室。现论物理学家薛定谔（ErwinSchrodinger）在《生命是什么？》一书中写道：“只要我们涉及活物质的结构，我们就必须面对这样一个事实：它是以不能还原成通常的物理学定律的方式起作用的。原因不在于某种‘新的力’或某种类似的东西支配着活的机体中的一个个原子，而是其结构不同于任何我们已从试验室研究中认识的东西。”[1]也正因如此，尤其是对于与西医学思维方式大相径庭的中医学理论，实验室研究一直是一筹莫展，经络实质的研究无功而返，各种“证”的实验模型设计令人啼笑皆非，中药的研究几乎与中医理论毫不相干……中医学所构建的庞大而复杂的系统难以在简单系统的实验室中得到验证，这是不难理解的。计算机仿真学的出现真值得每一位中医界的同仁为此干上一杯，因为这一方法的出现能使中医学多年的“科学梦”成为现实！虽然计算机仿真学正在起步，而这对中医学来说却是难得的机遇，不仅可以揭开其古老而神秘的面纱，而且有望为中医学打开一扇新的大门，开拓更为广阔的发展空间。

而将计算机仿真技术运用于中医学，面向对象程序设计是一个关键环节，下面将面向对象程序设计作一简要介绍。

2面向对象程序设计（OOP）概述

面向对象程序设计简称OOP，是Object-OrientedProgramming的缩写。面向对象是与面向过程相对而言的，传统的程序设计语言,如C语言，是面向过程的结构化程序设计语言，这种语言在20世纪80年代非常流行。随着软件业的发展，软件的规模越来越大，导致软件的生产、调试、维护越来越困难，因而发生了软件危机。人们期待着一种效率更高，更加容易理解，更加符合人类思维习惯的程序设计语言，OOP就是在这种情况下应运而生的。在20世纪90年代，OOP异军突起，成为最有希望，最有活力的程序设计方法。

摘要：计算机图像仿真是一个热门研究课题，本文总结仿真系统项目的实际经验，介绍了色相、饱和度、明度调整的通用算法。

关键词： 计算机图像仿真；HSV

中图分类号：TP399文献标志码：A 文章编号：1009-3044(2007)03-10814-01

在计算机图像仿真系统中，经常需要通过色相、饱和度、明度调整仿真效果。色相、饱和度、明度是一种颜色空间，颜色空间就是把表示颜色的各个组件映射到笛卡儿的二维或者三维坐标系中，即如何用几个颜色组合来表示自然界所有的颜色。常用的颜色空间有RGB、HSV、CMY等。

1 HSV模型

色彩有三个属性：色相、饱和度与明度：（1）色相(Hue)又称为色调，是指色彩的相貌，或是区别色彩的名称或色彩的种类，色相与色彩明暗无关；（2）饱和度(Saturation)指色彩的强弱，也称色彩的彩度(Chroma)，色彩纯与不纯的分别；（3）明度(Value)是指色彩的明暗程度，光度的高低，要看其接近白色或灰色的程度而定，越接近白色明度越高，越接近灰色或黑色，其明度越低。

HSV颜色空间就是用这三个属性描述不同颜色的。当Saturation为0时，Hue不存在。图像为灰度图。明度的Value也可以用亮度表示（Brightness）。Hue为0时颜色是红色。

HSV对用户来说是一种直观的颜色模型。我们可以从一种纯色彩开始，即指定色彩角H，并让V=S=1，然后我们可以通过向其中加入黑色和白色来得到我们需要的颜色。增加黑色可以减小V而S不变，同样增加白色可以减小S而V不变。例如，要得到深蓝色，V=0.4 S=1 H=240度。要得到淡蓝色，V=1 S=0.4 H=240度。

1引言

炼钢和冶炼技术的发展趋向体现在两个方面：第一，寻求可以替代现有工艺路线更有效的新工艺；第二，对现有工艺进一步完善。在炼钢与连铸生产中集中体现在以下三个方面：一是洁净钢生产工艺的完善；二是高品质、高附加值钢连铸坯生产技术开发；三是短流程生产工艺开发与完善。

2数学模拟在冶金中的作用与建立方法

2.1什么是数学模拟

有史以来，人类努力寻求认识和预测自然界的变化状态，为了实现对自然界整体或部分地描述，扩展对自然界物理过程及其现象的认识。这些描述通常采用数学方程或算法来实现，把这些描述称为“模拟”。模拟亦即根据实际问题建立数理模型，根据恰当的边界和初始条件，通过计算机程序给出模型的数值解并显示结果的过程。冶炼数学模拟是基于计算流体力学、计算传热学和计算燃烧学的原理，用数值方法计算机直接求解非线性联立的质量、动量、能量及组分守恒偏微分方程组，这样可以预报出流动、传热及燃烧过程的细节，即给出整个流场中各变量的时空分布。

2.2为什么要模拟

钢铁工业的竞争焦点集中在质量品种，综合成本和适时、有效、优化的投资这三方面。需要我们进行大量的研究开发工作。模拟技术已被公认为在辅佐所需的技术变革方面具有很大的潜力，冶金工程领域必将越来越多地使用和依靠计算机和数值模拟技术。计算机数学模拟的作用体现于三个方面：（1）架起了从基础研究、理论原理到工程应用的桥梁，即从量子力学到牛顿力学的桥梁。根据冶金学和计算机知识，解决实际问题，做到冶金过程与产品性能的优化和提高。（2）模拟指出了未来冶金与材料科学发展的途径。传统的冶金与材料研究开发以满足工业的需要为目的，其特征是偶然实验与聪明猜想的结合，开发和应用的周期长、成本高。计算机模拟可以弥补传统研制过程中的不足。（3）能够揭示冶金与材料工程中的不同方面。冶金与材料是一个复杂的系统，实验研究仅能揭示其真实性的小部分内容，其余内容需要借助于计算机模拟技术。

2.3如何模拟

1计算机仿真动态负载平衡新算法应用

按照计算机仿真动态负载平衡的策略分析结果，在应用动态负载平衡新算法的时候，需在动态任务分配表的基础上，分别通过算法提出、描述、实现、测试评估，为计算机仿真系统的开发，提供详尽的设计思路。具体的应用建议如下：

1.1算法的提出

由于计算机仿真动态负载平衡，要求保持数据传输之间的兼容和平衡，因此负载平衡的计算，相应算法要考虑到网络服务提供情况和计算控制情况，其中最为常见的算法有最少连接法、最快响应法、流量节点法，但为了与计算机实时运行环境互相兼容，笔者认为所选用的算法，应兼顾发送者、接收者的信息平衡，尽管可以在时间层面不作出限制性要求，但仍然要结合细粒度任务和负载迁移的进程，如果选用算法不能够保证计算机负载平衡的效率和时延，则表示该种算法不适用。综合以上的种种要求，笔者认为全局集中控制的负载平衡计算方法，在计算机实际应用中比较适用，这种方法不仅能够建立负载平衡控制的任务分配表，而且能够在计算机运行过程中，对相应的负载平衡数据，进行因地制宜地灵活调整。

1.2算法的描述

在计算机负责平衡算法提出的基础上，算法描述是以说明的形式，辩证分析负载平衡调度的优缺点，进而总结出仿真算法的思想。其中仿真算法描述的切入口，可从计算机的任务度量大小入手，不同级别的计算机度量任务，在作业、进程、数据、指令各级别当中反映出来，其中度量粒度越低，则说明负载平衡调度的惯性越小，集中式算法所描述的负载平衡，可规避计算节点受到复杂节点关系的干扰，进而优化和拓展算法，譬如计算机的信息广播，集中式算法以“多对一”的信息发送方式，能够降低计算机仿真网络通信的负载。至于负载平衡调度的缺点分析，仅需考虑计算机仿真控制重心发生故障时，能够立即启动其他节点的备控中心。以上的算法描述，在每个计算周期内，维持计算机工作信息收集、守护、汇总的平衡，在生成信息调度任务分配表之后，通过控制中心全面反映计算机仿真动态负载平衡调度的执行情况，进而实现负载迁移的均衡。

1.3算法的实现

以上所提出和描述的计算机仿真动态负载平衡算法的实现，分为任务分配表生成和负载平衡调度两个策略，其中任务分配表生成算法，以数据通道的方式，进行生成任务的均等划分，同时将计算节点号和进程号等，作为通道的标签，在任务分配时，要考虑数据通道的增减，但如果出现计算节点失效，需要将其迁移到对应通道上，其中所包含的算法流程内容，包括初始化、生成标志、分配信息、通道注册、循环标志、续载标志等，即在初始化之后，检查生成标签的情况，然后还原分配信息，在分完通道后,保存好分配信息并结束分配，但如果通道没有分完，则要检查注册通道的循环标签情况、告警标志和续载标志等。而仿真负载平衡调度策略，需重点考虑算法调度的时间，在任务初次分配时，根据通道的变动情况，检查数据通道的数据特性，以及控制中心是否存在异常信息，具体流程是在初始化之后，完成初次分配，同时根据通道变化情况和节点变化情况，进行算法调度，最后在调度后退出。

空间折杆可以将输入的旋转运动转变为摆动输出，并且结构简单、紧凑,可以应用于伺服舵机。空间折杆机构的分析方法主要有图解法和解析法。图解法原理简单、直观易行,但绘图误差较大;解析法计算精度较高,但其推导过程复杂,编程工作量大,许多工程技术人员深感难以理解和推导。利用虚拟样机技术,使用ADAMS软件进行计算机仿真,利用其丰富的建模工具和强大的运动学、动力学分析功能,可以方便、快速的分析折杆机构运动的输入/输出之间的关系以及输出运动的特点。

1虚拟样机技术和ADAMS软件概述

虚拟样机技术(virtualprototypingtechnology)是利用软件所提供的各零部件的物理和几何信息,直接在计算机上对机械系统进行建模和虚拟装配,从而获得基于产品的计算机数字模型,即虚拟样机(virtualprototype),并对其进行计算机仿真分析。这种方法使设计人员能在计算机上快速试验多种设计方案,直至得到最优化结果,从而免去了传统设计方法中物理样机的试制,从而大幅度缩短了开发周期,减少了开发成本,提高了产品质量。ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)软件是由美国MSC公司开发研制的集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机软件,最主要的模块为ADAMS/View(用户界面模块)和ADAMS/Solve(r求解器)。通过这两个模块,可以对大部分的机械系统进行计算机仿真。进行计算机仿真分析的模型既可以在ADAMS环境下直接建模,也可以从其它CAD软件中导入,然后在模型上施加一定的运动约束副、力或力矩的运动激励,就可以进行运动计算机仿真分析。

2分析目的

折杆折角为θ，左端是输入端，右端是输出端。输入运动为：杆的左端绕着公转轴线转动的同时也绕着自转轴线转动，即其公转的同时自转。下面进行折杆运动计算机仿真分析，主要解决如下问题：

1）折角10°时，一周期内折杆公转角与摆角之间关系以及横向位移变化情况。

2）折角15°时，一周期内折杆公转角与摆角之间关系以及横向位移变化情况。3）在折角10°与15°两种情况下，横向位移比较，以及公转角与摆角关系的变化。2计算机仿真模型与输入参数折杆adams计算机仿真模型设折角为θ，摆角为δ，公转角为折角为10°时，根据输出摆动速度50°s，求得用于计算机仿真的输入参数公转角速度225°s，自转角速度450°s。折角为15°时，根据输出摆动速度50°s，求得用于计算机仿真的输入参数公转角速度300°s，自转角速度600°s。

3、计算机仿真分析结果

1.水轮机调节系统仿真模型建立

1.1引水系统

由于水轮机是一个动态元件，在工作时，其内部结构的变化和运动相对于稳定时要复杂很多，所以在进行水力瞬变的计算中，工作人员通常采用水轮机在稳定情况下工作时的综合特性曲线去确定水轮机流和水轮机力矩特性，但是在水轮机稳定状态下的综合特性曲线不包括尾水管和蜗壳不称定工况时水流惯性对水轮机特性曲线的影响。在计算水轮机综合特性曲线时如果引水管道很长，其影响对于整体的综合特性曲线影响不大，所以可以忽略。反之，则要进行一些运算确定其特性曲线而不可忽略。在计算机对水轮机调节系统进行仿真建模时，由于实际的水力发电站中线路复杂，所以在建立模型是必须要对整个水力发电系统中的所有管道通路进行编号，这样可以有效地避免重复而出现的误差，也可以提高整体的工作效率。在对于系统管道进行编号后，由于整体管道过多，同时建立其仿真模型非常麻烦，工作人员通常需要把管道分成若干个网格，网格的边界点作为计算节点，然后在网格内部进行仿真，然后进行最后统一的计算，建立合理的引水系统。

1.2电液随动系统

现代水轮机调速是由电子调节控制器和电液随动系统两部分构成。对于前一部分我国研究的比较深入，技术比较成熟。但对于电液随动系统基本保持原有体制并在此基础上进行一部分优化微调。微调主要分为模拟电调和微处理器电调两种方法。但是这两种方法都是采用电液随动系统。电液随动系统作为水轮机调速的执行部分，是其中不可缺少的重要组成部分。但是由于在水轮机调速系统中工作油液量大，流动路径较长，并且与大气和压缩空气直接接触，使得工作油液内的金属微粒、油泥、纤维等机械杂质较多，并且由于酸碱、水分所引起的油质劣化十分严重，又由于电液随动系统可靠性差，综合所有因素，电液随动系统油孔容易被堵塞，多次工作后断线，强度低等缺点。但是通过电子计算机仿真系统对此进行仿真，可以满足不同情况下的水轮机调节系统，使效果达到最优值。

2.水轮机调节系统仿真算法

2.1引水系统仿真算法

在仿真编程时，引水系统特征线方程与水轮机联立作为一个部分,引水系统采用特征线法求解;水轮机的流盆和力矩可由模型特性曲线上查得。调速器和发电机等部分的徽分方程作为另一部分,并分为存在大扰动和小扰动两种情况考虑。由于存在大扰动时，水轮机参数变化很大，超出其线性范围，因此小扰动模型不适用。为此调速器和发电机采用差分方程的方式建模,采用特征线原理求解。将上述两部分交替求梁晨哈尔滨电机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150040解，即为水轮调节系统动态仿真结果。

摘要：在计算机硬件教学中，硬件设备的不足和教学手段方法单一等问题给我们的教学工作带来极大的困难，教学效果也不是很理想。利用电子设计自动化工具，结合多门课程的教学内容，构成计算机硬件的教学仿真平台进行课程教学能够提高教学效果。本文主要阐述仿真平台在现代教学中的应用。

关键词：EDA 计算机硬件教学 仿真平台

中图分类号：TP391.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0178-01

随着计算机技术和电子信息技术的高速发展，以及各种新技术的应用，给高校教学方法和实验环节提出了新的要求，也带来了难题。目前高校教学手段和教学设备远远落后于科学技术的发展，严重制约教学的发展和人才的培养，如何提高教学水平已经成为现在新技术学科教育的难题。

1、教学仿真平台的结构组成

实验教学环境主要包括软件和硬件环境两个部分，基于EDA的计算机仿真技术是以计算机的可编程器件的开发软件以及实验系统为工具，自动完成从软件到硬件的仿真平台。仿真平台主要以网络化的解决方案和网络EDA的一体化为基础，结合仿真技术和虚拟的实验室环境，以视觉或者文字等直观方式将难以表达的内容显示出来。仿真平台涉及到计算机的硬件教学的各门课程和技术。仿真平台主要由EDAXUEXI、模拟电路仿真、数字电路仿真、语言学习训练和外部系统接口构成一个完整的模拟系统。EDA学习集成了Quartus、EWB、DSPDNEG等多种EDA通用工具，确立硬件系统为目标，使用多种逻辑描述输入工具，为教学的硬件设计提供保障，建立适合于系统仿真的虚拟环境。模拟电路仿真是使用电子元件、模数混合和模拟电路等组成实验仿真，需要对电路性能和工作条件进行仿真分析，使整个教学过程更加快捷、方便和针对性。例如通过模拟电路仿真测试之后，可以实现PCB电路板的设计。数字电路模拟主要是利用数字电路中的数字逻辑、计算机原理、数字电路知识、单片机系统以及接口系统等相关知识实现教学实验的仿真。语言学习训练主要是进行汇编语言和硬件描述语言等编程语言的学习训练，在整个教学中学习硬件和软件的编程技巧，提高计算机语言能力和硬件的设计能力。外部系统接口主要是指提供和外部的实验仪器设备的接口。

2、仿真平台的设计

仿真平台包含多种外部实验设备的接口，主机可以通过这些接口与多种目标机建立连接，对各种实验程序进行下载验证。软件系统是指MicrosoftVisualStudi平台上设计开发的，集成了多种EDA工具，实现人机相交界面，可以进行各种数据图表、实验参数的输入和仿真结果的输出。构成了以实验、教学和仿真为目的的完整仿真平台，通过外部的I/O接口工具，可以将各种实验程序进行下载和验证。

1概述

目前，嵌入式计算机系统向着网络化、平台化和智能化发展，原由多个计算机分别完成的任务功能集由单一综合化、集成化的计算机系统来完成[1]。原各计算机完成的使命任务由综合化计算机上相应的硬件模块和软件来完成，模块之间的通信由综合化计算机的高速总线来完成，而且，许多模块还包括FPGA、DSP等。该类嵌入式计算机系统的大多数为强实时、具有关键或重要安全的等级，基于分区高安全可靠操作系统来开发，软件固化或动态加载到相应的模块上，基于总线消息驱动的执行。由于综合化嵌入式计算机系统各硬件模块上的软件基于高速总线自动交互以及各模块软件间的运行时序复杂，传统的测试方法已难以确保各模块软件间的交互和时序、功能协调性、一致性的验证，各种安全型故障模式难以实施充分性的测试，软件安全性测试要求的路径测试难以完成。为了确保综合化计算机系统的软件安全性、可靠性、互操作性和功能处理的正确性，本文提出相应的数字化仿真测试系统，以保证测试的充分性。

2系统框架

数字化仿真测试系统由嵌入式计算机数字化仿真系统、仿真测试支撑框架、仿真测试控制台及系统数据库组成，其系统框架如图1所示。其中，嵌入式计算机数字化仿真系统包括嵌入式系统硬件结构仿真、嵌入式仿真系统运行控制及嵌入式操作系统[2]。嵌入式系统硬件结构仿真以构件技术模拟硬件系统中的基本芯片单元，包括CPU、寄存器、存储器、定时器等，组装这些仿真构件形成有具体功能的模块；嵌入式仿真系统运行控制模块监控所有的仿真构件、构件接口及各个总线，动态维护整个系统的运行，实现信号路由，时钟管理及仿真构件的管理。通过仿真构件、仿真系统运行控制模块及嵌入式操作系统这个3个部分搭建起与真实硬件系统功能相同的仿真系统。下文以此测试框架为基础，重点研究数字化仿真运行环境相关模块的设计。

3数字化仿真环境的设计

3.1体系结构

数字化仿真环境由仿真运行控制器、仿真环境配置器、时钟管理模块、信号路由模块及仿真构件对象集组成，如图2所示。图2数字化仿真系统体系结构仿真环境启动后，仿真控制模块根据仿真环境配置器的配置结果，加载构件的DLL库文件，创建这些即将在仿真环境中运行的对象；同时实例化信号路由器对象及仿真时钟管理对象，信号路由器对象维护所有构件的引脚连接关系，动态地管理信号的传输。仿真时钟管理对象以仿真构件中最高的时钟精度为基本的仿真时钟周期，对所有监控的构件进行时钟同步。仿真控制模块以线程的方式启动构件对象、时钟管理对象及信号路由对象，使它们可以并发运行。

3.2芯片级仿真