摘要：本文分析了计算机组成原理实验算术与逻辑运算实验的原理，以面向对象的思想，借助于图形/图像和模拟技术，在计算机上实现软件模拟模的设计。通过课堂实验验证表明，模拟模型对比TDN-CM+实验箱的操作减少了实验过程的出错率，也提高了有限课堂时间内的实验效果。
关键词：实验模拟；计算机组成；面向对象
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-8454(2012)03-0069-03
一、引言
“计算机组成原理”课程是计算机专业的一门核心专业必修课。该门课程的理论性、工程性、实践性都很强。因此，在搞好课堂教学的同时，必须对实验教学环节给予足够的重视。把实验教学看作是提高学生动手能力和实施素质教育的一个途径。目前，我校采用的是西安唐都科教仪器公司的TDN-CM+实验箱，在实验开展过程中，由于实验的理论知识综合、电路复杂、元器件多、连线密度高、操作步骤逻辑性强、调试困难等原因，都会造成获得预期实验结果的周期长或实验结果的失败，从而影响课堂时间内实验得出的效果，同时也影响了学生动手操作实验的积极性。
综上所述。本研究提出了面向对象的计算机组成原理实验的软件模拟，以面向对象的思想，借助于图形，图像和模拟技术，在计算机上实现计算机组成原理实验的基础实验环境、操作对象、操作过程，达到减少实验结果周期、降低实验操作过程出错率的研究目标。
二、系统模拟总体设计思想
计算机组成原理实验软件模拟系统主要包含输入模块、控制模块(实验处理模块)、输出模块，其中输入、输出模块是直观的显示模块，控制模块是由一个或若干个功能芯片组成的一个功能模块。因此，以面向对象的思想，可以将每个功能芯片设计成一个Public功能函数，然后在软件模型中直接调用一个或多个芯片的功能函数实现特定的控制模块功能。输入、输出模块相对简单，计算机组成原理实验输入、输出一般都以4～8位的二进制方式给出，为了更好地让学生理解二进制在计算机系统中的运算规则，设计采用以一个8位数组表示8位二进制的方法，通过算法来实现若干位二进制的逻辑运算与算术运算。模型模拟采用面向对象开发工具Delphi来实现。
三、建模过程
1.实验原理
计算机组成原理实验分为验证性实验与设计性实验，本研究为了更加具体地达到建模的效果，以计算机组成原理实验中的算术逻辑运算验证性实验为初步建模对象。
算术逻辑运算实验数据通路图如图1所示，主要包含两个74LS181芯片、两个74LS273芯片、一个74LS245芯片，74LS181芯片为8位字长的运算器，74LS273芯片为8位字长的数据暂存器，7413245芯片是一个三态门，用来控制总线上的数据输出。
算术逻辑运算实验的实验过程是通过输入开关形成2个8位二进制数分别置入DR1(74LS273芯片1)，DR2(74LS273芯片2)，然后通过改变运算器的控制位，观察运算器输出在总线的结果。
2.输入输出模块的模拟
算术逻辑运算实验的输入输出都通过8个发光二极管来显示，灯灭为1，灯亮为0，因此，可以从二极管位置定位与二极管显示状态控制，这两个方面来实现输入输出的模拟功能，二极管位置定位在Delphi开发平台中可以由数学函数Sqr函数来实现，二极管显示状态可以通过图像笔刷函数ImageDrawRound与ImageClearRound来实现。
第一步，通过图形设计工具PhotoShop设计8个二极管显示灯图片，如图2所示。在程序窗口中，通过Image控件来布置8个二极管图片，用坐标来定位某个二极管所在位置。在输入模块中，假设鼠标点击在窗口中的坐标为(X，Y)，一个圆形二极管的图片半径为Z，那么可以根据第N个二极管坐标范围Sqr(X-N*z)+Sqr(Y-z)