基于离散事件系统仿真教学实验的研究

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1、基于离散事件系统仿真教学实验的研究摘要：虚拟仿真技术应用于高校教学实验系统是一种新兴的教学思路。离散事件系统是虚拟仿真技术的常用方法。该文以微机接口教学与实验系统为例，就基于离散事件系统进行建模和仿真教学实验系统作了一些研究。关键词：离散事件系统；教学实验仿真系统；建模中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044（2017）10-0133-03在现实中，事件系统分为离散事件系统和连续事件系统。连续事件系统的主要特点是系统状态随时间的变化而连续变化，呈现一种连续性；而离散事件系统的主要特点是系

2、统状态的变化在时间上和空间上都是离散的。一般而言，离散事件系统具有以下三个最主要的特征：1）引起系统状态发生跃变的唯一因素是离散事件。2）系统的演化过程决定离散事件的发生时刻，具有异步的和非约定性的性质。3）通过对离散事件系统分析和归结，可以确定离散事件相互影响所导致的系统状态的演化过程；通对离散事件系统进行控制和优化归结，可以禁止不期望事件的发生和使得事件按照期望的时序发生。高校教学实验仿真系统主要特征跟离散事件系统特征十分吻合。因此，基于离散事件系统进行建模和仿真教学实验系统是可行的。4•离散事件系统仿真披

3、1.1离散事件系统缁・离散事件系统是一类由离散事件按照一定的运行觑相互作用而导致状态演化的动态系统•它可以形式化定义如下：一个离散事件系统是指有限自动储（X,匸a,Xo,Xm,其中：x指有限状态集，工是有限事件集，a是状态转移函数：xx工一＞2x,XoeX是初始状态，XmEx是终犠态集。如果对SXoF-X和XmEx,都有la(x,Xo)1<1,则称G为确定型有限自动枫detemini-sticfiniteautomaton,DFA）；否？t,称G为非确定型有限自动机fnondeteministicnniteau

4、tomaton,NFA)。离散事件系统包含实体、属性、间隔、时刻、湧、事件、状态、进程和仿真时钟基寨素1.2事件调度算法事件调度算法是离散事件系统中最常用的调度算法。事件就是引起系统状态发生变化的行为，它是离散事件系统仿真的核心，是驱动离散事件系统运行的直接动力。事件表是用来有效管理事件的，表中记录了所有正在发生或理生的事件类型和发生时间，以及和该事件相关联实体的信息竺一寸O在该算法中，每当事件发生后，事件会按照时间顺序存放在事件表中。有限自动机会从事件表中按先后顺序提出第一个事件进行处理，从时间控制部件中读取

5、事件发生的时钟，将仿真时钟指修改为事件发生的时钟。每个事件都需要根据需求设计事件处理程序。事件处理程序包括系统状态的变化，仿真时钟的改变，新事件的产生和安排。事件处理程序执行完后，有限自动机继续从事件表中读取下一个事件处理，一直循环下去直到仿真结束。执行过程如图1所示。2•仿真教学实验系统的总体设计2.1仿真教学实验系统的结构组成以微机接口仿真教学与实验系统为例。系统除了构建仿真实验环境，还需要用户通过仿真教学实验系统完成一系列操作，比如，选择器件、器件间线路连接、文字标注、信号输入仿真运行和仿真结果输出等等。

6、教学实验器件包括逻辑门、组合逻辑芯片、时序逻辑芯片、可编程接口芯片、示波器、打印机及外围电路等。最后，系统还需要具体仿真实验的保存和打开；实验过程查询和提示功能，错误提示信息、在线帮助等等，通过对微机接口教学与实验系统深入分析，系统主要由输入输出接口（1）、教学器件仿真库、时序控制系统、器件信号传输模块、与应用程序通信模块和辅助功能组成。1）输入输出接口（1）。也称为人机交互接口，用户通过输入接口可以在微机接口仿真教学实验系统上搭建教学需要的运行环境。仿真结束后，用户通过输出接口得到仿真结果。2）教学器

7、件仿真库。在教学实验过程中，每次的运行环境都不一样，需要不用的器件，器件间线路的连接，用户程序的执行等等。正是因为教学需求的多样性，所以需要一个教学器件仿真库，器件仿真库里面包含所有教学实验需要的仿真器件。女口：8259中断管理接口芯片、8253定时器/计数器接口芯片、8237DMA控制芯片、8255并行I/O接口芯片等等。3）时序控制系统。使用离散事件系统控制教学仿真实验有序的运彳丁。4）器件信号传输模块。完成教学实验器件之间信号的传输。5）通信模块。实现教学实验应用程序与仿真教学实验系统直接的数据通信。6）

8、辅助功能。女小错误提示信息、在线帮助等等。一个完整的微机接口仿真实验流程如下：1）开始运行仿真系统。2）在计算机上编写微机接口教学实验程序，通过编译与链接生成可执行程序。3）搭建仿真教学实验平台。在教学器件仿真库，选择实验需要的器件，布置在仿真平台上，通过仿真线路按实验要求进行连接。4）运行生成的可执行程序。5）在仿真平台上操作，输入信号。女口：通过开关输入高低电压。6）通过输出接口观