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随着计算机仿真技术的发展，虚拟实验已成为加强现代多媒体教学的一种重要手段，可以有效解决传统实验硬件资源不足的问题。计算机学科的实验教学一直是非常重要的实践教学环节，然而目前很多高校计算机学科的实验设备数目有限，不能满足大量学生同时进行实验以及远程教育的要求，因此设计与开发计算机学科虚拟实验系统具有十分重要的意义。在分析计算机学科实验特点的基础上，结合浏览器/服务器应用的层次结构，设计了计算机学科虚拟实验系统的架构，包括网页客户端、仿真服务端和虚拟器件库三个部分。针对网页客户端，实现了器件显示模拟、器件操作和实验结果显示等功能，并设计了一种基于迪杰斯特拉算法的自动布线算法。从移除可视化界面、虚拟器件库重构和内存管理等方面对原有单机版虚拟实验系统的仿真引擎进行了改进，增加了任务调度模块和通信模块，有效解决了网络虚拟实验实时性不高、原有虚拟实验系统不能并发运行等问题。虚拟器件仿真包括器件的显示仿真和器件的功能仿真，分别在网页客户端和仿真服务端实现。在有效解决上述关键技术的基础上，开发了计算机学科虚拟实验系统，并通过系列实验对系统的整体性能进行了测试。实验结果表明，计算机学科虚拟实验系统能够实现各种预定功能，具有较高的稳定性、准确性和实时性，达到了实际应用的水平。但是，某些课程（如单片机原理及应用）在模拟处理器时占用了大量资源，不能满足多用户的并发请求，仿真引擎需要进一步优化。