微虚拟化（精选7篇）
微虚拟化 篇1
虚拟机环境的架构分析
在计算领域，虚拟化是一个广义的术语，通常是指对于计算资源的一种抽象。通过虚拟化，可使计算资源复杂的实际物理特性对于应用程序或终端用户加以隐藏[1]。这种过程既可以让单一的物理资源 (如一台服务器，一个存储设备或一个操作系统) 表现为多个可用的虚拟资源，也可以让多个物理资源 (如多台服务器或多个存储设备) 表现为单一的可用虚拟资源[2]，甚至可以将多个物理资源加以整合并分化出多个可用的虚拟资源。
VMware Workstation[3]是一款传统的基于主机操作系统架构的虚拟机，并将虚拟机管理器运行于高特权级以使用特权级指令。这类虚拟机一般是针对特定的平台架构设计的，可以使同一平台架构下的各种操作系统如同应用程序那样高效地运行在同一主机操作系统之上。但是，这种应用模型也有一个非常严重的缺陷—主机操作系统，作为一切的基础，会占用一定的系统资源并大大增加系统达到可信计算所需要验证的代码量。
由于像英特尔这样的硬件制造商开发出了新一代的硬件虚拟化技术，如今像Xen[4]这样的虚拟机管理层已经可以以极小的虚拟化开销支持未经修改的操作系统的高效运行。基于管理层架构的虚拟机所面临的问题是管理层所提供的抽象往往过于粗粒度以至于很难对细小的软件组件进行有效地描述。而对于运行在特权级的虚拟机管理逻辑部分——超级虚拟机 (Super VM) 也是这样。它往往运行在一个商业操作系统软件之上以提供对各虚拟机的管理服务。而一旦发生错误，则将很有可能因此波及到别的虚拟机[5]。
拥有微内核架构的操作系统被设计用以构成一个可自由裁减的系统并且易于保证其可信计算基础，系统所定义的操作系统和用户态应用程序之间的接口与硬件平台的接口很相近，这样既保证了操作系统的功能性，又避免了操作系统的代码过于冗长，十分适合用以构建一个良好的虚拟机环境。有些人使用像L4Linux[6]这样经过修改的客户操作系统使其运行在高效的微内核之上。但是此类修改很难被应用到所有的商业操作系统上致使其应用范围受到严格的限制。
据此，一种颇为可行的方法是有效地利用微内核操作系统的特点，将基于主机操作系统架构的虚拟化和基于管理层的虚拟化融合到一起，结合特权指令部分和一个用户态虚拟机管理器来克服彼此的缺陷。如此，加之利用像L4这样高性能的微内核操作系统，我们可以最终获得在效率，功能性和安全性三方面取得均衡的虚拟机环境。
基于微内核架构的虚拟化技术
本架构 (图2) 设计中，我们将主要针对特定的平台架构 (即英特尔x86架构) ，以L4微内核系统作为基础，利用硬件虚拟化技术的支持以构建高效、安全的虚拟机。
不同于一般的虚拟机，我们将系统划分为两个部分：一个必要的拥有特权指令权限的内核态虚拟机描述部分以运行指令和请求资源，和一个用户态的虚拟机资源控制单元以处理各类事件并实现管理。
内核态虚拟机的抽象将主要要通过两方面完成：一，以L4任务机制为基础，利用其地址空间的控制功能以提供必要的隔离性;二，对线程机制进行增强，形成特殊的虚拟C P U线程，用以模拟每个处理器。
除此之外，构建虚拟机还需要完善内存页表的访问，中断的处理以及文件系统。这些则需要通过内核态的虚拟机描述部分与用户态的虚拟机管理器协同完成。同时还需要利用用户态虚拟机管理器建立一系列的管理和调试接口。
虚拟化技术在嵌入式系统中的应用
基于微内核的虚拟机环境具有高可靠性，高灵活性以及实时性支持等特点，而随着虚拟化技术的不断发展，以及新体系架构的引入，嵌入式系统虚拟化的性能障碍也正被逐渐克服，使之可以在嵌入式系统中有着以下广泛的应用前景。
随着智能手机，移动互联网终端 (MID) 等一系列概念的推出与发展，嵌入式系统正逐渐超越个人计算机成为主流的个人信息交互终端，随之而来的则是对嵌入式系统的信息安全性能所提出的挑战。通过虚拟化，我们可以支持多个相互隔离的操作系统在嵌入式平台上的同时运行，把如电子商务等安全性要求较高的应用封装在一个高度隔离的客户操作系统当中，并开放另一个操作系统做为普通应用程序的运行环境，实现高度安全可靠的运行模式。
通过使用基于微内核架构的虚拟机，我们可以把嵌入式系统的硬件资源转化为各个不同的实时系统服务向上以虚拟设备的方式提供给虚拟机上运行的客户操作系统。借由这种方式，可以同时支持丰富的非实时和实时应用程序的同时运行并为非实时的应用程序与实时的系统功能之间提供一个良好而透明的交互接口。
通过使用虚拟机, 我们可以在嵌入式平台上得到一个兼容性较高的软件运行环境, 最大程度地使嵌入式系统在硬件上的特异性通过软件虚拟的方式变得透明化, 进一步使不同的嵌入式系统平台之间以及嵌入式平台和个人计算机之间能够实现软件运行的兼容。并且通过虚拟化, 我们还能实现诸如不同平台之间的程序迁移, 分布式运行, 故障恢复等复杂的功能。
通过引入网络互联和远程访问机制, 把各种远程的计算资源和设备资源借助虚拟化、本地化, 实现操作系统对于远程资源的透明访问, 大幅扩展嵌入式系统的系统功能, 使未来的嵌入式系统做为信息终端更加适应云到端—数据中心到信息终端的发展模式。
结语
本文总结了虚拟化技术近期的发展和所取得的成果, 分析了当前主流的虚拟机架构。笔者认为基于主机系统和虚拟机监视器的全虚拟化架构过于依赖宿主系统的系统服务, 导致基础代码的大量增加, 大大降低了系统的可靠性, 并且很大程度上受限于主机系统的系统架构。另一方面, 基于虚拟管理层的半虚拟化架构则缺乏稳健的系统构成, 仅对虚拟机提供了大粒度的抽象, 无法构建短小而精悍的系统。在此基础上, 我们提出一种新的虚拟机环境, 将两者的优点有机的结合起来, 整个虚拟机环境将被分成两部分:为环境提供可靠性, 安全性以及隔离度的虚拟机抽象;和提供资源管理和功能实现的用户态虚拟机管理程序。而这样的架构不仅具有高可靠性和灵活性, 而且由于其占用资源少并能提供实时性支持等特点在嵌入式系统领域拥有广泛的应用前景。
摘要：本文通过引入基于微内核架构的虚拟化技术, 提出一种新的虚拟机结构, 实现微内核虚拟机抽象和用户态虚拟机管理服务的有机结合。架构不仅具有高度的可靠性和灵活性并且能为虚拟机运行环境提供实时性支持, 使其在系统资源受限, 对实时性要求较高的嵌入式系统领域有着广泛的应用前景。
关键词：虚拟化,微内核,操作系统,L4,可靠性
参考文献
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[5] SEBASTIAN BIEMULLER: Hardware-Supported Virtualization for the L4 Microkernel, University at Karlsruhe, 29. September 2006
[6] H. HARTIG, M. HOHMUTH, J. Liedtke, et al. The performance of kernel based systems. In Proceedings of the 16th Symposium on Operating System Principles, pages 66～77, Saint Malo, France, Oct. 5～8 1997
虚拟金融对实体经济影响微探 篇2
当前, 国际市场中, 以有价证券为代表的虚拟资产已经大幅度超越了实体商品交易额, 人们拥有的财富中也有大量的虚拟经济比重。这说明, 目前经济发展模式是以实物商品交易为主体以虚拟资产交易为主要内容。虚拟经济是我国市场经济快速发展的产物, 其呈现出方兴未艾的态势。抑制虚拟经济对实体经济所带来的负面影响, 深入、系统的去协调这两者关系的是至关重要的。
二、虚拟金融和实体经济界定
1、虚拟金融
虚拟经济是指依靠金融运作来虚拟资本从而达到以钱生钱的目的。简单的说就是先把钱换成股票、债券, 然后再在合适的时候换回钱, 直接实现以钱生钱。虚拟经济是在市场经济发展和货币资本化的的必然产物, 包含了各种所有有价资产以及所有权归属的不确定性。
2、实体经济
实体经济指的是产品的生产、销售以及售后服务的活动, 具体体现在社会生产过程中就是的货币、商品、生产资本等等。与虚拟经济相对应, 实体经济即围绕价值所进行的经济活动。主要包括生产、分配、交换、消费四个环节, 是人类社会赖以生存和发展的基础。
三、虚拟金融对实体经济的影响
仅以我国债券市场为例, 从表3-1中, 我们不难发现, 随着资本市场的发展, 人们对股票、债券、期货等金融工具认识的不断深入, 虚拟资本的规模迅速扩张, 其成分在中国经济总量中所占比重不断提高。因此, 其对我国实体经济有着深刻的影响, 而这影响是双面的, 是一把双刃剑。
1、正面影响
虚拟金融对我国实体经济发张的推动作用主要体现在一下几个方面 (1) 资源配置更优化。信贷、证券、股票等能使社会资金自动流向发展更好的企业, 动员全社会管理和监督企业, 防止企业内部徇私舞弊; (2) 循环流通便捷化; (3) 高科技企业创新化; (4) 实体经济信息透明化; (5) 股权私有化。股权激制度能够充分调动企业员工、管理者、科技人员的积极性, 为企业的长远发展做贡献。
2、负面影响
但同时, 虚拟金融也有着一下几个方面的弊端: (1) 生产性行为缺失。当社会的大部分资金投资于股票、证券、银行等虚拟经济时, 其高风险有时会导致血本无归; (2) 投机活动频发。资本流动的自由化在促进世界经济的发展的同时, 另也加大了投机因素, 一些国际金融炒家不断携带巨资袭击金融市场, 采取声东击西、谣言惑众等手法牟取暴利。 (3) 心理因素作祟; (4) 政府职能失效。国际之间的资本流动已经凌驾于各国政府调控范围之上, 在各国货币自由兑换、汇率自由浮动的时代, 货币比价剧烈波动、变幻莫测。普通公民即使不直接参与商品、货币的经营, 但无形中也会在汇率的变化中收益或损失, 者极大地影响了公民的心理, 造成物价不稳。
四、提高虚拟金融和实体经济协调度的措施
1、推动虚拟金融的适度发展
建立有效的虚拟经济规模扩张程度衡量和监管体系, 对虚拟经济系统与实体经济系统进行实时的动态监管, 在与实体经济发展相匹配的基础上, 建立虚拟资本的“适度”原则。在中国特色社会主义市场经济的进程中, 必须加强对虚拟经济各种风险的防范与控制, 维护国际经济安全。最大程度上降低银行不良资产比例, 落实监管机构责任机制, 构多层次的金融市场体系, 丰富融资手段, 提升金融发展的抗风险能力。
2、加强金融市场监管
对于金融市场监管, 可以提高对金融机构不良资产的监管力度, 强化资本市场的监督与管理体制, 最大程度上发挥其对实体经济发展的推动作用;逐步完善投资者保护制度, 维护投资者权力, 使投资者预期平稳, 加速上市公司治理, 改革上市公司所有权结构与控制权结构落实信息披露责任机制, 使信息最大化的透明;随着金融市场发展规模不断扩大, 对金融衍生工具如市场、外汇市场、保险市场等进行切实的有效监管。
五、总结
虚拟经济的发展使其在整个经济中的地位越来越重要, 虚拟经济取决于实体经济, 虚拟经济对实体经济又有反作用。经济政策的实施不能局限于调节实体经济, 必须把虚拟经济纳入经济政策目标和调整领域。正确协调虚拟金融与实体经济发展的关键是把握好虚拟经济发展的“度”。才能两者兼顾, 达到双赢局面。
参考文献
[1]马春梅.谈虚拟经济与实物经济[J].中国新技术新产品, 2011;03
基于微博的虚拟人际传播机制研究 篇3
1 微博传播本质分析
在国内, 2007年5月, 饭否网作为第一家微博网站上线, 2009年8月, 中国最大的门户网站新浪网是第一家提供微博服务的网站, 2010年则被称为中国“微博元年”。到了现在, 普通网民都能够很自觉、自如的使用微博进行信息的交流。截止2012年6月底, 我国微博用户的数量已经达到2.7亿。
微博的传播机制, 就是基于微博的信息传播的形式、方法和流程等各个环节, 包括传者、传播渠道、传播媒介以及受者等所有构成的统一体。微博上的信息传播活动不是一种单纯的信息传播活动, 每个注册用户都是个人的虚拟主体, 这里综合了现实社会关系和虚拟社会关系两个层面, 是网民发展社会网络、获得社会资本的一种重要方式, 它也体现了网民的社会关系和这背后的价值的、心理的各种不同层面的文化认同由于微博传播更多的依赖社会网络这一传播基础, 因此, 微博客的人际传播的机制本质是以个人虚拟主体为中心的传播, 把人的社会关系引入到微博信息传播中, 同时社会关系也反过来影响信息传播效果。
2 微博客传播机制构成
2.1 微博中的信息的传者与受者
第一种人际关系类型是你和你关注的用户。一旦你关注了某人、某事, 你关注的用户就相当于传播者, 而你就相当于受众;在分类上, 你选择了不同信息领域的传播者, 而你又是不同类型信息的接收者。在微博里, 你可以自主选择自己感兴趣的名人、行业翘楚、社会热门话题……这个主动选择关注的过程就是你在微博里决定看到谁的信息、什么类型的信息的过程。第二种人际关系类型是你和关注你的用户。这些用户就相当于你的“粉丝”, 当别人关注了你, 你在微博里发的每一条信息、每一张图片, 或是每一个视频和话题都会展现在关注你的用户面前, 这时你是信息的传播者, 关注你的用户相当于受众。第三种人际关系类型是你和对方相互关注。这是比较亲密的人际关系, 可能是现实人际关系的延续, 一般来说, 你和对方用户熟悉。有人说这种人际关系不是虚拟的, 这里我们强调的是主体身份的虚拟, 并非关系的虚拟。在网络的人际传播过程中, 你们相互充当着两种角色, 你们可能是一方是传播者、一方是受众, 也可能角色互换。
这三种人际关系是微博客的核心特征之一, 用户人际关系灵活组成极大地扩大了网络中信息传播者以及信息受众的规模, 使得网络中的人际传播变得更加活跃, 并且增加了网络中人际传播的现实影响力。
2.2 微博传播内容
微博一向以短小灵活的内容著称。作为博客的一种变体, 用户发送的文本内容一般控制在140字以内, 可以添加表情符号、图片、音乐、视频短片等多媒体信息, 也可以“晒”与个人有关的新鲜事件或某种生活状态;另外, 对于一些热门话题或者感兴趣的事件可以发表个人的见解和观点, 参与社会互动。内容的选择上, 你也可以参加某一话题, 或者对某事件进行投票。微博用户的内容都是用户自己生产的, 以关注别人 (follow) 和被人关注 (fans) 的模式来形成一种新的人际交往关系, 组建自己群组和社区。
2.3 微博传播渠道
受众可以通过选择微博网站提供的“绑定”的服务, 使用手机、IM (即时通讯工具如QQ、MSN等) 、E-mail、web以及第三方网络客户端等方式向个人微博发布消息。从微博客的发送特性上来看, 微博客具备了4A的元素 (Anytime, Anywhere, Anyone, Anything) , 成为一种自由、流动的新媒体。
2.4 不同类型微博客用户使用行为分析
2.3.1 个人用户
不同性别的用户使用微博时关注内容和使用目的有很大差异。女性用户在朋友、社会名人、名人动态与观点等方面的关注度比男性更高, 显示出女性在使用微博上相对男性更关注朋友和名人。而男性则较多关注所在行业专家, 显示出男性在使用微博上相对女性更加关注与事业相关的内容。在使用目的上, 女性在使用微博上比较关注生活, 而男性则更关注事业发展, 在“交流工作、学习心得, 结交新朋友拓展人脉”这方面比女生更高。
2.3.2 企业用户
微博中的人际传播环境成为企业 (或者名人) 营销的重要场所。比如在新浪微博上, 大概有2500家企业获得新浪认证, 覆盖了汽车、餐饮休闲、影视娱乐、购物商城、房产、家居、航空公司、体育竞技、交通服务、金融服务等30多个行业。越来越多的企业与名人加入到微博这个人际传播环境当中营销自己, 距离的拉近与强大的互动使网络的虚拟变得更真实、更平易近人, 让企业或名人以极少的投入就能获得可佳的营销效果。
2.3.3 政府用户
微博凭借惊人的传播能力和影响力, 吸引了各级党政官员和机关团体开设官方微博, 2009年12月, 人民网的人民微博也成为继强国论坛之后, 成为又一个网络问政的新兴平台, 到2010年8月, 共有60多个政府部门在新浪注册官方微博。到现在为止基本上每个省市县政府都有自己的官方微博。各级政府官方微博, 成为官民沟通交流、分享最新时讯、讨论热点话题的重要站点。
3 微博中虚拟人际传播的新特征
与传统的人际传播和大众传播时代相比, 微博传播体现了自由意志;与其他社交网站, 微博在用户的人际距离远近合适, 微博有自己的新特征。
3.1“众神喧哗”走上“众生喧哗”时代
微博的人际传播是一种分裂式的, 多元化的传播, 这里每个人都可以自由的关注别人和被关注, 自由的生产内容, 每个人都说信息的传播者, 这不同于大众传播时代, 只有少数人、少数群体或者精英阶层处于传播巅峰对受灾进行一对多的传播。
3.2 身份游走在隐藏与暴露之间
微博用户的身份问题一直是争议最大的问题, 微博中大部分用户都隐瞒自己的真实身份, 只有名人, 精英阶层或者官方组织通过加V来表明身份。虽然微博用户隐瞒身份, 但是却乐于曝光自己热衷于在个人主页上袒露心迹, 公开生活隐私和思想。
3.3 虚拟又真实的人际关系
传统的人际传播建立在真实的基础上, 这样才能相互信任。而网络人际交往由于相互隔离, 决定了虚拟的特征。微博与一般的即时通讯媒介和论坛纯粹的匿名与虚拟不同, 与SNS社交类网站将人际关系拉到真实境地也不同, 微博的人际关系是一种虚拟与真实同时存在的关系。一方面, 你关注的, 或者关注你用户之中有你熟悉的、感兴趣的人或群组。这里还有偷偷关注和偷偷移除功能, 更加的人性化。网络的距离一定意义上也能为人际交往提供条件。网络的隔离性与匿名性“排除了相互牵连的可能性, 为交谈双方自由交流秘密提供了保障条件。
微博的虚拟人际传播对传统的人际传播理论是一种补充, 一种开拓。这种人际传播通过文字的方式在网络中进行, 有助于用户展现真实想法, 更能满足人的对不同类型人际交往的需求, 满足了交往的精神需求。不仅如此, 微博中人际传播打破了传统人际交往地缘、亲缘、业缘的界限, 使得用户可以脱离社会角色而单纯地就传播内容进行交往, 交往更加自由, 选择更多, 满足了人性化需求, 展示用户的个性特征。
参考文献
[1]梁赛楠.微博客受众媒介使用研究[D].上海:华东师范大学, 2010.
微虚拟化 篇4
近年来，社会经济的迅速发展导致人们对电能的需求日益提升，微电网以其污染少、效率高、可控性好等优点，受到越来越多的关注[1,2,3]。在实际运行中，微电网基于即插即用(plug and play)与对等(peer to peer)的控制思想和设计理念，不依赖通信，对每个微电源进行就地控制，以降低系统控制成本和增加控制的可靠性[4,5]。应用这种控制思想，下垂控制策略在微电网中得到了广泛的应用。
传统下垂控制方法是基于各并联逆变器的系统等效阻抗呈感性的，对线路的阻感比依赖性较大。然而实际中，微电网多位于低压配电侧，线路阻抗呈阻性或阻感性(R/X>>1)[6]，逆变器输出的有功功率、无功功率分别与频率、电压存在耦合关系，传统下垂控制方法不再适用[7]。目前，解决这一问题常用的方法是通过改变线路的阻感比[8]，使之满足传统下垂控制的要求，即在微电源的逆变器输出端口处串联一个大电感，但这必然会导致系统体积成本和损耗增加，总效率降低。
针对这一问题，文献[9,10,11]提出改变控制环节的网络参数使逆变器输出阻抗呈感性，使有功功率与无功功率解耦，以适应新的下垂控制策略，这导致了控制策略对网络参数的依赖性较大，而且实际上有功与无功也没有完全解耦。实际微电网的控制中，逆变器的控制处在微电源站内部，控制策略对网络参数的依赖以及对外部线路尤其是低压微电网的线路阻抗的忽略，往往会导致系统运行失稳与控制的不利。文献[12,13,14]引入了虚拟阻抗将逆变器的等效输出阻抗设计成阻性，能较好地适用于下垂控制策略，取得了较好的控制效果，但引入的虚拟阻抗会加大系统的等效阻抗，造成较大的电压降落，不利于供电质量的保证。文献[15]提出了“虚拟负电阻”的概念，增加负电阻以抵消系统阻抗中的阻性成分，降低功率耦合，同时也减少了电压降落，但其虚拟负阻抗的取值对计算要求较高，需要对微电网线路阻抗有较高的估算精度。
针对上述问题，本文将在低压微电网三相逆变器的控制策略中引入动态虚拟阻抗，以降低功率耦合，减小电压降落和环流，实现对低压微电网电能质量灵活而有效的控制。
1 下垂控制策略分析
传统下垂控制早期主要使用在高压微电网中，很小，可近似认为sin(28)，cos(28)1。即X>>R，θ≈90°，Z≈j X时，对应的功率表达式和下垂控制方程为
其中：Kp、Kq分别为有功/频率(P-f)下垂系数和无功/电压(Q-V)下垂系数；ωi*、Ui*、Pi*、Qi*分别为参考频率、参考电压、参考有功功率和参考无功功率。
上述控制只能适用于高压微电网中线路阻感比呈感性的状况，对线路的阻抗忽略不计，其上层控制管理系统给出的指令电压值固定不变，没有考虑线路阻抗及负荷的变动，而实际中微网尤其是低压微网的线路阻抗是较大的，负荷的接入和退出对电压波动影响较大，继续采用传统的下垂控制策略会导致系统不稳定，控制不精确，电压质量不高等问题。因此，对传统下垂控制策略进行改进是十分必要的。
为更好地提高低压微电网中分布式电源的利用率，目前对传统下垂控制策略进行改进多集中在通过选取合适的控制参数，减少系统阻性成分，降低系统功率耦合，减小系统阻抗对系统电能质量的不利影响[15]。
文献[16]在控制环节中引入了感性虚拟阻抗，改变了线路阻感比r(28)R X，但线路电阻仍客观存在，为减弱线路阻抗差异对并联均流的影响有一定效果，又提出对下垂控制策略进行改进。
因此，微电网多逆变器并联的改进下垂控制算法可以写为
通过调节下垂控制系数Kpω、Kqu和阻感比r，可分别实现对逆变器输出频率和电压幅值的瞬时控制。但由于不同逆变器的线路长度各异，不同电压等级连接线路对应不同的阻感比，线路阻抗在无法准确测量的情况下，存在很大的不确定性，而控制系统中设定的阻感比数值又需与实际匹配，且该控制策略下，线路电压降落的问题仍然存在。
2 动态虚拟阻抗控制策略
2.1 基本的虚拟阻抗控制策略
目前在微电网中接入虚拟阻抗的方法主要有两大类：一是通过改变逆变器的控制参数，控制调节逆变器的等效输出阻抗，改变微电网的系统阻感性以适应传统的下垂控制策略；二是在微电网逆变器中加入前馈控制环节，参照电压降落调节指令电压，达到模拟实际阻抗的作用。虚拟阻抗的接入，虽然改变了系统的阻感性，但其阻性成分的客观存在仍然会导致系统的功率耦合，忽略阻性成分的影响必然会减弱控制策略的控制效果。
目前对微电网逆变器控制策略的改进多在控制环节中加入虚拟阻抗(包括虚拟电阻和虚拟电感两部分)，改善线路阻感性，使Pf-QV下垂控制能够适用于阻性线路。
构造的虚拟阻抗表达式为
式中：Rv为虚拟电阻；Lv为虚拟电感。系统总阻抗包括逆变器的输出阻抗和线路的虚拟阻抗。在低压微电网中，有线路阻抗Zline=Rline+s Lline。
此时基于虚拟阻抗的阻感比表达式为
加入虚拟阻抗后逆变器等效输出阻抗向感性偏移，系统阻感比减小，降低了功率耦合，增加了控制策略的有效性，但虚拟阻抗会导致压降过大以及谐波放大，降低了电能质量。
2.2 基于虚拟阻抗的双环控制策略
并联逆变器控制采用基于虚拟阻抗的电压电流双闭环控制，基于虚拟阻抗的下垂控制为电压电流环提供了电压参考值。为了得到较好的电压调节特性，电压外环采用比例积分(PI)调节器，产生电感电流参考值，对电感电流的精度要求不高，所以电感电流调节环采用比例调节器，减少系统稳态误差，提高系统的供电质量和稳定性。
如图1所示，u*ref(s)为功率外环交流电压参考值，iG(s)为电流内环控制器传递函数，uG(s)为电压外环控制器传递函数，0u(s)为逆变器输出电压，L、C分别为主电路的滤波电感、滤波电容，KPWM为逆变器的基波脉宽调制比例系数，Zv(s)为虚拟阻抗，0i(s)为负载电流。
在图1所示的控制策略下，加入虚拟阻抗后的逆变器的输出电压为
其中：为逆变器等效输出阻抗，即
逆变器电压闭环传递函数为
在电压电流双环控制中加入虚拟阻抗，改变了阻抗比，增加了对电压、电流环的控制，但仍然没有减小系统的电压降落，这对于输出的电能质量产生了不利影响。
2.3 基于电压降落的动态虚拟阻抗的设计
为了提高负荷供电质量，减少电压降落和环流对电能质量的影响。本文提出动态虚拟阻抗的解决方法。
系统总电压降落为
为保证供电质量，减少系统电压降落和环流，参考式(11)，设动态虚拟阻抗值为
式中：ΔE为系统在微电网负荷侧采样点的电压幅值与逆变器指令电压间的差值；0i(s)为负载电流。随着母线电压、电流的实时采集，虚拟阻抗在动态虚拟阻抗环的作用下，不断自适应地调整取值。将新的虚拟阻抗值代入到式(11)中，计算可得电压降落参考值ΔU，由此可得逆变器新的指令电压值为
在独立运行的微电网中，投入运行时，先给微电网控制环节的指令电压赋值Uref1，同时采集微电网中负荷侧的母线电压，引入负载电压反馈，提高指令电压数值，形成新的指令电压。
此时，逆变器的输出电压相对升高，系统的供电电压将持续维持在正常范围内，克服了对引入虚拟阻抗之后对电压降落的影响。随着虚拟阻抗数值的变化，微电网中的系统阻抗比也在发生变化，本文采用的改进型下垂控制策略，同时考虑了动态虚拟阻抗对系统阻感比的影响以及指令电压的赋值变化，相比于传统的下垂控制策略，在减少电压降落，保证供电质量的同时，能够对微电网进行更好地控制，减小环流。
3 仿真及实验验证
本文基于Matlab/Simulink仿真平台建立了如图2所示的基于动态虚拟阻抗的微电网逆变器多环控制框图，以验证所提控制策略的有效性。其他参数两逆变器均相同，仿真参数见表1,f=50 Hz,fs=10 kW,Pload=10 kW,Qload=3 kvar。
图3为加入动态虚拟阻抗前后并联逆变器输出电压对比图。加入动态虚拟阻抗前，逆变器输出电压幅值约290 V，而系统给定的额定电压为311 V，电压降落明显，而加入动态虚拟阻抗后，逆变器输出电压幅值约310 V，表明动态虚拟阻抗减少了由线路阻抗引起的电压降落，为提高负荷供电电压质量提供了保障。
图4为加入动态虚拟阻抗前后逆变器之间的环流对比图，由图4(a)和图4(b)可以看出，加入动态虚拟阻抗前，逆变器之间的环流为0.3 A左右，而加入动态虚拟阻抗后的逆变器间的环流为0.05 A左右，环流明显得到了更为有效抑制。
如图5所示，当逆变器输出阻抗呈阻感性时，加入动态虚拟阻抗后的下垂控制策略下，系统频率趋于稳定的速度更快，系统能更快地进入稳态运行。由此可见，加入动态虚拟阻抗之后，下垂控制在频率调节时效果更优。
逆变器输出阻抗呈阻感特性时，加入动态虚拟阻抗前后2台逆变器输出有功功率和无功功率对比图如图6和图7所示。加入动态虚拟阻抗前的有功和无功均分效果不好，稳定性不佳，而加入动态虚拟阻抗后的控制策略在0.01 s时就已进入稳定控制，说明加入动态虚拟阻抗后，控制策略能较好地实现有功功率和无功功率的均分。
4 结论
(1)采用动态虚拟阻抗可使低压微网中并联逆变器的系统阻抗呈可调节性，在加强对功率的控制的同时减小了系统电压降落，较好地解决了功率的合理均分问题，且环流得到了有效抑制。
(2)考虑阻感比的改进下垂控制策略，在加入动态虚拟阻抗之后，降低了对线路参数的敏感度，反馈环节使功率控制器具有恒压恒频控制性能，减小了微网系统控制的复杂度，缩短了系统运行趋于稳定所耗时间。
微虚拟化 篇5
1 微程序控制器的基本结构
微程序控制的基本思想是仿照通常解题的方法,把操作控制信号编成所谓的“微指令”存放到一个只读存储器里,当机器运行时,一条一条读出这些微指令,从而产生全机所需要的各种操作控制信号,使相应部件执行所规定的操作。基本构成包括控制存储器、微指令寄存器、微地址产生逻辑等组成。
2 微程序控制器虚拟实验设计思路
Tec-xp实验设备的微程序控制器实验支持两种工作方式:11010(即:单步、手动置指令、微程序控制器、联机、16位机时)和00010(即:连续运行程序、微程序控制器、联机、16位机),虚拟实验也按照这两种工作方式设计。在前一种工作方式下,借助模拟机箱上的指示灯可以查看某一条指令的微程序执行的过程;在后一种工作方式下,可以启动模拟监控程序,运行一段程序,查看多条指令的执行结果。
在单步方式(11010)下,设计了Tec-xp实验设备上的所有按键及电源指示灯、微程序灯、查看微指令执行顺序的指示灯等。这部分的核心问题是确定每次START按下,执行哪条微指令,需要重点设计START按键的响应函数。主要依靠节拍和控制变量实现,多数微指令都对应节拍,在特定的节拍下执行特定的功能。状态编码为0010和0000两个节拍完成读取指令的功能,公用于所有指令;A组指令将进入0011状态的节拍,用1步完成寄存器之间的数据运算或传送;B组指令将进入0110状态的节拍,再经过0100的节拍,用2步完成1次对主存储器或IO设备的读写操作;C组指令将进入0110状态的节拍,再经过0111,0101状态的节拍,用3步完成2次内存储器的读写操作;D组指令,将进入0110状态的节拍,再经过0100、0111、0101的节拍,用4步完成2次内存储器的操作。因此确定了节拍就确定了当前应执行的“一组”指令,在START按键的响应函数中要调用一个设置节拍的函数ProcessCLK()。在一组指令中如何选出一条执行的指令呢?指令是通过16位数据开关输入的,在其响应函数中,调用ReSetDataCtrl()函数,设置48条指令数组CurAR[48]对应的元素为1。在START按键的响应函数中调用函数SetVariable0(),设置控制变量的值。因此,通过三个函数准备好节拍和控制变量,在START按键的响应函数中检索节拍和变量的值执行唯一正确的微指令。
在连续方式(00010)下,要调用联机监控程序,就是对应Tec-xp设备的“汇编语言”,它与计算机的“汇编语言”不一致,要进行重新编写实现,在VC++中可直接调用。监控程序要处理Tec-xp设备发送的消息,比如:连续按RESET和START按键启动监控程序、工作方式改变、停止执行当前的监控程序等,通过进程间通讯实现。这里简单介绍一下,在VC++中,进程通讯是通过发送消息实现的。VC++中允许用户自定义消息,形式为:#define messagename USER+x,x取大于或等于5的值。发送方使用函数SendMessage(messagename,0,0)发送消息,接收方通过消息映射添加消息响应函数,在其中添加处理消息的代码。
此外,各种操作之间存在相互制约的问题。一是在两种工作方式下,按键执行的功能不同,对按键进行处理时,很重要的一点就是要判断工作方式,如对于START按键,在11010方式下,每按一下,执行一条微指令,而在00010方式下,若之前按了RESET按键,重启监控程序,否则不执行任何操作。二是操作执行的先决条件,如连续按下RESET和START按键,是否重启监控程序,要判断电源是否打开,工作方式是否为00010。因此设置了一些标识变量,标识电源、工作方式、START、RESET等。在程序中,通过判断这些变量,实现各按键间的相互约束。
3 微程序控制器虚拟实验设计程序
程序是交互式程序,通过各按键的响应函数实现。具体如下:
1)监控程序按键响应函数
若监控程序界面未打开,则打开;否则,不执行任何操作。
2)电源开关的响应函数
当电源打开时,电源标识PowerFlag=true,电源指示灯亮,调用函数ReSetBlackCtrl(),设置工作方式。若工作方式WorkType=4,调用函数ReSetDataCtrl(),确定输入指令,输出状态提示文字“电源已经接通,可以开始试验了,请设置相关的控制开关及数据开关”。当电源关闭时,标识PowerFlag=False,所有指示灯灭,此时需要判断工作方式,若WorkType=4,调用函数InitVariable(),恢复变量初始值;若WorkType=2,监控程序窗口打开,判断监控程序运行标识RUNNING,若为真,则向监控程序发送消息,停止其运行,并输出状态提示文字,“电源已断开,如果要重行试验,请拨通电源,否则,点击右上角的红?关闭该实验系统!”。
3)控制开关、数据开关成批处理函数
标识C_Bkbutt[5],C_Redbutt[24],D_Button[16]相应置0或置1,据标识设置图标。
对于五个黑色控制开关,若PowerFlag=True,调用“设置工作方式”函数ReSetBlackCtrl()。若WorkType=2,输出“工作方式为:连续运行程序、微程序控制器、联机、16位机”,如果监控程序窗口打开,检测监控程序运行标识RUNNING,若为真,则向监控程序发送WM_STOP消息,停止其运行;若WorkType=4,输出状态提示文字“工作方式为:单步、手动置指令、微程序控制器、联机、16位机”;WorkType为其他值时,输出“工作方式与微程序控制器试验不对应,请选择正确的工作方式"。
对于16位数据开关,若PowerFlag=ture,调用函数ReSetDataCtrl(),确定输入指令,设置其对应的微指令执行时的状态提示文字。
4)RESET按键响应函数
如果PowerFlag=true,判断工作方式,若WorkType=4,则将变量“清零”,标识RESET=0,输出状态提示文字“清零”操作已完成,请继续试验”;若WorkType=2,监控程序窗口打开,判断监控程序运行标识RUNNING,若为真,则向监控程序发送“复位”消息WM_CLEARR,输出状态提示文字“复位”操作已完成,请继续实验”,将RESETFLAG设为true。否则,不执行任何操作。
5)START按键响应函数
如果PowerFlag=true,判断工作方式,对于“11010”工作方式,解释执行指令的每条微指令对应一个节拍,根据当前节拍和指令判断应执行哪一条微指令。不同微指令的有效执行,取决于一组控制变量。先调用ProcessCLK(),获得当前节拍,再调用SetVariable(),根据节拍,设置控制变量,最后根据节拍和控制变量选择微指令执行。
对于“00010”工作方式,若监控程序窗口已打开,RESETFLAG=TRUE,RUNNING=TRUE,发送WM_STOP消息,停止当前运行的监控程序,发送WM_START消息,重启监控程序,若RUNNNING=FALSE,则不发送WM_STOP消息,输出状态提示文字“操作失败,先按下RESET,再按START,才能启动监控程序”。如果监控程序程序窗口未打开,则输出“操作失败,监控程序窗口未打开,请按左上方的“监控程序窗口”按键”。其他工作方式不予处理。
START按键响应函数流程图如图3所示。程序代码省略。
4 结束语
为了适应实验教学的需要,我们重点研究了计算机组成原理虚拟实验的实现方法,以满足教学、实验的需要。实践证明,计算机组成原理运算器虚拟实验的开发,不仅使学生不受时间、空间的限制,而且可以方便地帮助学生加深对微程序控制器原理的理解,提高了学习兴趣。虚拟实验室的研究及其进一步实现是非常必要的,这也是摆在计算机科学与技术教育工作者面前的一项重要的工作。
参考文献
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[6]Andreas S,Venkatraman A.Interactive Online Undergraduate Laboratories using J-DSP[J].IEEE Transactions on Education(S0018-9359),2005,48(4):735-749.
微虚拟化 篇6
与微软正面交锋索尼不同,Facebook推广Oculus Rift虚拟现实头盔技术,就相对显得低调得多了很多。
Project Morpheus:与操控相关
与介绍PS4等游戏主机的风格略显不同,索尼宣传Project Morpheus虚拟现实头盔时更简洁、更直接。
据了解,索尼本次E3大会推出了3款不同风格的试玩游戏样片,每款游戏都拥有不同的界面和操作风格,索尼希望以此向外界展示虚拟现实头盔更加多元化的使用体验。这种做法Rift本次E3也在借助了现有的硬件设备。与此同时,尽管推出了所谓的“新款”,但Oculus Rift的佩戴感觉依旧有些紧绷——感觉跟戴了滑雪护目镜一样。虽然与其今年3月在游戏开发者大会上的做法不谋而合,但事实证明,玩家和业内人士依旧乐此不疲。
先是从一款古堡类游戏开始,索尼采用了与自家体感控制器Play Station Move操控相结合,让玩家充分体验了一把“高仿真操作+精准深度感知”的游戏感受。随后,在所有虚拟现实头盔技术都青睐的《星战前夜(Eve Valkyrie)》游戏里,索尼再次引入了其新款Dual Shock 4操作手柄。而在最后推出的一款实时竞速类游戏中,CNET特约科技记者Scot Stein通过自己的亲身经历给出了这样的评价:“让我有点儿恶心——车速太快了”。
可以这样说,虚拟现实头盔+操作手柄——索尼本届E3双管齐下的意图实在是太明显不过。
Oculus Rift:与体验相关
与索尼的Project Morpheus很像,Oculus
Oculus Rift最大的特点当属其画面展示效果:更加流畅,尤其在运动中,其表现效果更完美,延迟很低,且视野更加开阔。与Project Morpheus一样,Oculus Rift同样采用了诸如《星战前夜(Eve Valkyrie)》、《Super Hot》等经典游戏试玩样片来展示动作效果。然而,Oculus Rift本次亮点却要归功于一款名叫《Lucky's Tale》的小游戏样片:作为一款传统3D类硬币收集游戏,玩家在佩戴虚拟现实游戏头盔后,可身临其境地跳跃障碍物、跨过沟渠,同时操作自己的“战友”进行腾空等一些列高难动作,然而与此前不同的是,玩家可以在游戏中观察整个游戏世界——用户可回头看已经通过的游戏线路,亦可抬头望“天”,体验一下漫天金币的天空是什么样。
有一种“我玩故我在”的感觉,让传统游戏变得有新意,虚拟、现实“傻傻分不清“,Oculus Rift这次是做到了。
索尼VS Facebook
近几年被苹果、三星压得喘不上气的索尼公司,游戏市场似乎是其唯一能挺直腰板的领域。对于Project Morpheus虚拟现实头盔,索尼本意想借此再拓游戏市场,但半路杀出个财大气粗的Facebook收购了Oculus Rift,这着实让索尼不好受了一把。
“拼的不单单是一家索尼,还要考虑到索尼整个游戏业务,事实上他们还涉足电影电视”Frank Magid Associates研究公司高级副主席Mike Vorhaus认为,尽管业内普遍看好虚拟现实技术未来在其它生活领域的应用,但视频游戏仍毫无争议地是其进入主流视野的“先锋军”。而索尼在游戏市场的优势地位,将为其率先推广这一技术带来优势。
索尼CEO平井一夫表示,虚拟现实技术能利用索尼电影电视部门的影响,吸引更多非游戏用户,但前提是,PS系列游戏机用户达到一定的基数。据了解,自2013年11月正式发售,PS4销量已超700万台,全球PS设备更已突破1亿部。
相比之下,Facebook就略显先天不足。
尽管Oculus去年E3大会的表现令人惊艳,Facebook CEO马克·扎克伯格在收购之后称赞其“将为人们带来全新的体验”,但反社交性仍然是其难以融入主流市场的首要问题。
美国著名游戏开发商Take-Two Interactive公司CEO Strauss Zelnick认为,Facebook对虚拟现实技术的定位有待商榷,“它是反社交的一种技术,但我们并不会反对其在游戏领域的发展……毕竟你更愿意跟你的小伙伴肩并肩坐在一起,玩一款有趣的游戏,而不是跟虚拟的遥远的人,不是吗?”
微虚拟化 篇7
一、网络伦理意识概述
西方一些学者认为网络的社会伦理包括网络伦理原则、网络道德规范、网络礼仪三个方面, 指出网络的社会伦理是基于网络信息技术的新型伦理关系, 以及对人和各种组织提出的新型伦理原则和规约。网络伦理与传统伦理相比尽管有着新的表现形态, 但不能脱离现实社会去理解。就伦理行为主体而言, 网络伦理危机也是现实社会人性的危机。网络伦理的出现是社会发展的必然产物, 也是传统伦理的发展与更新。网络的社会伦理研究在西方发达国家尤其是美国, 起步早, 发展快。不同学术领域的学者对网络环境中出现各种伦理问题都在快速做出反应。
网络伦理意识是网络伦理的主要构成部分。网络伦理意识养成的过程, 实质上就是将网络伦理的观念和理论内化为网络活动者自我道德意识, 并指导其实践的过程。需要指出的是, 网络伦理意识不能代替网络活动中的道德行为实践, 也就是说, 虚拟自我具有网络伦理意识并不等于他会把网络伦理的原则应用到实践中, 因为道德行为的养成需要虚拟自我逐渐将道德意识转化为道德情感, 从而由道德情感形成道德实践。因此, 网络伦理意识养成过程, 就是要通过一定的途径使虚拟自我获得网络伦理意识, 并使这种意识上升为一种道德情感, 从而指导其网络实践。网络伦理意识的养成不仅需要虚拟自我具有网络伦理意识和情感, 也需要社会道德环境的影响, 以及相关法律的保障。可见, 网络伦理意识养成是道德自律和他律的结合, 公德与私德的统一, 是两者共同作用的结果, 缺少任何一方面都会对网络伦理意识的养成有所影响。
二、自律与他律的结合
在历史上, 康德首先提出了道德自律与他律, 以此说明两种对立的道德规范的来源。康德用自律表示以自己的善良意志按自己颁布的道德规律行事, 用他律表示服从于自身以外的权威与规则的约束。 (朱贻庭2002) 马克思从人类精神的角度来谈论道德自律, 把自律当作人类社会整体的内在制约和人类理性的把握。 (马克思恩格斯全集1956) 现代意义上的道德自律是自律和他律的统一, 是主体的一种自我立法、自我约束, 体现了主体的人格尊严和道德觉悟。 (肖永梅, 罗萍2006)
微时代技术带来的虚拟社会, 同样需要道德的约束。一方面, 在PC机为代表的传统网络社会所形成的道德规范, 可以作为构建微时代网络道德的基础, 基于道德自律和他律的理论分析同样适合于微时代网络社会;另一方面, 由于微时代网络社会照传统网络社会传播信息更加快捷、隐蔽、碎片化, 以及网络技术的社会应用效果在短时间内还不能完全确定, 所以其伦理评价和道德行为规范也在不断变化之中, 建立有效的外在调控系统更加不易。因此, 培养虚拟自我的道德自律, 建立内在的调控机制, 就显得更为有效。
因此, 在微时代技术带来的虚拟世界道德规则还不完善的情况下, 需要借鉴现实社会以及传统网络社会的道德他律的原则与方法, 与虚拟自我的道德自律结合, 来实现网络伦理意识的养成。在他律难以贯彻的虚拟世界里, 自我约束、做到慎独就显得尤为重要。因此, 数字化时代的先知埃瑟·戴森强调的:“网络给我们提供了一个掌握自身命运, 在地方社区和全球社会中重新定义公民身份的机会。它也把自我治理、自我思考、教育后代、诚实经商以及同其他公民一起设计我们身份中所应遵循的规范的责任交给了我们”。 (埃瑟·戴森1998)
三、公德与私德的统一
在中国历史上, 梁启超第一次把道德区分为“公德”与“私德”, 他在《中国道德之大原》一文中谈到:“自主观之动机言之, 凡德皆私德也。自客观影响所及而言之, 凡德皆公德也。” (王德峰1995) 李泽厚对道德的管辖范围和儒学思想资源进行, 试图让“私德”与“公德”、“内圣”与“外王”各得其所。 (李泽厚1998)
微时代技术带来的虚拟生活已成为自我存在的一个必不可少的部分, 越来越多的人沉溺其中不能自拔。因此, 培养良性的虚拟自我意识迫在眉睫, 这就需要发挥公德与私德的调控作用。公德对虚拟生活的管理是必不可少的, 但微时代虚拟生活的更加隐匿性、发散性又决定了公德的管理会受到极大的限制。因此, 柔性的私德调控更加符合微时代虚拟生活的特征。因此, 充分运用私德的力量、发挥私德的内在控制机制, 是更为理性和现实的作法。
培育微时代虚拟自我的网络伦理意识, 需要将“公德私德化”, 即公德内敛于己即为私德, 虚拟自我能够自觉遵守公德, 并加以内化, 那么公德即转为私德, 这就要加强虚拟自我主体性的培养。独立人格是公德形成的前提和基础, 它使虚拟自我意识到, 任何侵犯公共利益的行为就是侵犯网络主体个人利益的行为, 理应受到公众唾弃, 只有这样公德才会在潜移默化中逐渐形成。因此, 在培养虚拟自我私德的过程中, 渗透公德意识, 使公德和私德成为虚拟自我的内在品质, 逐渐实现网络伦理意识的养成。
四、结语
凡是现实生活中自我所遇到的和即将遇到的各种伦理问题、道德矛盾, 微时代网络空间中都有, 并且由于网络空间“虚拟现实”的特殊之处, 这些问题和矛盾极有可能放大, 成为现行社会伦理规范甚至法律秩序难以调节和整合的社会顽症。而这些伦理问题不是靠原有网络伦理规范可以解决的, 在这一领域中有许多新问题、新情况, 需要以新的视角和原则来处理。这就需要对原来的网络伦理原则进行适当调整, 以适应当下的新情况。微时代下的网络伦理问题研究, 从根本上就是对网络中的“真”与“善”的研究。网络世界中的存在是虚拟的, 但网络世界所反映的社会关系是真实的。网络世界中同样存在“善”与“恶”的较量, 因而, 网络环境下的社会伦理问题是现实社会伦理问题中不容忽视的组成部分。对微时代网络伦理的研究将有助于网络环境下新出现的一些社会伦理问题的治理和解决, 为建设和谐、健康、蓬勃向上的网络文化做出贡献。
摘要：微时代的来临, 网络伦理问题更加突出, 因此需要培育虚拟自我的网络伦理意识。网络伦理意识养成的过程, 是将网络伦理的观念和理论内化为网络活动者自我道德意识, 并指导其实践的过程, 需要通过道德自律和他律结合, 公德与私德统一来实现。对微时代网络伦理的研究将有助于网络环境下新出现的一些社会伦理问题的治理和解决, 为建设和谐、健康、蓬勃向上的网络文化做出贡献。