基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統設計

王小春

摘? 要： 針對傳統的數學實驗室輔助管理系統響應性能差的問題，提出基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統設計。系統硬件主要包括XC5VLX110T器件和TMS230C6678D器件電源電路設計。系統軟件由賬戶管理模塊、系統管理模塊、數學實驗課程模塊和網絡交流模塊組成。軟、硬件結合完成基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統的設計。實驗在TURBOC 集成開發環境下完成，分別測試所設計和傳統兩個系統的響應性能。實驗結果顯示，所提系統的HTTP頁面響應時間、用戶并發量和數據庫事務響應時間均已通過設計要求。由此說明，基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統的響應性能更優，且符合設計需求。

關鍵詞： 數學實驗室; 輔助管理; JSP技術; 系統設計; 響應性能; 系統測試

中圖分類號： TN919?34; TP78.6? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2020）14?0059?03

Design of mathematics laboratory assistant management system based on JSP technology

WANG Xiaochun

（Taiyuan Normal University， Jinzhong 030619， China）

Abstract： A design of mathematics laboratory assistant management system based on JSP technology is proposed to improve the response performance of the traditional mathematics laboratory assistant management system. The design of the system hardware structure is mainly includes the design of the power circuit of the XC5VLX110T device and TMS230C6678D device. The system software is composed of the account management module， system management module， mathematics experiment course module and network communication module. The design of assistant management system of mathematics laboratory based on JSP technology is completed in combination of the software and hardware. The experiment was accomplished in the TURBOC integrated development environment. By testing the response performance of the designed system and traditional system， the experimental results show that the HTTP page response time， user concurrency and database transaction response time of the system have passed the design requirements. It proves that the response performance of the mathematics laboratory assistant management system based on JSP technology is excellent and meets the design requirements.

Keywords： mathematics laboratory; assistant management; JSP technology; system design; response performance; system testing

0? 引? 言

計算機實驗室教學環節最為常見的問題有：第一，實驗內容只能選一些固定模式的例題，導致教學內容與進度完全脫節，學生在數學實驗課操作過程中會很茫然;第二，數學實驗室內容保存問題，一般電腦會安裝一個自動還原系統以保護上機環境，如學生操作不當就會導致電腦關機，清空已完成的實驗內容。課上教學時間有限，花費精力解決系統問題將嚴重影響課堂效率[1]。

傳統的數學實驗室輔助管理系統主要研究對象是實驗室，在一定程度上限定了系統的使用范圍。為了解決上述問題，本文提出基于JSP技術的數學實驗輔助管理系統。該系統可以有效完善實驗教學環節，提高學生對上機操作的興趣。利用JSP技術尋求一種適合數學實驗室輔助管理系統的技術方法，JSP技術的代碼可以加快系統開放速度。軟件利用JSP技術建立客戶端和數據庫之間聯系，實現數學實驗室輔助管理信息的傳遞和存儲功能。在硬件設計上，為確保系統穩定工作，設計XC5VLX110T和TMS230C6678D的器件電源電路。功耗要求做重點分析。為驗證所提系統的有效性，設置對比實驗，對比傳統系統和基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統的性能。

1? 硬件結構設計

1.1? TMS230C6678D電源電路設計

基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統電源設計方案如圖1所示。

采用Smart Reflex技術調整TMS230C6678的內核電源范圍，調整DSP內核電壓，降低靜態功耗。TMS230C6678有4個VCNTL接口。當DSP在執行不同任務時，可以使用Smart Reflex技術保持系統穩定性[2]。在本次設計中，CVDD電源需要6 A電源輸出，為此，選用TI公司的專用電源PTH08T240W 。PTH08T240W動態功耗可以產生0.9～1.1 V電壓。PTH08T240W支持4.5 V的輸入電壓，以及0.69 V 可調節電壓。圖2為CCDV電源電路設計圖。

圖2中的DSP_VID是DSP配置的接口。MOS管可以關閉PTH08T240 W電源模塊VADJ引腳。將引腳之間不同電阻[RSET]的電壓控制在0.9 V左右[3]。在設計電路時，通過R419和R423并聯電阻實現CVDD可調用電壓的輸出[4]。具體輸出情況如下：

1） 支持4.5 V輸入電壓，最大電流輸出可達10 A。

2） 根據圖3 PTH08T240 W電源模塊與SNS_N引腳之間關系控制輸出電壓，應用補償算法得出表1。

3） 連接SNP_P和SNP_N，再補償內部調節電路，從而得到最合適的電源輸出[5]。

1.2? XC5VLX110T電源電路設計

針對FPGA內部特定時鐘資源設計，內部特定時鐘資源包含兩個DCM，可實現時鐘頻率合成和相移等功能[6]。XC5VLX110T的片外時鐘資源有全局時鐘和區域時鐘兩種。每個Virtex?5包含15個全局時鐘輸入，在控制整個FPGA上的I/O時鐘和CMT時鐘時，要先驅動邏輯信號，并將每個時鐘作為單端時鐘輸入。FPGA時鐘獨立于全局時鐘網絡，是以單端方式驅動連接到區域中的每個觸發器[7]。

I/O時鐘是第三種時鐘控制資源，適用于局部化I/O串行器。例如，GTP_ DUAL模塊的時鐘單元見圖3。

為滿足XC5VLX110T FPGA時鐘要求，采用有源晶振實現FPGA所需要的單端時鐘要求，如表2所示[8]。

FPGA配置電路設計，按照FPGA加載配置數據模式將被動加載數據分成主模式和從模式[9]。主模式：在FPGA上電后要主動將片外配置數據加載到SRAM當中，在整個配置過程中，均由FPGA控制。從模式：將外部處理器作為主器件，主器件與主模式工作原理相同，但主器件僅有一種并行模式[10]。設計XC5VLX110T和TMS230C6678D的器件電源電路，完成基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統的硬件結構設計。

2? 軟件功能設計

利用JSP技術建立客戶端與數據庫之間的聯系，系統開發工具選用JBuilder，Dream Weaver 2004，操作系統選用Windows 2000 Server。Windows 2000 Server具有可移植性和可靠性[11]。

數學實驗室輔助管理系統由三個模塊組成。基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統總體架構見圖4。

圖4的賬戶管理模塊有注冊、修改信息和權限設置等功能。實驗計劃管理模塊主要負責協助系統管理員完成實驗計劃的審核和合理分配。用戶查詢模塊是負責向學生提供實驗內容和實驗時間安排等信息的查詢服務。數據庫模塊主要負責增強系統安全性[12]。系統管理模塊是負責管理學生和教師登錄等基本信息。數學實驗課程模塊主要負責發布和管理教師及學生在實驗當中使用的內容，教師要輸入教師賬號和密碼，登錄系統界面，發布搜集的實驗題目內容。這些實驗資源必須要有唯一實驗編號，以此區分不同實驗項目[13]。學生要想登錄系統界面，就需要輸入學生賬號和密碼，登錄系統界面，這樣就可以查看教師發布的數學實驗題目。操作流程見圖5。網絡交流模塊是一個獨立的模塊，可以脫離出其他功能，也可以改善學生和教師的交流形式。網絡交流模塊提供了留言和在線答疑兩種交流模式。由此，完成基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統的軟件功能設計。

3? 實驗分析

為驗證所設計系統的合理有效性，設置對比實驗，測試傳統的數學實驗室輔助管理系統和本文系統的響應性能。

3.1? 實驗環境

實驗在TURBOC 集成開發環境下完成，系統軟件選用Java作為系統開發平臺，SQL Server 2000、Dreamweaver為開發工具。系統硬件在服務器端Intel酷睿i3下完成。

3.2? 實驗結果

傳統系統和本文系統的響應性能測試結果見表3。

由表3可知，采用本系統的HTTP頁面響應時間小于1 s，系統用戶并發量大于1 000，數據庫事務響應時間小于1 s，且實驗結果均顯示通過。采用傳統系統的HTTP頁面響應時間小于1 s，系統用戶并發量大于1 000，數據庫事務響應時間小于1 s，實驗結果均顯示未通過。由此可見，所提系統響應性能更優，且符合設計需求。

4? 結? 語

本文通過JSP技術設計數據庫，構建了基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統。該系統具備權限設置、修改和查詢等功能，并通過對軟、硬件的優化設計結合完成了基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統設計。對比實驗結果表明，所提的基于JSP技術的數學實驗室輔助管理系統的性能更好，且符合設計需求。

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