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视信号的实时数据.为了满足用户的不同需求,系统提供0.5s、1s、2s三种刷新频率.系统可以根据用户选择的刷新频率对主界面进行更新.这部分主要涉及定时器的使用.

4）处理用户交互消息.

系统需要对用户的交互消息进行处理,主要为鼠标消息,包括运行模式的切换、仿真的开始与结束、加载历史数据包文件等.这部分涉及所选编程环境下的消息响应机制问题.

3.2.2数据处理

系统在运行过程中,需要对数据包进行接收、解析和存储,还要为曲线绘制提供原始数据,因此需要设计一个专用的数据结构.

1）接收网络数据包.

在监控模式下,系统既要处理主界面信息,又要通过网络接收数据包.为了避免“漏掉”数据包,系统必须对网络持续进行监听.如果主线程将大量时间用在网络监听上,势必无法对用户的交互做出及时响应.因此,需要将数据包的接收放在一个单独的线程中.这涉及操作系统进程管理的相关概念,是多线程程序设计技术的典型应用；也涉及网络通信技术,需要了解网络通信协议等相关知识.

2）解析数据包.

在接收到数据包后,需要将数据包内的数据进行解析,获得数据包内的数据,将最新的数据更新至系统对应的变量中,以供实时显示.解析数据包涉及网络通信程序设计技术.

3）保存原始数据包.

系统要求有回放功能,因此需要将接收到的数据包写入文件,进行永久保存.数据包的保存有两种方式：解析后按段保存和作为整体进行二进制保存.第一种方法耗时,需较大工作量.第二种方法简便,工作量小.显然第二种方法更适合本系统.由于系统必须适应两种类型的数据包,因此,进行数据保存时,采用以形参类型为区别的方式进行同名函数的重载,实现两种类型数据包文件的存储.这部分功能涉及C++面向对象程序设计中的重载技术以及文件操作技术.

4）读取数据文件,获取数据包.

在回放模式下,系统不再对网络进行监听,不进行数据包的接收,需要通过读取之前保存的原始数据包文件获得数据包.原始数据包文件保存的是二进制形式的数据包,系统每次读取之后需要对数据包进行解析,这与接收到数据包的过程是一样的,不同之处在于回放过程不再需要将数据包进行保存.这涉及C++面向对象程序设计中的文件操作,同时,通过监视模式下的多线程程序设计与回放模式下的单线程程序设计的对比,使学生真切感受并理解多线程程序设计技术及其应用场合等.

5）共享数据.

系统嵌套了曲线绘制模块,因此,数据处理与曲线绘制之间需要有一块共享数据内存.在收到数据包并解析后,马上将有用的信息写入该共享内存.写入操作由数据包接收线程处理,读取操作由主线程内的曲线绘制模块完成,因此,需要对两个线程进行同步.这涉及数据结构的设计和操作系统的同步与互斥.

6）快速查找.

系统支持大数据量下的仿真监视,对数据的快速查找有较高的需求,因此,需要设计支持快速查找的哈希表数据结构,包括哈希函数的确定、冲突的解决等,这涉及数据结构的哈希表技术.

4.结语

“实时仿真监视系统”案例,涵盖了软件工程、c++面向对象程序设计、算法与数据结构、操作系统和网络通信等计算机软件技术基础课程及其先导与后继课程的知识点,是一个与学生所学专业密切相关的实际应用系统,容易引起学生的兴趣,也容易被学生理解和接受.这样的案例既与教学目标相吻合,又便于教师驾驭和把握.

从学生反馈的情况看,学生普遍认为,案例教学法方式新颖,实时仿真监视系统案例与专业基础结合紧密；能引导学生积极思考,提高学生的学习兴趣以及分析问题和解决问题的能力.该案例在教学过程中取得了明显的教学效果.

计算机软件技术基础课程的案例建设参考属性评定
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