CPU设计实验是计算机组成原理等硬件课程的核心实验,但是由于硬件实验的种种缺陷,造成了实验效果不理想,加之目前CPU虚拟实验平台还比较缺乏。针对这种现状,本文构建了一个CPU虚拟实验平台。它能弥补硬件实验的缺点,对于提高微机教育教学和实验水平,以及开展CPU和微机系统研究和应用开发,均具有实际意义。在对CPU实验的特点和基本原理进行深入分析的基础上,本文提出了一种基于组件的中央处理器虚拟实验平台(CPU_VLAB)的设计模型和实现方法。CPU_VLAB采用Java语言实现,具有良好的平台无关性;以JavaBean组件技术开发CPU的芯片设备,并提出了基于真值表填充算法的组件自动生成策略来扩展组件库,极大地提高了软件的重用性和扩展性;结合多线程技术的wait、notify机制,以及锁的同步控制技术,提出一种组件分类触发调度机制,有效的解决了具有复杂关系的组件之间的调度运行问题,保证了微命令的有序执行;最后,采用Java Swing技术和双缓冲技术将实验数据无闪烁地实时展现,提高了实验的成功率。与已有的CPU_VLAB相比,该实验平台不仅在通用性、自主性和可重用性等方面都有较大的提高,而且具有良好的可交互性,同时CPU_VLAB的组件调度机制为开发计算机硬件类课程虚拟实验平台提供了参考。实验应用结果表明:在此平台上,学生能够设计出CPU的结构,并能自行设计微程序系统进行验证,进而巩固对CPU工作原理的深入理解,大大提高了学生的实践动手能力和创新能力。本文最后对平台实现过程中的研究与开发工作进行了总结,并阐述了将来进一步对该系统进行扩充与完善的一些工作。