在DEVS中，模型的功能执行通过抽象仿真器实现，抽象仿真器是一种算法描述，用以说明如何将指令隐含地传给模型以产生模型的行为，负责收发消息，调用模型的转移函数，修改本地的仿真时钟。抽象仿真器与模型之间是一一对应关系。

2  虚拟实验系统的DEVS形式化模型

2.1  虚拟实验系统中实体的DEVS模型

    虚拟实验系统（Virtual Experiment System， VES）中的实体可分为虚拟器件（Virtual Instrument， VI）和虚拟场景（Virtual Scenes， VS）两类^[12]：     虚拟器件（VE）是虚拟实验中所用的仪器设备，具有独立的信号输入、输出接口和信号处理功能，有独立的三维图像属性、物理化学特性和操作规则，能及时响应外部事件，接收外部信息，在仿真时钟的推进下独立工作。不失一般性，基于DEVS形式理论，给出图1所示的虚拟器件的DEVS结构模型，其形式化描述如下：

  图1  虚拟器件的DEVS结构模型            其中，X为信号输入集；t为仿真时钟；S为抽象仿真器，是虚拟器件的核心，由物理模型抽象而成的一种算法描述， ，S在仿真时钟的推进下，接收信号，响应事件，完成仿真运算，产生仿真输出，控制系统状态的变化；Y为信号输出集， ；P为物理模型（Physical Model），定义虚拟器件的物理化学特性，是建立抽象仿真器的基础；O为交互模型（Operational Model），定义虚拟器件与外界交互的规则和方式，产生交互事件，实现人机交互； 为内部反馈信号，在内部状态转移时产生，其反馈模式由物理模型描述；G为三维图像模型（Graphical Model），采用三维图像仿真虚拟器件的外观特性及其变化规则，产生交互效应，其变化域由输出接口控制；输入接口负责完成外界输入信号（X）、交互事件（O）和内部状态反馈信号 的预处理，包括事件响应和信号变换；输出接口接收S的运算结果，产生 、Y和图像模型变化的控制信号。交互模型与图像模型之间通过输入输出接口实现虚通信。集合X和集合Y可用如下格式描述：

    虚拟场景（VS）是对特定实验平台的仿真，其主要功能有：为实验提供可操作的三维虚拟环境图像模型和交互模型，描述实验原理（Principle）及数据分析方法（Analysis），建立实验操作步骤（Step）和决策控制（Decision），确定各虚拟器件间的关联规则（Relation），进而建立虚拟场景的抽象仿真器以提供对整个实验系统的控制。虚拟场景的DEVS结构模型与虚拟器件相同，其形式化描述为：

 

2.2  虚拟实验系统的DEVS结构化模型

    基于上述分析，我们建立了图2所示的虚拟实验系统的DEVS结构化模型。整个系统可以看作由多个DEVS原子模型构成的DEVS复合模型。虚拟场景通过输入输出接口与虚拟器件交换信息，控制虚拟器件的运行，虚拟器件之间也通过输入输出接口建立关联。抽象仿真器是真实实验原理和操作规则的算法描述，通过输入接口感知交互事件，接收与之关联的虚拟器件和虚拟场景的信息输入，仿真真实实验中的信息变换，控制图像模型的变化以产生实验现象和实验数据。在实验过程中，用户通过图形用户界面（Graphical User Interfaces，GUI）与系统交互，交互信息由交互模型接收处理，产生交互事件。虚拟场景和虚拟器件都拥有独立的仿真时钟，整个系统的同步通过输入输出接口之间的信息交换实现，不必设置全局同步时钟，这有利于分布式模式的实现。

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