虚拟实验室是现代教学系统中一种重要的实验教学资源,能够为学生提供一种不受时间、地点和实验设备限制的实验环境,对促进教学改革和提高教学质量具有重要意义。本文在分析和总结现有虚拟实验系统的基础上,针对目前计算机硬件类虚拟实验系统存在的不足,给出了基于组件的虚拟实验系统的设计方案。论文重点研究了虚拟元件建模方法、信号传递方法、实验项目保存和读取方法以及虚拟元件间连线的路径规划等问题。首先,利用面向对象的建模方法建立虚拟元件的模型,并用JavaBean组件技术对模型进行封装,使得虚拟元件具有良好的独立性、扩充性、重用性和可维护性;其次,在实验仿真过程中,采用信号传递算法来控制虚拟元件的启动次序,减少了信号在虚拟元件中的重复扩散,并用对象序列化的方法实现了对实验项目的保存和读取工作;最后,设计了一种基于可变栅格法和启发式搜索A*算法相结合的连线路径规划算法,实现虚拟元件间连线的避障连接,该算法能动态的对搜索区域进行限定和扩展,排除了对路径规划中无效节点的搜索。本系统采用Java语言开发,并用Swing组件技术实现了人机交互界面,具有良好的平台无关性。论文以计算机组成原理实验为例,对该虚拟实验系统的总体结构、功能组成、及关键算法进行了详细的阐述,并对进一步的工作进行了展望。