虚拟实验室是现代教育实验改革的热点研究问题之一。本文针对VRML在构建虚拟模型存在的真实性和多样性不足的问题,将细节层次算法和图像贴图模式引入到VRML构建计算机组成原理虚拟实验室的模型中,并对VRML的事件处理机制进行了改进。深入研究计算机组成原理虚拟模型的构建和交互方法,从模型文件压缩和消减冗余字符两个方面对虚拟模型进行优化,完成组成原理虚拟实验室系统的开发。为了检验虚拟系统的实验效果,本文用计算机组成原理运算器组成、进位控制和移位运算三个具体实验对系统进行测试,并对实验结果进行可靠性分析。论文的主要结论如下：1、将细节层次算法和图像贴图相结合的模式用于虚拟模型构建,有利于解决VRML构建虚拟模型细节展示不足的问题。在实际的虚拟实验系统应用中表明,把图像贴图模式应用到模型的高层次细节展示中,使得模型的真实度得到了提高,保证了计算机组成原理虚拟实验室整体系统的沉浸性能取得好的效果。2、从文件压缩和消减冗余字符两方面对虚拟模型进行优化,设计承载模型作为中介连接浏览器去显示,有利于解决VRML复杂模型渲染速度慢的问题,对虚拟实验室系统的总体优化有比较好的效果。3、建立了基于VRML的计算机组成原理虚拟实验室系统,通过运算器组成、进位控制和移位运算三个具体实验验证了虚拟系统的可操作性。实验结果表明：通过虚拟实验系统,能准确得到预期的实验数据,构建基于VRML的组成原理虚拟实验室系统能代替传统实验室进行实验,为计算机组成原理实验的教学改革提供了新方法和途径。