計算機虛擬機技術及應用論文(2)
計算機虛擬機技術及應用論文
計算機虛擬機技術及應用論文篇二
《在計算機教學中虛擬技術的應用分析》
摘要：本文結合筆者多年的教學實際經驗，分析了虛擬技術在高校計算機專業教學中的應用，簡要介紹了其虛擬機的原理及背景，著重分析了其與傳統教學比較的優勢之所在，最后實際分析了虛擬技術在計算機教學中幾個方面的運用。
關鍵詞：虛擬機;高校;計算機;教學
一、引言
隨著大學的擴大招生模式的啟用，許多高校的運行都受其影響，面臨的一系列的問題，其中就有經費投入不足導致的教學設備，場地等不能滿足教學的問題。特別是在許多工科專業，如計算機專業，由于其發展迅速，新技術層出不窮，設備更新快，如果受到經費的制約，設備技術得不到更新，將很難保證教學的質量。目前，在計算機專業中，大部分教師都是采用的多媒體教學，但由于條件限制，學生在上課的過程中將會出現軟件與系統的不兼容，操作系統切換困難等諸多問題，使得實踐性課程的教學和實驗進行困難。為了實現“以能力形成為核心的人才培養”模式，如何有效的利用設備，提高教學質量，以達到教學目標，是當今大學擴招后所面臨的重要課題之一。就上所述，采用虛擬機(Virtual machine)技術，能過有效的解決計算機專業的實驗設備，場地等由于投入資金不足所帶來的問題，在保證教學質量的同時，又為學校節省了資金。
二、虛擬機簡介
所謂的虛擬機是指通過計算機軟件來實現模擬一個具備完整的硬件系統功能的、運行在一個完全隔離環境中的完整計算機系統。它能在已有的操作系統上再虛擬出一個新的系統。而這個虛擬出來的系統與原有的系統是相互獨立的，它不依靠原有機器的硬件運行，而是由它虛擬出來的各種獨立硬件來支持運行。它的硬盤是從現實硬盤中新建的一個文件夾，它的內存是從現實內存中劃分出來的一部分，并且它具有不唯一性，在一臺電腦上可以虛擬出多個虛擬計算機，而且它們能實現真實計算機所能實現的所有功能。對于應用程序而言，在虛擬機上運行與在一臺真正的計算機上運行完全一樣，沒有區別。例如你可以在虛擬機上裝載騰訊QQ來進行聊天，或者裝載一些游戲軟件來玩游戲等等，現今比較流行的虛擬機有Virtual PC和VMware，然而Virtual PC只支持2004之前的版本，而VMware的虛擬機運用環境真實，因此在教學中被廣泛使用[1]。
三、虛擬機軟件
雖然虛擬機在十多年前就已經被研發，但是由于硬件的限制，一直得不到很好的發展。隨著近幾年硬件技術的完善和進步，虛擬機技術終于能得以發揮，得到市場的認可。目前在市場上有三大公司的虛擬機軟件比較暢銷。其一為微軟公司的Virtual PC、Virtual Server，能在Windows和Mac OS的環境下運行，它們幾乎支持所有的主流操作系統;其二為SUN公司推出的xVM Virtual Box，能在Linux和Windows的環境下運行。也幾乎支持所有的主流操作系統。其三是VMware公司推出的VMware Workstation和VMware Sever。它們能在Linux和Windows 2000以上的版本環境下運行。幾乎支持所有的主流操作系統。每個公司推出的虛擬機軟件功能大同小異，客戶具體選擇哪種就看個人的業務取向了。
虛擬機軟件具有以下幾個特點：
(1)每個虛擬機都能擁有計算機的所有資源，并且利用這些資源虛擬出獨立于現實計算機的硬件資源，如CPU、外存、內存等。
(2)每個虛擬機都有一個VM控制塊。用它可以控制虛擬機的運行狀態，調度優先級等。
(3)每個虛擬機都會從實際計算機的內存中劃分出一部分當作自己的內存使用，并且該內存相對實際計算機獨立。
(4)在同一臺電腦上，能虛擬出多個虛擬機，并且每個虛擬機運行獨立，能裝不同的系統與軟件，并且它們之間還能建立起聯系，共享資源，相互通話等。
(5)每個虛擬機都是主機硬盤上虛擬的一個文件，與主機系統完全隔離，所以在虛擬機上使用了非法也不會對現實電腦造成破壞。
(6)每個虛擬機都能夠被隨意設置系統參數，如虛擬機名稱，內存大小，硬盤大小等，當然設置的內存或硬盤容量的大小不能超過實際計算機內存、硬盤容量的大小。
四、虛擬技術在計算機課程實驗教學中的應用
(一)虛擬機在網絡技術教學中的應用
許多高校由于網絡實訓設備緊張，網絡實訓教室建設不完全，不規范，導致學校網絡實訓教學困難重重，教師教學也就只能把大部分時間花在了枯燥的理論教學上，然而網絡技術的教學實踐性強，并且由于理論教學內容抽象而枯燥，所以導致學生學習積極性不高。于是教學質量大打折扣。在網絡技術的教學中推廣了虛擬機的話，網絡實訓設備緊張的問題就可以得到很好的解決。通過虛擬機技術。我們就能夠實現一臺計算機當作多臺計算機使用。并且每一臺虛擬出來的計算機都是在網絡內的一個獨立的個體。虛擬機通過模擬出來的網卡、交換機等設備，可以虛擬出一個滿足網絡搭建要求的模擬環境，學生在這個模擬的環境中可以進行組建局域網的實驗。組建了局域網后，虛擬機之間就有可以互相進行訪問了。教師可以把一部分虛擬機設置為服務器，另一部分設置為客戶端，讓學生學習網絡服務器安裝配置與管理、搭建的相關知識，并且進行Web、FTP、DNS、DHCP、電子郵件等服務的配置實驗，從而加強對網絡的理解，在實踐中體驗書本上的抽象知識[2]。
(二)虛擬機在計算機組裝與維護教學中的應用
計算機的組裝與維護是計算機專業的一項基礎課程，在該課程中，學生可以學到對計算機硬盤實現分區、格式化，為計算機裸機安裝操作系統、進行Ghost備份與恢復等知識。然而在傳統教學中，這些知識大部分都是理論教學，很少進行試驗教學。這是因為對計算機硬盤實現分區、格式化，為計算機裸機安裝操作系統、進行Ghost備份等相關操作會對計算機硬盤數據造成破壞，使得系統安全得不到保證，這對于本來就設備緊缺的高校是一個不能承受的損失，因此高校不予以支持，學生動手實踐得不到保證，造成理論和實踐的脫節。如果引用虛擬機技術的話，那么學校方面就可以放下對計算機造成損害的這個顧慮了，由于虛擬機的易維護性，易管理性。學生可以在虛擬機上隨意的進行CMOS參數設置、硬盤的分區等操作。就算由于操作失誤導致了系統崩潰，由于虛擬機實際上只是主機中的一個文件，因此能很快復原，使得學生能繼續試驗。并且由于在虛擬環境中的操作和在實際計算機中的操作過程幾乎完全一樣，因此完全能夠滿足教學要求。下面將介紹一個對虛擬機進行各種測試試驗的實例。
學生在進行實驗時先新建一個虛擬機，為該虛擬機其配置硬盤大小，添加進行系統維護所需的光驅等硬件。然后運行虛擬機，并進入虛擬機的BIOS，熟悉CMOS環境。并對COMS參數的設置實驗，如設置第一啟動為USB啟動，對CPU進行超頻設置等，設置完成后，還原默認設置，退出BIOS，通過虛擬光驅加載實驗所需的操作系統光盤或鏡像文件，進入操作系統。進入系統后，對其虛擬硬盤進行分區、清理碎片、格式化分區等操作。由于這些操作均是在虛擬環境下進行的，因此不會對主機本身造成任何傷害。對虛擬硬盤分好區后，學生就可以進行對虛擬機安裝軟件的操作了，如比如殺毒軟件、還原軟件、分區軟件等各種系統維護工具軟件Office、Photoshop等常見的應用軟件。軟件安裝完成后，運行正常。實驗結束，填寫實驗報告[3]。
(三)虛擬機在其它方面上的應用
在網頁設計和程序設計的課程試驗中，由于其測試往往需要通過多個系統和環境，因此在普通計算機中是個難以解決的問題，如果使用虛擬機的話，由于其具有多系統運行性，因此能夠很好的解決這個問題，為網頁設計和程序設計的測試節省了時間，提高了工作效率。
五、結語
筆者結合自己多年來教學的實際經驗，采用虛擬機軟件構建的教學、實驗平臺既能挖掘了設備潛力從而節省資金投入，又緩解了實驗管理員工作量過大、實驗設備嚴重不足等問題。其應用也給學生課內外的自主學習提供了可能，增強了學生學習的主動性和積極性，能方便老師的教學，大力開發虛擬技術在高校計算機專業的應用是教學的趨勢之所在，希望本文能對今后的工作提供些許借鑒。
參考文獻：
[1]沐士光.虛擬化技術探討[J].中小企業管理與科技，2009，7
[2]秋燕.淺談虛擬機技術在計算機教學與實驗中的應用[J].網絡安全技術與應用，2010，11
[3]王春海，劉曉輝，白風濤.VMware虛擬機[M].北京：中國鐵道出版社，2007
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