計(jì)算機(jī)虛擬機(jī)技術(shù)及應(yīng)用論文(2)
計(jì)算機(jī)虛擬機(jī)技術(shù)及應(yīng)用論文
計(jì)算機(jī)虛擬機(jī)技術(shù)及應(yīng)用論文篇二
《在計(jì)算機(jī)教學(xué)中虛擬技術(shù)的應(yīng)用分析》
摘要：本文結(jié)合筆者多年的教學(xué)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析了虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，簡(jiǎn)要介紹了其虛擬機(jī)的原理及背景，著重分析了其與傳統(tǒng)教學(xué)比較的優(yōu)勢(shì)之所在，最后實(shí)際分析了虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中幾個(gè)方面的運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：虛擬機(jī);高校;計(jì)算機(jī);教學(xué)
一、引言
隨著大學(xué)的擴(kuò)大招生模式的啟用，許多高校的運(yùn)行都受其影響，面臨的一系列的問題，其中就有經(jīng)費(fèi)投入不足導(dǎo)致的教學(xué)設(shè)備，場(chǎng)地等不能滿足教學(xué)的問題。特別是在許多工科專業(yè)，如計(jì)算機(jī)專業(yè)，由于其發(fā)展迅速，新技術(shù)層出不窮，設(shè)備更新快，如果受到經(jīng)費(fèi)的制約，設(shè)備技術(shù)得不到更新，將很難保證教學(xué)的質(zhì)量。目前，在計(jì)算機(jī)專業(yè)中，大部分教師都是采用的多媒體教學(xué)，但由于條件限制，學(xué)生在上課的過程中將會(huì)出現(xiàn)軟件與系統(tǒng)的不兼容，操作系統(tǒng)切換困難等諸多問題，使得實(shí)踐性課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行困難。為了實(shí)現(xiàn)“以能力形成為核心的人才培養(yǎng)”模式，如何有效的利用設(shè)備，提高教學(xué)質(zhì)量，以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，是當(dāng)今大學(xué)擴(kuò)招后所面臨的重要課題之一。就上所述，采用虛擬機(jī)(Virtual machine)技術(shù)，能過有效的解決計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，場(chǎng)地等由于投入資金不足所帶來的問題，在保證教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，又為學(xué)校節(jié)省了資金。
二、虛擬機(jī)簡(jiǎn)介
所謂的虛擬機(jī)是指通過計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)模擬一個(gè)具備完整的硬件系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它能在已有的操作系統(tǒng)上再虛擬出一個(gè)新的系統(tǒng)。而這個(gè)虛擬出來的系統(tǒng)與原有的系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，它不依靠原有機(jī)器的硬件運(yùn)行，而是由它虛擬出來的各種獨(dú)立硬件來支持運(yùn)行。它的硬盤是從現(xiàn)實(shí)硬盤中新建的一個(gè)文件夾，它的內(nèi)存是從現(xiàn)實(shí)內(nèi)存中劃分出來的一部分，并且它具有不唯一性，在一臺(tái)電腦上可以虛擬出多個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)，而且它們能實(shí)現(xiàn)真實(shí)計(jì)算機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的所有功能。對(duì)于應(yīng)用程序而言，在虛擬機(jī)上運(yùn)行與在一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行完全一樣，沒有區(qū)別。例如你可以在虛擬機(jī)上裝載騰訊QQ來進(jìn)行聊天，或者裝載一些游戲軟件來玩游戲等等，現(xiàn)今比較流行的虛擬機(jī)有Virtual PC和VMware，然而Virtual PC只支持2004之前的版本，而VMware的虛擬機(jī)運(yùn)用環(huán)境真實(shí)，因此在教學(xué)中被廣泛使用[1]。
三、虛擬機(jī)軟件
雖然虛擬機(jī)在十多年前就已經(jīng)被研發(fā)，但是由于硬件的限制，一直得不到很好的發(fā)展。隨著近幾年硬件技術(shù)的完善和進(jìn)步，虛擬機(jī)技術(shù)終于能得以發(fā)揮，得到市場(chǎng)的認(rèn)可。目前在市場(chǎng)上有三大公司的虛擬機(jī)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(huán)境下運(yùn)行，它們幾乎支持所有的主流操作系統(tǒng);其二為SUN公司推出的xVM Virtual Box，能在Linux和Windows的環(huán)境下運(yùn)行。也幾乎支持所有的主流操作系統(tǒng)。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(huán)境下運(yùn)行。幾乎支持所有的主流操作系統(tǒng)。每個(gè)公司推出的虛擬機(jī)軟件功能大同小異，客戶具體選擇哪種就看個(gè)人的業(yè)務(wù)取向了。
虛擬機(jī)軟件具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)每個(gè)虛擬機(jī)都能擁有計(jì)算機(jī)的所有資源，并且利用這些資源虛擬出獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)的硬件資源，如CPU、外存、內(nèi)存等。
(2)每個(gè)虛擬機(jī)都有一個(gè)VM控制塊。用它可以控制虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)度優(yōu)先級(jí)等。
(3)每個(gè)虛擬機(jī)都會(huì)從實(shí)際計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中劃分出一部分當(dāng)作自己的內(nèi)存使用，并且該內(nèi)存相對(duì)實(shí)際計(jì)算機(jī)獨(dú)立。
(4)在同一臺(tái)電腦上，能虛擬出多個(gè)虛擬機(jī)，并且每個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行獨(dú)立，能裝不同的系統(tǒng)與軟件，并且它們之間還能建立起聯(lián)系，共享資源，相互通話等。
(5)每個(gè)虛擬機(jī)都是主機(jī)硬盤上虛擬的一個(gè)文件，與主機(jī)系統(tǒng)完全隔離，所以在虛擬機(jī)上使用了非法也不會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)電腦造成破壞。
(6)每個(gè)虛擬機(jī)都能夠被隨意設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，如虛擬機(jī)名稱，內(nèi)存大小，硬盤大小等，當(dāng)然設(shè)置的內(nèi)存或硬盤容量的大小不能超過實(shí)際計(jì)算機(jī)內(nèi)存、硬盤容量的大小。
四、虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
(一)虛擬機(jī)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用
許多高校由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)設(shè)備緊張，網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教室建設(shè)不完全，不規(guī)范，導(dǎo)致學(xué)校網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)困難重重，教師教學(xué)也就只能把大部分時(shí)間花在了枯燥的理論教學(xué)上，然而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐性強(qiáng)，并且由于理論教學(xué)內(nèi)容抽象而枯燥，所以導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。于是教學(xué)質(zhì)量大打折扣。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學(xué)中推廣了虛擬機(jī)的話，網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)設(shè)備緊張的問題就可以得到很好的解決。通過虛擬機(jī)技術(shù)。我們就能夠?qū)崿F(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)當(dāng)作多臺(tái)計(jì)算機(jī)使用。并且每一臺(tái)虛擬出來的計(jì)算機(jī)都是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體。虛擬機(jī)通過模擬出來的網(wǎng)卡、交換機(jī)等設(shè)備，可以虛擬出一個(gè)滿足網(wǎng)絡(luò)搭建要求的模擬環(huán)境，學(xué)生在這個(gè)模擬的環(huán)境中可以進(jìn)行組建局域網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)。組建了局域網(wǎng)后，虛擬機(jī)之間就有可以互相進(jìn)行訪問了。教師可以把一部分虛擬機(jī)設(shè)置為服務(wù)器，另一部分設(shè)置為客戶端，讓學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器安裝配置與管理、搭建的相關(guān)知識(shí)，并且進(jìn)行Web、FTP、DNS、DHCP、電子郵件等服務(wù)的配置實(shí)驗(yàn)，從而加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的理解，在實(shí)踐中體驗(yàn)書本上的抽象知識(shí)[2]。
(二)虛擬機(jī)在計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)教學(xué)中的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)的組裝與維護(hù)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)課程，在該課程中，學(xué)生可以學(xué)到對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤實(shí)現(xiàn)分區(qū)、格式化，為計(jì)算機(jī)裸機(jī)安裝操作系統(tǒng)、進(jìn)行Ghost備份與恢復(fù)等知識(shí)。然而在傳統(tǒng)教學(xué)中，這些知識(shí)大部分都是理論教學(xué)，很少進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué)。這是因?yàn)閷?duì)計(jì)算機(jī)硬盤實(shí)現(xiàn)分區(qū)、格式化，為計(jì)算機(jī)裸機(jī)安裝操作系統(tǒng)、進(jìn)行Ghost備份等相關(guān)操作會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤數(shù)據(jù)造成破壞，使得系統(tǒng)安全得不到保證，這對(duì)于本來就設(shè)備緊缺的高校是一個(gè)不能承受的損失，因此高校不予以支持，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐得不到保證，造成理論和實(shí)踐的脫節(jié)。如果引用虛擬機(jī)技術(shù)的話，那么學(xué)校方面就可以放下對(duì)計(jì)算機(jī)造成損害的這個(gè)顧慮了，由于虛擬機(jī)的易維護(hù)性，易管理性。學(xué)生可以在虛擬機(jī)上隨意的進(jìn)行CMOS參數(shù)設(shè)置、硬盤的分區(qū)等操作。就算由于操作失誤導(dǎo)致了系統(tǒng)崩潰，由于虛擬機(jī)實(shí)際上只是主機(jī)中的一個(gè)文件，因此能很快復(fù)原，使得學(xué)生能繼續(xù)試驗(yàn)。并且由于在虛擬環(huán)境中的操作和在實(shí)際計(jì)算機(jī)中的操作過程幾乎完全一樣，因此完全能夠滿足教學(xué)要求。下面將介紹一個(gè)對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行各種測(cè)試試驗(yàn)的實(shí)例。
學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)先新建一個(gè)虛擬機(jī)，為該虛擬機(jī)其配置硬盤大小，添加進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)所需的光驅(qū)等硬件。然后運(yùn)行虛擬機(jī)，并進(jìn)入虛擬機(jī)的BIOS，熟悉CMOS環(huán)境。并對(duì)COMS參數(shù)的設(shè)置實(shí)驗(yàn)，如設(shè)置第一啟動(dòng)為USB啟動(dòng)，對(duì)CPU進(jìn)行超頻設(shè)置等，設(shè)置完成后，還原默認(rèn)設(shè)置，退出BIOS，通過虛擬光驅(qū)加載實(shí)驗(yàn)所需的操作系統(tǒng)光盤或鏡像文件，進(jìn)入操作系統(tǒng)。進(jìn)入系統(tǒng)后，對(duì)其虛擬硬盤進(jìn)行分區(qū)、清理碎片、格式化分區(qū)等操作。由于這些操作均是在虛擬環(huán)境下進(jìn)行的，因此不會(huì)對(duì)主機(jī)本身造成任何傷害。對(duì)虛擬硬盤分好區(qū)后，學(xué)生就可以進(jìn)行對(duì)虛擬機(jī)安裝軟件的操作了，如比如殺毒軟件、還原軟件、分區(qū)軟件等各種系統(tǒng)維護(hù)工具軟件Office、Photoshop等常見的應(yīng)用軟件。軟件安裝完成后，運(yùn)行正常。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告[3]。
(三)虛擬機(jī)在其它方面上的應(yīng)用
在網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的課程試驗(yàn)中，由于其測(cè)試往往需要通過多個(gè)系統(tǒng)和環(huán)境，因此在普通計(jì)算機(jī)中是個(gè)難以解決的問題，如果使用虛擬機(jī)的話，由于其具有多系統(tǒng)運(yùn)行性，因此能夠很好的解決這個(gè)問題，為網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的測(cè)試節(jié)省了時(shí)間，提高了工作效率。
五、結(jié)語(yǔ)
筆者結(jié)合自己多年來教學(xué)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用虛擬機(jī)軟件構(gòu)建的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)既能挖掘了設(shè)備潛力從而節(jié)省資金投入，又緩解了實(shí)驗(yàn)管理員工作量過大、實(shí)驗(yàn)設(shè)備嚴(yán)重不足等問題。其應(yīng)用也給學(xué)生課內(nèi)外的自主學(xué)習(xí)提供了可能，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，能方便老師的教學(xué)，大力開發(fā)虛擬技術(shù)在高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的應(yīng)用是教學(xué)的趨勢(shì)之所在，希望本文能對(duì)今后的工作提供些許借鑒。
參考文獻(xiàn)：
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[3]王春海，劉曉輝，白風(fēng)濤.VMware虛擬機(jī)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2007
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