计算机虚拟机技术及应用论文(2)
计算机虚拟机技术及应用论文篇二
《在计算机教学中虚拟技术的应用分析》
摘要：本文结合笔者多年的教学实际经验，分析了虚拟技术在高校计算机专业教学中的应用，简要介绍了其虚拟机的原理及背景，着重分析了其与传统教学比较的优势之所在，最后实际分析了虚拟技术在计算机教学中几个方面的运用。
关键词：虚拟机;高校;计算机;教学
一、引言
随着大学的扩大招生模式的启用，许多高校的运行都受其影响，面临的一系列的问题，其中就有经费投入不足导致的教学设备，场地等不能满足教学的问题。特别是在许多工科专业，如计算机专业，由于其发展迅速，新技术层出不穷，设备更新快，如果受到经费的制约，设备技术得不到更新，将很难保证教学的质量。目前，在计算机专业中，大部分教师都是采用的多媒体教学，但由于条件限制，学生在上课的过程中将会出现软件与系统的不兼容，操作系统切换困难等诸多问题，使得实践性课程的教学和实验进行困难。为了实现“以能力形成为核心的人才培养”模式，如何有效的利用设备，提高教学质量，以达到教学目标，是当今大学扩招后所面临的重要课题之一。就上所述，采用虚拟机(Virtual machine)技术，能过有效的解决计算机专业的实验设备，场地等由于投入资金不足所带来的问题，在保证教学质量的同时，又为学校节省了资金。
二、虚拟机简介
所谓的虚拟机是指通过计算机软件来实现模拟一个具备完整的硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。它能在已有的操作系统上再虚拟出一个新的系统。而这个虚拟出来的系统与原有的系统是相互独立的，它不依靠原有机器的硬件运行，而是由它虚拟出来的各种独立硬件来支持运行。它的硬盘是从现实硬盘中新建的一个文件夹，它的内存是从现实内存中划分出来的一部分，并且它具有不唯一性，在一台电脑上可以虚拟出多个虚拟计算机，而且它们能实现真实计算机所能实现的所有功能。对于应用程序而言，在虚拟机上运行与在一台真正的计算机上运行完全一样，没有区别。例如你可以在虚拟机上装载腾讯QQ来进行聊天，或者装载一些游戏软件来玩游戏等等，现今比较流行的虚拟机有Virtual PC和VMware，然而Virtual PC只支持2004之前的版本，而VMware的虚拟机运用环境真实，因此在教学中被广泛使用[1]。
三、虚拟机软件
虽然虚拟机在十多年前就已经被研发，但是由于硬件的限制，一直得不到很好的发展。随着近几年硬件技术的完善和进步，虚拟机技术终于能得以发挥，得到市场的认可。目前在市场上有三大公司的虚拟机软件比较畅销。其一为微软公司的Virtual PC、Virtual Server，能在Windows和Mac OS的环境下运行，它们几乎支持所有的主流操作系统;其二为SUN公司推出的xVM Virtual Box，能在Linux和Windows的环境下运行。也几乎支持所有的主流操作系统。其三是VMware公司推出的VMware Workstation和VMware Sever。它们能在Linux和Windows 2000以上的版本环境下运行。几乎支持所有的主流操作系统。每个公司推出的虚拟机软件功能大同小异，客户具体选择哪种就看个人的业务取向了。
虚拟机软件具有以下几个特点：
(1)每个虚拟机都能拥有计算机的所有资源，并且利用这些资源虚拟出独立于现实计算机的硬件资源，如CPU、外存、内存等。
(2)每个虚拟机都有一个VM控制块。用它可以控制虚拟机的运行状态，调度优先级等。
(3)每个虚拟机都会从实际计算机的内存中划分出一部分当作自己的内存使用，并且该内存相对实际计算机独立。
(4)在同一台电脑上，能虚拟出多个虚拟机，并且每个虚拟机运行独立，能装不同的系统与软件，并且它们之间还能建立起联系，共享资源，相互通话等。
(5)每个虚拟机都是主机硬盘上虚拟的一个文件，与主机系统完全隔离，所以在虚拟机上使用了非法也不会对现实电脑造成破坏。
(6)每个虚拟机都能够被随意设置系统参数，如虚拟机名称，内存大小，硬盘大小等，当然设置的内存或硬盘容量的大小不能超过实际计算机内存、硬盘容量的大小。
四、虚拟技术在计算机课程实验教学中的应用
(一)虚拟机在网络技术教学中的应用
许多高校由于网络实训设备紧张，网络实训教室建设不完全，不规范，导致学校网络实训教学困难重重，教师教学也就只能把大部分时间花在了枯燥的理论教学上，然而网络技术的教学实践性强，并且由于理论教学内容抽象而枯燥，所以导致学生学习积极性不高。于是教学质量大打折扣。在网络技术的教学中推广了虚拟机的话，网络实训设备紧张的问题就可以得到很好的解决。通过虚拟机技术。我们就能够实现一台计算机当作多台计算机使用。并且每一台虚拟出来的计算机都是在网络内的一个独立的个体。虚拟机通过模拟出来的网卡、交换机等设备，可以虚拟出一个满足网络搭建要求的模拟环境，学生在这个模拟的环境中可以进行组建局域网的实验。组建了局域网后，虚拟机之间就有可以互相进行访问了。教师可以把一部分虚拟机设置为服务器，另一部分设置为客户端，让学生学习网络服务器安装配置与管理、搭建的相关知识，并且进行Web、FTP、DNS、DHCP、电子邮件等服务的配置实验，从而加强对网络的理解，在实践中体验书本上的抽象知识[2]。
(二)虚拟机在计算机组装与维护教学中的应用
计算机的组装与维护是计算机专业的一项基础课程，在该课程中，学生可以学到对计算机硬盘实现分区、格式化，为计算机裸机安装操作系统、进行Ghost备份与恢复等知识。然而在传统教学中，这些知识大部分都是理论教学，很少进行试验教学。这是因为对计算机硬盘实现分区、格式化，为计算机裸机安装操作系统、进行Ghost备份等相关操作会对计算机硬盘数据造成破坏，使得系统安全得不到保证，这对于本来就设备紧缺的高校是一个不能承受的损失，因此高校不予以支持，学生动手实践得不到保证，造成理论和实践的脱节。如果引用虚拟机技术的话，那么学校方面就可以放下对计算机造成损害的这个顾虑了，由于虚拟机的易维护性，易管理性。学生可以在虚拟机上随意的进行CMOS参数设置、硬盘的分区等操作。就算由于操作失误导致了系统崩溃，由于虚拟机实际上只是主机中的一个文件，因此能很快复原，使得学生能继续试验。并且由于在虚拟环境中的操作和在实际计算机中的操作过程几乎完全一样，因此完全能够满足教学要求。下面将介绍一个对虚拟机进行各种测试试验的实例。
学生在进行实验时先新建一个虚拟机，为该虚拟机其配置硬盘大小，添加进行系统维护所需的光驱等硬件。然后运行虚拟机，并进入虚拟机的BIOS，熟悉CMOS环境。并对COMS参数的设置实验，如设置第一启动为USB启动，对CPU进行超频设置等，设置完成后，还原默认设置，退出BIOS，通过虚拟光驱加载实验所需的操作系统光盘或镜像文件，进入操作系统。进入系统后，对其虚拟硬盘进行分区、清理碎片、格式化分区等操作。由于这些操作均是在虚拟环境下进行的，因此不会对主机本身造成任何伤害。对虚拟硬盘分好区后，学生就可以进行对虚拟机安装软件的操作了，如比如杀毒软件、还原软件、分区软件等各种系统维护工具软件Office、Photoshop等常见的应用软件。软件安装完成后，运行正常。实验结束，填写实验报告[3]。
(三)虚拟机在其它方面上的应用
在网页设计和程序设计的课程试验中，由于其测试往往需要通过多个系统和环境，因此在普通计算机中是个难以解决的问题，如果使用虚拟机的话，由于其具有多系统运行性，因此能够很好的解决这个问题，为网页设计和程序设计的测试节省了时间，提高了工作效率。
五、结语
笔者结合自己多年来教学的实际经验，采用虚拟机软件构建的教学、实验平台既能挖掘了设备潜力从而节省资金投入，又缓解了实验管理员工作量过大、实验设备严重不足等问题。其应用也给学生课内外的自主学习提供了可能，增强了学生学习的主动性和积极性，能方便老师的教学，大力开发虚拟技术在高校计算机专业的应用是教学的趋势之所在，希望本文能对今后的工作提供些许借鉴。
参考文献：
[1]沐士光.虚拟化技术探讨[J].中小企业管理与科技，2009，7
[2]秋燕.浅谈虚拟机技术在计算机教学与实验中的应用[J].网络安全技术与应用，2010，11
[3]王春海，刘晓辉，白风涛.VMware虚拟机[M].北京：中国铁道出版社，2007
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