虛擬機技術(shù)在計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗中的應(yīng)用

唐娟

摘要：計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試是《計算機組裝與維護(hù)》課程中的重要實驗項目。但在實際教學(xué)過程中，經(jīng)常會因為受到設(shè)備緊張、機房維護(hù)管理困難以及硬件設(shè)備容易被損壞等因素的影響，而導(dǎo)致計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試的實驗教學(xué)無法有效開展。如果能在實驗教學(xué)過程中有效應(yīng)用虛擬機技術(shù)，不僅可以解決上述問題，還可以降低消耗。與此同時，應(yīng)用虛擬機技術(shù)也大大豐富了教師的教學(xué)環(huán)境。本篇論文通過簡述虛擬機技術(shù)、計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗項目的內(nèi)容和特點，試分析虛擬機技術(shù)在計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗中的實際應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬機技術(shù)；系統(tǒng)安裝與調(diào)試；實驗；應(yīng)用

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）17-0128-02

計算機已經(jīng)成為大學(xué)生學(xué)習(xí)中必不可少的工具之一，計算機組裝與維護(hù)課程除了作為計算機專業(yè)必修的基礎(chǔ)課以外，也作為高等職業(yè)類學(xué)校公選課之一，受到廣大學(xué)生的歡迎。計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試是《計算機組裝與維護(hù)》課程中的一項重要的實驗項目，該實驗是理論與實踐的有機結(jié)合，重視培養(yǎng)與提高學(xué)生的實踐能力、動手能力，掌握該技術(shù)后，學(xué)生能自己安裝與調(diào)試計算機系統(tǒng)，方便了日常應(yīng)用，同時還會對學(xué)生的未來就業(yè)產(chǎn)生一定的影響。

1 虛擬機技術(shù)

1.1簡述虛擬機技術(shù)

虛擬機，也就是虛擬計算機，指的是在一臺物理計算機的基礎(chǔ)上虛擬出來的邏輯計算機。虛擬機技術(shù)指的是利用計算機軟件來模擬硬件的技術(shù)，通過利用虛擬機技術(shù)，可以在一臺物理計算機的基礎(chǔ)上虛擬出來一臺、多臺虛擬計算機，進(jìn)行操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件安裝、硬盤分區(qū)、CMOS設(shè)置、格式化以及應(yīng)用測試，而且每一臺虛擬計算機都可以獨立運行，就像真正的計算機一樣，且每一臺虛擬計算機的操作系統(tǒng)之間也不會互相干擾。因此，在實際對虛擬機進(jìn)行操作的過程中，可以對其進(jìn)行操作系統(tǒng)安裝、磁盤分區(qū)、格式化等，甚至虛擬機的系統(tǒng)崩潰，也不會對其他虛擬機系統(tǒng)、主機產(chǎn)生影響?；谔摂M計算機的這個特點，其非常適合學(xué)生進(jìn)行計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗，即便是操作失誤，也不會對主機軟件資源、硬件造成破壞，便于維護(hù)、管理。

1.2常用虛擬機軟件

就目前來說，較為常用的虛擬機軟件主要有三種：①Microsoft Virtual PC；②Virtual Box；③VM ware。通過對比分析這三種虛擬機軟件發(fā)現(xiàn)，與其他兩種相比，VM ware的功能更加出色，且綜合穩(wěn)定性也更好，更能滿足產(chǎn)品研發(fā)以及教學(xué)科研的要求。因此，本研究中以VM ware為例，探討虛擬機技術(shù)在計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗中的應(yīng)用。

1.3虛擬機的運行原理

在主機的操作系統(tǒng)上，VM ware是作為一個軟件進(jìn)行直接運行的，VM ware軟件在主機操作系統(tǒng)上為虛擬機系統(tǒng)提供了一虛擬操作平臺，而虛擬機的功能則主要通過這一虛擬操作平臺實現(xiàn)（如圖1）。從根本性質(zhì)上來講，虛擬機就是一個軟件，其與一般的應(yīng)用軟件一樣，只能依靠主機才可以完成操作。就功能方面上看，主機、虛擬計算機之間的差別并不是很大，也就是說虛擬計算機有主機所具備的所有功能，唯一的一個不同點就是虛擬計算機的運算速度相比較于主機來說比較慢。

1.4虛擬機的主要特點

以VM ware軟件為例，探討虛擬機的特點發(fā)現(xiàn)，其主要有以下幾個特點：第一，可以同時運行多個操作系統(tǒng)。雖然VM ware軟件僅僅是對一個虛擬機進(jìn)行模仿，但與計算機相同的是其也具備BIOS，還可以修改和設(shè)置BIOS參數(shù)，從而能夠在一個計算機上同時運行多個虛擬操作系統(tǒng)，還可以實現(xiàn)虛擬系統(tǒng)、主機系統(tǒng)之間的切換，此外，主機系統(tǒng)也可以參與虛擬機的任務(wù)，從而有效避免了由于主機系統(tǒng)受到損壞而導(dǎo)致的虛擬機程序數(shù)據(jù)損壞的問題；第二，虛擬機操作系統(tǒng)之間相對獨立。由于虛擬機系統(tǒng)是獨立的，且有著自己的網(wǎng)址，同時有主機所具備的所有功能，因此，在多臺虛擬機系統(tǒng)同時運行的過程中，如果其中一臺虛擬機出現(xiàn)問題或故障，其他的虛擬機系統(tǒng)也不會受到影響；第三，能夠兼容多個版本。虛擬機能夠兼容多個版本，那么在虛擬機的同一操作系統(tǒng)上安裝不同版本的時候，就無需重新進(jìn)行硬盤分區(qū)。例如，在“Red Hat Linux”目錄下安裝“Turbo Li flux”的時候，就無需重新進(jìn)行硬盤分區(qū)。

2 計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗項目的內(nèi)容和特點

計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗重視培養(yǎng)與提高學(xué)生的實踐能力、動手能力，本文討論的虛擬機技術(shù)應(yīng)用主要針對的是計算機軟件系統(tǒng)模塊，包括CMOS和BISO設(shè)置、硬盤分區(qū)與初始化、操作系統(tǒng)安裝、驅(qū)動程序安裝、系統(tǒng)的維護(hù)、工具軟件安裝與卸載等等。

計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗項目的主要特點有：第一、知識更新速度較快。新的時代背景下，科學(xué)技術(shù)更新?lián)Q代的速度不斷加快，在計算機領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為突出，無論是計算機軟件、還是計算機硬件，更新的速度均比較快，往往學(xué)生還沒有掌握好現(xiàn)有的技術(shù)、產(chǎn)品，而新技術(shù)、新產(chǎn)品又迅速出現(xiàn)，為適應(yīng)社會需要，教學(xué)內(nèi)容也要不斷更新；第二，技能要求比較高。計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗，重視技能培養(yǎng)，注重培養(yǎng)與提高學(xué)生的動手能力、實用技能，其目的是使學(xué)生通過實驗，掌握計算機主板設(shè)置方法，并且對計算機軟件、操作系統(tǒng)進(jìn)行安裝與維護(hù)，能夠處理、解決實際問題。

3 虛擬機技術(shù)在計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗中的應(yīng)用

3.1設(shè)置虛擬光驅(qū)

考慮到系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，需要各種安裝光盤，而在實際的實驗操作環(huán)境下，安裝光盤的使用會有很多不利因素，如讀盤速度、光盤磨損、光盤的管理。利用成熟的“光盤映像文件制作/ 編輯/轉(zhuǎn)換工具”將相關(guān)的光盤制作成ISO 格式的文件，形成ISO 鏡像庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理。通過應(yīng)用虛擬機技術(shù)，可以把ISO文件當(dāng)作虛擬光驅(qū)，也可以利用真實光驅(qū)設(shè)置虛擬光驅(qū)。在使用光驅(qū)時，就可以直接通過網(wǎng)絡(luò)下載ISO鏡像文件，這樣不僅在很大程度上節(jié)約了教學(xué)經(jīng)費，節(jié)省了學(xué)校的開支，還大大減少了實驗準(zhǔn)備的時間，有利于提高教學(xué)效率。

3.2設(shè)置CMOS與BIOS

在啟動虛擬機系統(tǒng)時，與啟動普通計算機的過程一樣，先進(jìn)行自檢之后，通過DEL進(jìn)入BIOS，設(shè)置參數(shù)。這一實驗地主要目的是練習(xí)開機啟動順序、計算機日期與時間、USB控制、CPU頻率以及BIOS密碼開機密碼的設(shè)置等。每一臺虛擬機均具備獨立BIOS，也可以通過BIOS實現(xiàn)上述實驗?zāi)康?，在設(shè)置BIOS時，可以把光驅(qū)放在第一啟動順序中，從可以為之后的操作系統(tǒng)安裝提供良好的基礎(chǔ)。

3.3硬盤分區(qū)與初始化

在通用的學(xué)生上機機房中，硬盤分區(qū)與初始化這一實驗是顯然是不允許進(jìn)行的，因此，教師可以利用虛擬機技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生完成這項實驗。不管是硬盤分區(qū)，還是硬盤初始化，不僅可以利用工具軟件實現(xiàn)，也可以通過在DOS環(huán)境下用命令實現(xiàn)，但大多數(shù)情況下是利用工具軟件實現(xiàn)的。具體的做法如下所示：通過鏡像文件、物理光驅(qū)，引導(dǎo)虛擬機系統(tǒng)啟動DOS環(huán)境，之后使用分區(qū)軟件或者命令進(jìn)行硬盤分區(qū)、硬盤初始化，這些操作均是處于虛擬機系統(tǒng)中，因此不會破壞硬盤數(shù)據(jù)。

3.4安裝操作系統(tǒng)

由于通用機房中配備了還原保護(hù)措施，因此，在通用機房中無法進(jìn)行安裝操作系統(tǒng)的實驗，因此，教師可以利用虛擬機技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生完成這項實驗。虛擬機中安裝操作系統(tǒng)，與普通計算機安裝操作系統(tǒng)相同，均是利用光盤或ISO鏡像文件安裝的，安裝方式、安裝流程也與普通計算機一樣。

3.5 ghost備份

在計算機組裝、維護(hù)時，克隆軟件是一種應(yīng)用比較頻繁的軟件，在計算機出現(xiàn)故障或問題，且通過還原不能使其恢復(fù)正常，這時就可以利用ghost恢復(fù)系統(tǒng)，為此，需要進(jìn)行克隆，并在系統(tǒng)恢復(fù)時取代損壞的系統(tǒng)。為節(jié)約學(xué)生時間，計算機實驗室可以向?qū)嶒瀸W(xué)生提供需要安裝或恢復(fù)的系統(tǒng)備份，在日常的實驗課中，保存不同實驗環(huán)境下形成的鏡像文件或GHO 文件，以待日后使用。

3.6病毒測試

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，病毒查殺的重要性日趨凸現(xiàn)出來，成為計算機操作的一項主要內(nèi)容，因此，在計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗項目教學(xué)過程中，也要重視病毒測試方面的內(nèi)容。利用虛擬機技術(shù)開展實驗，通過進(jìn)行CPU虛擬以及硬件端口、寄存器的虛擬，并用調(diào)試程序把病毒程序調(diào)入到虛擬機系統(tǒng)中來，就可以使學(xué)生清楚地看到病毒執(zhí)行的過程。需要注意的是做病毒測試時，建議關(guān)閉虛擬機與主機的共享和文件互通功能，虛擬機若不需要網(wǎng)絡(luò)，關(guān)閉虛擬機網(wǎng)卡，這樣可以避免對宿主計算機和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。

4 結(jié)束語

綜上所述，虛擬機技術(shù)在計算機系統(tǒng)安裝與調(diào)試實驗項目教學(xué)過程的科學(xué)、合理、有效應(yīng)用，不僅可以良好地保護(hù)硬件，大大降低了實驗教學(xué)的成本，還豐富了教學(xué)環(huán)境，最佳程度上提供了真實的模擬環(huán)境，從而可以為學(xué)生提供更多的實驗機會，有利于教學(xué)效率、教學(xué)效果的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 敦毫.虛擬機技術(shù)在計算機組裝與維護(hù)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].電腦知識與技術(shù)，2013（09）：2182-2184.

[2]謝瑞杰.虛擬機技術(shù)在高職計算機組裝與維護(hù)課程中的應(yīng)用研究[J].電腦知識與技術(shù)，2013（15）：3572-3574.

[3] 吳言.虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)在計算機組裝與維護(hù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2013（04）：201-202.

[4] 陽樹銘.虛擬機技術(shù)在中職計算機組裝與維護(hù)課程教學(xué)中的作用[J].新課程研究（中旬刊），2014（05）：99-100.

[5]王志勇.虛擬技術(shù)在計算機組裝與維護(hù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2014（12）：256-257.

[6] 段連鑫，謝利東.應(yīng)用型本科院校教育技術(shù)學(xué)專業(yè)實踐性課程教學(xué)研究——以楚雄師范學(xué)院計算機組裝與維護(hù)課程為例[J].楚雄師范學(xué)院學(xué)報，2015（09）：83-86+92.

[7] 張浩，張燕姑.放式虛擬化實驗平臺的構(gòu)建—以計算機安裝與維護(hù)實訓(xùn)軟件系統(tǒng)安裝調(diào)試為例[J].計算機教育，2014（6）：107-110.