淺析虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)硬件與軟件課程教學(xué)中的應(yīng)用

方莉

摘 要：高校不斷擴(kuò)招給計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)發(fā)展帶來(lái)契機(jī)，然而由于該專業(yè)資金投入和實(shí)驗(yàn)設(shè)備淘汰等比重逐年加大，致使很多高校在計(jì)算機(jī)課程教學(xué)實(shí)踐中的發(fā)展出現(xiàn)失衡現(xiàn)象，尤其教學(xué)過(guò)程中，軟硬件條件限制給高校日常課程教學(xué)帶來(lái)一定影響和制約，為此，要實(shí)現(xiàn)教學(xué)能力改善，需要對(duì)教學(xué)設(shè)備的利用效率進(jìn)一步強(qiáng)化，采用虛擬機(jī)（Virtual Machine，VM）技術(shù)來(lái)構(gòu)建和實(shí)踐教學(xué)環(huán)境成為上述問(wèn)題的有效解決方案。

關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)技術(shù) 計(jì)算機(jī)硬件與軟件課程 應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TP393-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（a）-0019-02

1 虛擬機(jī)技術(shù)概述及虛擬機(jī)軟件特征

1.1 虛擬機(jī)概述

虛擬機(jī)分為基于軟件方式的虛擬機(jī)和硬件方式的虛擬機(jī)兩種，一種是當(dāng)前運(yùn)用最普遍的虛擬機(jī)，另一種是尋求發(fā)展的虛擬機(jī)，目前我們探究的是前者。對(duì)環(huán)境適應(yīng)性質(zhì)的加強(qiáng)是很有必要的，使分區(qū)獨(dú)立得以改善，也使計(jì)算機(jī)改革和創(chuàng)新得以完善，對(duì)完整計(jì)算機(jī)技術(shù)加模擬，這樣的計(jì)算機(jī)也就是虛擬機(jī)。在中間層次的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的管理和再分配，這就是虛擬機(jī)技術(shù)的實(shí)質(zhì)，能夠最大限度地利用資源并實(shí)現(xiàn)共享是最為重要的，使內(nèi)在支撐得到改善。

1.2 虛擬機(jī)軟件及其特征

目前虛擬機(jī)技術(shù)的探究已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，所以完善的過(guò)程支撐是極為重要的，有關(guān)的條件限制得以實(shí)現(xiàn)，使其中的認(rèn)同得到這一步的改善，近些年來(lái)才得到實(shí)際的應(yīng)用和認(rèn)同。當(dāng)前 Virtual Pc和VMware這兩款虛擬軟件較為流行，和Windows系列、PS/2等軟件進(jìn)行比較，都可以在Windows系統(tǒng)的基礎(chǔ)上模擬出許多計(jì)算機(jī)，VirtualPc 2004以后的版本不支持Linux操作系統(tǒng)，而VMware支持；在X86保護(hù)模式下VMware客戶操作系統(tǒng)能夠直接運(yùn)行，虛擬機(jī)的運(yùn)行有著出色的性能和逼真的環(huán)境，教學(xué)中普遍運(yùn)用這種軟件。

下面這幾種是虛擬軟件的特征。

（1）任何一個(gè)虛擬機(jī)都存在一個(gè)VM控制塊，比如VM控制塊的執(zhí)行狀態(tài)，它包括復(fù)制的VM寄存器等。

（2）它有著獨(dú)立的外圍設(shè)備、存儲(chǔ)器和CPU等，有相應(yīng)的保護(hù)針對(duì)I/O 端口和每個(gè)虛擬機(jī)等設(shè)備，能夠得到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源。

（3）對(duì)于任何一個(gè)虛擬機(jī)的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)分配而言，都采取了相互之間沒(méi)有任何聯(lián)系的地址空間。

（4）一個(gè)主機(jī)上能夠運(yùn)行多個(gè)機(jī)器，使安裝系統(tǒng)得到優(yōu)化，其中的內(nèi)容得到改善，虛擬機(jī)之間的對(duì)話得以加強(qiáng)，其中的共享和網(wǎng)絡(luò)資源得到改善，資源得以整合和利用。

（5）從虛擬機(jī)來(lái)看，會(huì)阻止有關(guān)系統(tǒng)受到傷害，控制整個(gè)過(guò)程，可以區(qū)別和安裝，對(duì)硬盤而言，加強(qiáng)操作的效率對(duì)硬盤的操作有巨大的幫助，主機(jī)和虛擬機(jī)系統(tǒng)有較好的隔離性，資料得以逐漸完善。

（6）硬件可以實(shí)現(xiàn)間接的復(fù)制，改善硬件的內(nèi)涵是很有必要的，使其中的差異得到進(jìn)一步完善，沒(méi)有必要太在意其中的不同，可以直接修復(fù)和維護(hù)虛擬機(jī)系統(tǒng)造成的損壞，使其功能得以實(shí)現(xiàn)。

（7）不僅可以修改虛擬機(jī)系統(tǒng)的各種配置參數(shù)，還可以對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，比如外圍設(shè)備參數(shù)、硬盤大小、內(nèi)存容量和虛擬機(jī)名稱等。

2 虛擬機(jī)技術(shù)在計(jì)算機(jī)硬件和軟件課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

由于高校計(jì)算機(jī)硬件及軟件這些課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，所以加強(qiáng)實(shí)踐能力對(duì)大學(xué)生來(lái)說(shuō)是很有必要的，完善教學(xué)方法和教學(xué)理論，使動(dòng)手能力加強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容的連貫性得以改善，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力得到加強(qiáng)。

2.1 虛擬機(jī)技術(shù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)課程的主要環(huán)節(jié)

從課程和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)有：（1）安裝應(yīng)用軟件；（2）設(shè)置計(jì)算機(jī)BISO；（3）配置和安裝操作系統(tǒng)；（4）格式化和區(qū)分硬盤；（5）還原和備份系統(tǒng)。

2.2 虛擬機(jī)軟件輔助計(jì)算機(jī)課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

因?yàn)槎嗝襟w教室普遍的操作系統(tǒng)是Windows 2000，具有明顯的公用特性，參數(shù)不易被修改，滿足課程的管理需求，對(duì)近些年的問(wèn)題做了探究，發(fā)現(xiàn)再探究后會(huì)出現(xiàn)許多教學(xué)上的問(wèn)題，總結(jié)出以下關(guān)于虛擬機(jī)軟件輔助教學(xué)的好處。

（1）在投影儀上不能看出物理計(jì)算機(jī)對(duì)BIOS的設(shè)置過(guò)程，目前管理有了相應(yīng)的基礎(chǔ)，各任課教師不能任意進(jìn)入和修改BIOS，利用虛擬機(jī)能夠很好地處理這種情況。

（2）物理計(jì)算機(jī)阻止以下破壞性操作：格式化和對(duì)硬盤分區(qū)等，教師可以執(zhí)行以下操作命令：學(xué)生演示FDISK、Format等，這可以實(shí)現(xiàn)虛擬操作過(guò)程演示。

（3）物理計(jì)算機(jī)阻止各任課教師安裝別的應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)，如Linux，而利用虛擬機(jī)就不會(huì)有這種限制，還能夠根據(jù)需要修改和配置系統(tǒng)參數(shù)，比如注冊(cè)表和內(nèi)存大小。

（4）利用克隆軟件Ghost，教師不僅能夠提高系統(tǒng)的優(yōu)化能力，還能夠提高其備份能力，虛擬機(jī)有時(shí)能夠利用不同模式代替投影儀。

（5）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建，主機(jī)通過(guò)聯(lián)系其全部虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到資源共享，使網(wǎng)絡(luò)媒體的授課力度得到加強(qiáng)。

（6）VMware Workstation是一款很好的虛擬機(jī)軟件，它可以使錄制效果得到改善，實(shí)現(xiàn)視頻和截圖的作用，這使課件的多媒體使用途徑得到增強(qiáng)，教學(xué)成功的概率也得到加強(qiáng)。

2.3 虛擬機(jī)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件課程的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)虛擬機(jī)軟件可以給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)真實(shí)的計(jì)算環(huán)境，下面幾點(diǎn)是利用軟件課程構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。

（1）用很少的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以完成眾多實(shí)驗(yàn)。

（2）使成本管理降低。從實(shí)驗(yàn)來(lái)看，許多功能有待于完善，不像機(jī)房那樣會(huì)重新安裝和改善管理，所以系統(tǒng)是會(huì)出現(xiàn)崩潰的，完善實(shí)驗(yàn)步驟極為重要。通過(guò)虛擬機(jī)軟件的采用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要會(huì)在虛擬機(jī)中安裝操作系統(tǒng)，比如在磁盤上生成虛擬機(jī)文件，也叫做Guest OS，就可以解決上面的問(wèn)題。在物理計(jì)算機(jī)中安裝一個(gè)虛擬機(jī)軟件和Windows操作系統(tǒng)，不僅可以增加效率，還可以提高性能。

（3）有較強(qiáng)的獨(dú)立性，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、環(huán)境的改造能力和約束能力得到加強(qiáng)，使實(shí)驗(yàn)課程更加完善，進(jìn)一步整合和利用了其中的方法，其中的安裝環(huán)境得以改善，學(xué)生的適應(yīng)性加強(qiáng)，學(xué)生先后使用同一臺(tái)機(jī)器。這樣，假如一個(gè)學(xué)生通過(guò)正確配置，在虛擬軟件中能夠安裝同一個(gè)操作系統(tǒng)的眾多副本，后面的操作都是正確的，不會(huì)給學(xué)生的實(shí)踐帶來(lái)問(wèn)題，所以，在逐步使用虛擬機(jī)軟件后，學(xué)生可以采用各自的Guest OS，學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力可以得到準(zhǔn)確和真實(shí)的反映。

3 結(jié)語(yǔ)

虛擬機(jī)技術(shù)為高校開(kāi)展計(jì)算機(jī)硬件與軟件教學(xué)提供了一個(gè)高效的教學(xué)平臺(tái)，搭建的真實(shí)教學(xué)環(huán)境為教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展提供了便利條件，虛擬機(jī)技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)中給學(xué)生課內(nèi)外提升自主學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)提供了現(xiàn)實(shí)的可能，成為教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)進(jìn)一步推廣的一種比較先進(jìn)的輔助教學(xué)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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