淺析虛擬機技術在計算機硬件與軟件課程教學中的應用

方莉

摘 要：高校不斷擴招給計算機專業的教學發展帶來契機，然而由于該專業資金投入和實驗設備淘汰等比重逐年加大，致使很多高校在計算機課程教學實踐中的發展出現失衡現象，尤其教學過程中，軟硬件條件限制給高校日常課程教學帶來一定影響和制約，為此，要實現教學能力改善，需要對教學設備的利用效率進一步強化，采用虛擬機（Virtual Machine，VM）技術來構建和實踐教學環境成為上述問題的有效解決方案。

關鍵詞：虛擬機技術 計算機硬件與軟件課程 應用

中圖分類號： TP393-4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0019-02

1 虛擬機技術概述及虛擬機軟件特征

1.1 虛擬機概述

虛擬機分為基于軟件方式的虛擬機和硬件方式的虛擬機兩種，一種是當前運用最普遍的虛擬機，另一種是尋求發展的虛擬機，目前我們探究的是前者。對環境適應性質的加強是很有必要的，使分區獨立得以改善，也使計算機改革和創新得以完善，對完整計算機技術加模擬，這樣的計算機也就是虛擬機。在中間層次的基礎上實現計算機資源的管理和再分配，這就是虛擬機技術的實質，能夠最大限度地利用資源并實現共享是最為重要的，使內在支撐得到改善。

1.2 虛擬機軟件及其特征

目前虛擬機技術的探究已經有了一定的基礎，所以完善的過程支撐是極為重要的，有關的條件限制得以實現，使其中的認同得到這一步的改善，近些年來才得到實際的應用和認同。當前 Virtual Pc和VMware這兩款虛擬軟件較為流行，和Windows系列、PS/2等軟件進行比較，都可以在Windows系統的基礎上模擬出許多計算機，VirtualPc 2004以后的版本不支持Linux操作系統，而VMware支持；在X86保護模式下VMware客戶操作系統能夠直接運行，虛擬機的運行有著出色的性能和逼真的環境，教學中普遍運用這種軟件。

下面這幾種是虛擬軟件的特征。

（1）任何一個虛擬機都存在一個VM控制塊，比如VM控制塊的執行狀態，它包括復制的VM寄存器等。

（2）它有著獨立的外圍設備、存儲器和CPU等，有相應的保護針對I/O 端口和每個虛擬機等設備，能夠得到計算機系統的全部資源。

（3）對于任何一個虛擬機的虛擬內存系統分配而言，都采取了相互之間沒有任何聯系的地址空間。

（4）一個主機上能夠運行多個機器，使安裝系統得到優化，其中的內容得到改善，虛擬機之間的對話得以加強，其中的共享和網絡資源得到改善，資源得以整合和利用。

（5）從虛擬機來看，會阻止有關系統受到傷害，控制整個過程，可以區別和安裝，對硬盤而言，加強操作的效率對硬盤的操作有巨大的幫助，主機和虛擬機系統有較好的隔離性，資料得以逐漸完善。

（6）硬件可以實現間接的復制，改善硬件的內涵是很有必要的，使其中的差異得到進一步完善，沒有必要太在意其中的不同，可以直接修復和維護虛擬機系統造成的損壞，使其功能得以實現。

（7）不僅可以修改虛擬機系統的各種配置參數，還可以對其進行設置，比如外圍設備參數、硬盤大小、內存容量和虛擬機名稱等。

2 虛擬機技術在計算機硬件和軟件課程教學中的實踐應用

由于高校計算機硬件及軟件這些課程的實踐性較強，所以加強實踐能力對大學生來說是很有必要的，完善教學方法和教學理論，使動手能力加強，教學內容的連貫性得以改善，學生的實際動手能力得到加強。

2.1 虛擬機技術導入計算機課程的主要環節

從課程和教學內容設計的主要環節有：（1）安裝應用軟件；（2）設置計算機BISO；（3）配置和安裝操作系統；（4）格式化和區分硬盤；（5）還原和備份系統。

2.2 虛擬機軟件輔助計算機課程教學的優勢

因為多媒體教室普遍的操作系統是Windows 2000，具有明顯的公用特性，參數不易被修改，滿足課程的管理需求，對近些年的問題做了探究，發現再探究后會出現許多教學上的問題，總結出以下關于虛擬機軟件輔助教學的好處。

（1）在投影儀上不能看出物理計算機對BIOS的設置過程，目前管理有了相應的基礎，各任課教師不能任意進入和修改BIOS，利用虛擬機能夠很好地處理這種情況。

（2）物理計算機阻止以下破壞性操作：格式化和對硬盤分區等，教師可以執行以下操作命令：學生演示FDISK、Format等，這可以實現虛擬操作過程演示。

（3）物理計算機阻止各任課教師安裝別的應用軟件和操作系統，如Linux，而利用虛擬機就不會有這種限制，還能夠根據需要修改和配置系統參數，比如注冊表和內存大小。

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

（5）網絡環境的搭建，主機通過聯系其全部虛擬機網絡達到資源共享，使網絡媒體的授課力度得到加強。

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

2.3 虛擬機技術可實現軟件課程的實驗平臺

實驗環節虛擬機軟件可以給實驗帶來真實的計算環境，下面幾點是利用軟件課程構建實驗平臺的優勢。

（1）用很少的實驗設備可以完成眾多實驗。

（2）使成本管理降低。從實驗來看，許多功能有待于完善，不像機房那樣會重新安裝和改善管理，所以系統是會出現崩潰的，完善實驗步驟極為重要。通過虛擬機軟件的采用，根據實驗的需要會在虛擬機中安裝操作系統，比如在磁盤上生成虛擬機文件，也叫做Guest OS，就可以解決上面的問題。在物理計算機中安裝一個虛擬機軟件和Windows操作系統，不僅可以增加效率，還可以提高性能。

（3）有較強的獨立性，學生的自主學習能力、環境的改造能力和約束能力得到加強，使實驗課程更加完善，進一步整合和利用了其中的方法，其中的安裝環境得以改善，學生的適應性加強，學生先后使用同一臺機器。這樣，假如一個學生通過正確配置，在虛擬軟件中能夠安裝同一個操作系統的眾多副本，后面的操作都是正確的，不會給學生的實踐帶來問題，所以，在逐步使用虛擬機軟件后，學生可以采用各自的Guest OS，學生的實踐動手能力可以得到準確和真實的反映。

3 結語

虛擬機技術為高校開展計算機硬件與軟件教學提供了一個高效的教學平臺，搭建的真實教學環境為教學實驗的開展提供了便利條件，虛擬機技術應用于計算機專業課程教學中給學生課內外提升自主學習的動機提供了現實的可能，成為教學實踐中應進一步推廣的一種比較先進的輔助教學技術。

參考文獻

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