虛擬機技術(shù)在計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：從計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)的角度，介紹了虛擬機技術(shù)的原理和特點，介紹了虛擬教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)建方法，并對計算機操作系統(tǒng)教學(xué)的各個實驗環(huán)節(jié)進行了介紹。

關(guān)鍵詞：虛擬機；虛擬內(nèi)存；宿主計算機

在計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)中，加強培訓(xùn)學(xué)員動手能力的培養(yǎng)是最受重視的問題。操作系統(tǒng)的安裝是計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)的核心教學(xué)，對上機實訓(xùn)教學(xué)要求很高。計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)不僅要求培訓(xùn)學(xué)員能夠掌握操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和工作原理，還要求學(xué)員能夠熟練地、正確地安裝、配置、優(yōu)化操作系統(tǒng)以及常用的軟件。計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)的具體內(nèi)容如下：

1.操作系統(tǒng)安裝：包括合理劃分硬盤分區(qū)、正確安裝操作系統(tǒng)、安裝硬件驅(qū)動程序等步驟。

2.操作系統(tǒng)優(yōu)化：包括操作界面優(yōu)化、虛擬內(nèi)存優(yōu)化、系統(tǒng)啟動速度優(yōu)化等步驟。

3.操作系統(tǒng)配置：包括系統(tǒng)自動更新、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置、系統(tǒng)打印機配置等步驟。

4.常用軟件的安裝與配置過程包括：安裝、配置殺毒軟件、安全防護軟件、辦公應(yīng)用軟件、常用輸入法軟件、影音軟件等步驟。

5.操作系統(tǒng)的維護：要求學(xué)員能夠就安裝、配置、優(yōu)化以及操作過程中出現(xiàn)的各種問題進行正確的維護。

在傳統(tǒng)的上機實驗過程中，完成計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)的全部內(nèi)容，培訓(xùn)學(xué)員常常需要將一臺實驗計算機原有的操作系統(tǒng)全部破壞，再進行正確安裝，這樣做破壞了原有的教學(xué)演示軟件，影響到了培訓(xùn)教師的教學(xué)演示。由于實驗環(huán)境的特殊要求，不允許培訓(xùn)學(xué)員對硬盤進行隨意分區(qū)，也影響了培訓(xùn)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情。近年來，隨著虛擬機技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，上述問題得到了很好的解決。虛擬機技術(shù)的出現(xiàn)及虛擬機的強大功能，使得利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備，在不破壞實驗計算機原有系統(tǒng)的前提下，開展以前無法開展的實驗成為可能，計算機培訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量也有了明顯的提高。

一、虛擬機技術(shù)介紹

1.虛擬機的基本概念

所謂虛擬機（Virtual Machine）就是在計算機硬件基礎(chǔ)上通過軟件技術(shù)模擬出來具有完整功能的計算機系統(tǒng)。通過虛擬機軟件，可以在一臺物理計算機上模擬出一臺或多臺虛擬的計算機，這些虛擬計算機擁有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤和網(wǎng)卡等硬件設(shè)備，像物理計算機一樣工作，可以給虛擬計算機硬盤分區(qū)、安裝操作系統(tǒng)、安裝應(yīng)用程序、訪問計算機網(wǎng)絡(luò)等，且不會影響真實硬盤上的數(shù)據(jù)，甚至可以將多臺虛擬機連接成一個虛擬的局域網(wǎng)。

2.VMware虛擬機軟件簡介

VMware Workstation 是VMware公司開發(fā)的一款虛擬機軟件，它可以在一臺計算機上支持運行一臺或多臺虛擬客戶機，支持許多常見的操作系統(tǒng)，如Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Vista、Windows 7、Linux和Unix等操作系統(tǒng)。與物理計算機上安裝多啟動系統(tǒng)不同的是，在VMware上可以同時運行多個不同類型的操作系統(tǒng)，可以很方便地在不同的操作系統(tǒng)之間進行靈活切換，每個客戶機操作系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)上都是相互獨立的，在各自系統(tǒng)內(nèi)所做的修改、配置的服務(wù)、運行的程序都互不影響。而多啟動系統(tǒng)的計算機，僅能在同一時刻運行一個操作系統(tǒng)，切換操作系統(tǒng)時需要重新啟動。

二、虛擬機在培訓(xùn)實訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢

運用VMware構(gòu)建虛擬教學(xué)環(huán)境有以下優(yōu)點：

1.VMware虛擬機兼容性好、可靠性高

虛擬的客戶機系統(tǒng)和物理計算機一樣擁有BIOS、CPU、內(nèi)存、硬盤、聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等硬件設(shè)備，并與宿主計算機一起共用光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等硬件設(shè)備。它的操作系統(tǒng)安裝和使用與普通計算機幾乎是一樣的，可以擁有自己獨立的IP地址，為使用者提供全部的PC（個人計算機）功能，能很好地滿足各種計算機培訓(xùn)實訓(xùn)教學(xué)的需求。

2.VMware虛擬機幾乎對所有主流的操作系統(tǒng)都提供良好的支持

利用VMware虛擬機軟件可以在有限的資源條件下方便地構(gòu)建基于不同平臺的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和實驗環(huán)境，充分發(fā)揮現(xiàn)有資源的作用，節(jié)約了硬件投資。

3.在同一臺計算機上可以同時建立多個虛擬客戶機，也可以同時運行其中的若干個虛擬操作系統(tǒng)

在正在運行的虛擬客戶機之間，在虛擬客戶與宿主計算機之間，可以通過多種方式聯(lián)網(wǎng)，以滿足實驗需求。

4.宿主計算機完全控制虛擬客戶機

當(dāng)在虛擬客戶機中進行危險操作時，宿主計算機可以關(guān)閉與虛擬客戶機之間的連接，并可以隨時關(guān)閉虛擬客戶機，最大限度地減小了實驗過程中造成的硬件損壞或系統(tǒng)癱瘓的可能性。

5.用VMware虛擬機軟件建立的虛擬客戶機主要以文件的形式存儲

當(dāng)虛擬客戶機在實驗中徹底損壞以后，可以通過復(fù)制備份文件的方法，很快對虛擬客戶機進行重建。其重建的速度和靈活性比使用克隆軟件（GHOST）還原操作系統(tǒng)的速度要快、要好。

6.虛擬機強大的可復(fù)用性使得實驗環(huán)境的維護變得輕松

在一臺計算機上安裝好虛擬客戶機后，將其復(fù)制到其他硬盤分區(qū)或其他計算機上，無需修改就可以直接使用，這對操作系統(tǒng)配置、優(yōu)化、維護等培訓(xùn)提供了極大的便利。

三、VMware虛擬機軟件在計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

1.安裝與設(shè)置VMware虛擬機軟件

因為需要搭建VMware虛擬客戶機供實驗使用，所以首先需向培訓(xùn)學(xué)員簡單介紹VMware虛擬機軟件的功能及作用，并演示在實驗計算機上安裝VMware虛擬機軟件。其次，根據(jù)培訓(xùn)計算機操作系統(tǒng)類型的不同以及實驗計算機硬盤的大小，對安裝后的虛擬機進行不同的設(shè)置。最后，要求培訓(xùn)學(xué)員在實驗計算機上安裝虛擬軟件，并按要求對虛擬客戶機進行設(shè)置。

例如：如果培訓(xùn)Windows XP操作系統(tǒng)，則要求培訓(xùn)學(xué)員將虛擬客戶機的硬盤設(shè)置為40G；如果培訓(xùn)Windows 7操作系統(tǒng)，則要求培訓(xùn)學(xué)員將虛擬客戶機的硬盤設(shè)置為80G等。

2.BIOS設(shè)置及硬盤分區(qū)

BIOS設(shè)置和硬盤的合理分區(qū)是計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)的難點。

BIOS是英文“Basic Input Output System”的縮略語，直譯過來后中文名稱就是“基本輸入輸出系統(tǒng)”。其實，它是一組固化到計算機內(nèi)主板上一個ROM芯片上的程序，它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設(shè)置信息、開機后自檢程序和系統(tǒng)自啟動程序。其主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件設(shè)置和控制。因為BIOS設(shè)置的錯誤可能導(dǎo)致計算機不能啟動，所以利用VMware虛擬機軟件提供的客戶機中的BIOS可以很好地完成BIOS設(shè)置的教學(xué)演示，培訓(xùn)學(xué)員也可通過對虛擬客戶機中的BIOS的設(shè)置，直觀地理解和掌握BIOS設(shè)置方法。

硬盤分區(qū)就是將容量比較大的硬盤按需要劃分成幾個不同用途的分區(qū)。因為硬盤分區(qū)會破壞整個硬盤中的數(shù)據(jù)，所以在傳統(tǒng)實驗中一直不允許學(xué)員進行操作。利用虛擬客戶機中提供的模擬硬盤，培訓(xùn)學(xué)員可以學(xué)習(xí)多種方法，親自對虛擬客戶機的硬盤進行分區(qū)，并可重復(fù)進行練習(xí)，進一步提高學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情。

3.操作系統(tǒng)的安裝、設(shè)置與優(yōu)化

利用提供的不同操作系統(tǒng)安裝光盤映像文件，培訓(xùn)學(xué)員可以在虛擬機軟件中創(chuàng)建一個或多個虛擬客戶機，并在虛擬客戶機中反復(fù)練習(xí)、安裝不同的操作系統(tǒng)，使學(xué)員對安裝操作系統(tǒng)有更直觀的認(rèn)識。利用虛擬機軟件所提供的“快照”功能，培訓(xùn)學(xué)員可以對安裝好的操作系統(tǒng)進行不同的設(shè)置、優(yōu)化，使設(shè)置、優(yōu)化后的操作系統(tǒng)達(dá)到培訓(xùn)學(xué)員所要求的效果，并通過上網(wǎng)設(shè)置、網(wǎng)上鄰居設(shè)置、打印機的安裝等使培訓(xùn)學(xué)員感受到真實的物理實驗環(huán)境，達(dá)到提高培訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量的目的。

4.常用軟件的安裝、設(shè)置

在安裝操作系統(tǒng)的虛擬客戶機上，培訓(xùn)學(xué)員可以實驗安裝多種常用軟件，并對操作系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)置，使虛擬客戶機的運行效果達(dá)到培訓(xùn)學(xué)員認(rèn)為的最佳狀態(tài)。利用在虛擬客戶機上進行反復(fù)練習(xí)，讓培訓(xùn)學(xué)員克服實際操作中的心理障礙，改正不良操作習(xí)慣，最終達(dá)到計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)目標(biāo)。

利用虛擬機軟件來輔助計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)，使得教學(xué)演示與學(xué)員實驗都能順利進行。由于虛擬客戶機是VMware軟件建立在物理計算機上的一個文件，對虛擬機的任何操作都不會損壞硬件設(shè)備。因此，可以在虛擬機中完成傳統(tǒng)教學(xué)中無法完成的實驗。將虛擬機技術(shù)運用到計算機操作系統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)中不僅提高了培訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，還節(jié)省了大量的教學(xué)經(jīng)費。

參考文獻：

［1］劉愛軍.虛擬機技術(shù)在計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用［J］.學(xué)術(shù)研討，2007.

［2］艾娟.高職計算機實驗教學(xué)中虛擬機軟件VMware的應(yīng)用研究［J］.企業(yè)技術(shù)研究，2009.

（作者單位 甘肅省金昌市金川集團公司職工培訓(xùn)中心網(wǎng)絡(luò)學(xué)校）