虚拟机技术在计算机系统安装与调试实验中的应用

唐娟

摘要：计算机系统安装与调试是《计算机组装与维护》课程中的重要实验项目。但在实际教学过程中，经常会因为受到设备紧张、机房维护管理困难以及硬件设备容易被损坏等因素的影响，而导致计算机系统安装与调试的实验教学无法有效开展。如果能在实验教学过程中有效应用虚拟机技术，不仅可以解决上述问题，还可以降低消耗。与此同时，应用虚拟机技术也大大丰富了教师的教学环境。本篇论文通过简述虚拟机技术、计算机系统安装与调试实验项目的内容和特点，试分析虚拟机技术在计算机系统安装与调试实验中的实际应用，以供参考。

关键词：虚拟机技术；系统安装与调试；实验；应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0128-02

计算机已经成为大学生学习中必不可少的工具之一，计算机组装与维护课程除了作为计算机专业必修的基础课以外，也作为高等职业类学校公选课之一，受到广大学生的欢迎。计算机系统安装与调试是《计算机组装与维护》课程中的一项重要的实验项目，该实验是理论与实践的有机结合，重视培养与提高学生的实践能力、动手能力，掌握该技术后，学生能自己安装与调试计算机系统，方便了日常应用，同时还会对学生的未来就业产生一定的影响。

1 虚拟机技术

1.1简述虚拟机技术

虚拟机，也就是虚拟计算机，指的是在一台物理计算机的基础上虚拟出来的逻辑计算机。虚拟机技术指的是利用计算机软件来模拟硬件的技术，通过利用虚拟机技术，可以在一台物理计算机的基础上虚拟出来一台、多台虚拟计算机，进行操作系统与应用软件安装、硬盘分区、CMOS设置、格式化以及应用测试，而且每一台虚拟计算机都可以独立运行，就像真正的计算机一样，且每一台虚拟计算机的操作系统之间也不会互相干扰。因此，在实际对虚拟机进行操作的过程中，可以对其进行操作系统安装、磁盘分区、格式化等，甚至虚拟机的系统崩溃，也不会对其他虚拟机系统、主机产生影响。基于虚拟计算机的这个特点，其非常适合学生进行计算机系统安装与调试实验，即便是操作失误，也不会对主机软件资源、硬件造成破坏，便于维护、管理。

1.2常用虚拟机软件

就目前来说，较为常用的虚拟机软件主要有三种：①Microsoft Virtual PC；②Virtual Box；③VM ware。通过对比分析这三种虚拟机软件发现，与其他两种相比，VM ware的功能更加出色，且综合稳定性也更好，更能满足产品研发以及教学科研的要求。因此，本研究中以VM ware为例，探讨虚拟机技术在计算机系统安装与调试实验中的应用。

1.3虚拟机的运行原理

在主机的操作系统上，VM ware是作为一个软件进行直接运行的，VM ware软件在主机操作系统上为虚拟机系统提供了一虚拟操作平台，而虚拟机的功能则主要通过这一虚拟操作平台实现（如图1）。从根本性质上来讲，虚拟机就是一个软件，其与一般的应用软件一样，只能依靠主机才可以完成操作。就功能方面上看，主机、虚拟计算机之间的差别并不是很大，也就是说虚拟计算机有主机所具备的所有功能，唯一的一个不同点就是虚拟计算机的运算速度相比较于主机来说比较慢。

1.4虚拟机的主要特点

以VM ware软件为例，探讨虚拟机的特点发现，其主要有以下几个特点：第一，可以同时运行多个操作系统。虽然VM ware软件仅仅是对一个虚拟机进行模仿，但与计算机相同的是其也具备BIOS，还可以修改和设置BIOS参数，从而能够在一个计算机上同时运行多个虚拟操作系统，还可以实现虚拟系统、主机系统之间的切换，此外，主机系统也可以参与虚拟机的任务，从而有效避免了由于主机系统受到损坏而导致的虚拟机程序数据损坏的问题；第二，虚拟机操作系统之间相对独立。由于虚拟机系统是独立的，且有着自己的网址，同时有主机所具备的所有功能，因此，在多台虚拟机系统同时运行的过程中，如果其中一台虚拟机出现问题或故障，其他的虚拟机系统也不会受到影响；第三，能够兼容多个版本。虚拟机能够兼容多个版本，那么在虚拟机的同一操作系统上安装不同版本的时候，就无需重新进行硬盘分区。例如，在“Red Hat Linux”目录下安装“Turbo Li flux”的时候，就无需重新进行硬盘分区。

2 计算机系统安装与调试实验项目的内容和特点

计算机系统安装与调试实验重视培养与提高学生的实践能力、动手能力，本文讨论的虚拟机技术应用主要针对的是计算机软件系统模块，包括CMOS和BISO设置、硬盘分区与初始化、操作系统安装、驱动程序安装、系统的维护、工具软件安装与卸载等等。

计算机系统安装与调试实验项目的主要特点有：第一、知识更新速度较快。新的时代背景下，科学技术更新换代的速度不断加快，在计算机领域表现得尤为突出，无论是计算机软件、还是计算机硬件，更新的速度均比较快，往往学生还没有掌握好现有的技术、产品，而新技术、新产品又迅速出现，为适应社会需要，教学内容也要不断更新；第二，技能要求比较高。计算机系统安装与调试实验，重视技能培养，注重培养与提高学生的动手能力、实用技能，其目的是使学生通过实验，掌握计算机主板设置方法，并且对计算机软件、操作系统进行安装与维护，能够处理、解决实际问题。

3 虚拟机技术在计算机系统安装与调试实验中的应用

3.1设置虚拟光驱

考虑到系统的安装与调试，需要各种安装光盘，而在实际的实验操作环境下，安装光盘的使用会有很多不利因素，如读盘速度、光盘磨损、光盘的管理。利用成熟的“光盘映像文件制作/ 编辑/转换工具”将相关的光盘制作成ISO 格式的文件，形成ISO 镜像库进行统一的管理。通过应用虚拟机技术，可以把ISO文件当作虚拟光驱，也可以利用真实光驱设置虚拟光驱。在使用光驱时，就可以直接通过网络下载ISO镜像文件，这样不仅在很大程度上节约了教学经费，节省了学校的开支，还大大减少了实验准备的时间，有利于提高教学效率。

3.2设置CMOS与BIOS

在启动虚拟机系统时，与启动普通计算机的过程一样，先进行自检之后，通过DEL进入BIOS，设置参数。这一实验地主要目的是练习开机启动顺序、计算机日期与时间、USB控制、CPU频率以及BIOS密码开机密码的设置等。每一台虚拟机均具备独立BIOS，也可以通过BIOS实现上述实验目的，在设置BIOS时，可以把光驱放在第一启动顺序中，从可以为之后的操作系统安装提供良好的基础。

3.3硬盘分区与初始化

在通用的学生上机机房中，硬盘分区与初始化这一实验是显然是不允许进行的，因此，教师可以利用虚拟机技术指导学生完成这项实验。不管是硬盘分区，还是硬盘初始化，不仅可以利用工具软件实现，也可以通过在DOS环境下用命令实现，但大多数情况下是利用工具软件实现的。具体的做法如下所示：通过镜像文件、物理光驱，引导虚拟机系统启动DOS环境，之后使用分区软件或者命令进行硬盘分区、硬盘初始化，这些操作均是处于虚拟机系统中，因此不会破坏硬盘数据。

3.4安装操作系统

由于通用机房中配备了还原保护措施，因此，在通用机房中无法进行安装操作系统的实验，因此，教师可以利用虚拟机技术指导学生完成这项实验。虚拟机中安装操作系统，与普通计算机安装操作系统相同，均是利用光盘或ISO镜像文件安装的，安装方式、安装流程也与普通计算机一样。

3.5 ghost备份

在计算机组装、维护时，克隆软件是一种应用比较频繁的软件，在计算机出现故障或问题，且通过还原不能使其恢复正常，这时就可以利用ghost恢复系统，为此，需要进行克隆，并在系统恢复时取代损坏的系统。为节约学生时间，计算机实验室可以向实验学生提供需要安装或恢复的系统备份，在日常的实验课中，保存不同实验环境下形成的镜像文件或GHO 文件，以待日后使用。

3.6病毒测试

随着计算机技术的迅速发展，病毒查杀的重要性日趋凸现出来，成为计算机操作的一项主要内容，因此，在计算机系统安装与调试实验项目教学过程中，也要重视病毒测试方面的内容。利用虚拟机技术开展实验，通过进行CPU虚拟以及硬件端口、寄存器的虚拟，并用调试程序把病毒程序调入到虚拟机系统中来，就可以使学生清楚地看到病毒执行的过程。需要注意的是做病毒测试时，建议关闭虚拟机与主机的共享和文件互通功能，虚拟机若不需要网络，关闭虚拟机网卡，这样可以避免对宿主计算机和网络产生影响。

4 结束语

综上所述，虚拟机技术在计算机系统安装与调试实验项目教学过程的科学、合理、有效应用，不仅可以良好地保护硬件，大大降低了实验教学的成本，还丰富了教学环境，最佳程度上提供了真实的模拟环境，从而可以为学生提供更多的实验机会，有利于教学效率、教学效果的提高。

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