虛擬機技術在計算機教學中的應用

【摘要】美國VMware公司開發的VMware Workstation 4.5，采用VM（Virtual Machine）虛擬機技術可以讓一臺物理計算機模擬多個虛擬計算機，從而解決計算機學科較強的實踐要求問題。本文簡要介紹了該軟件的安裝、設置，并給出了應用實例。

【關鍵詞】虛擬機，計算機教學，VMware，應用

【中圖分類號】G434【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097（2006）05—0070—03

一、計算機教學中面臨的問題

在計算機網絡教學過程中，關于不同類型的操作系統的安裝、設置，即使在多媒體教室上課，教師也只能照本宣科，因為在教師機上不允許進行操作系統的安裝，相應的操作系統的設置，網絡功能的設置無法給學生演示。

在計算機基礎教學中，對BIOS的設置只能在大屏幕上簡單演示一下，分區操作、格式化操作只能啟動程序，介紹一下軟件的功能，不能真實操作演示。

計算機是實踐性非常強的學科，要培養勤于動手的高素質應用人才，就需要給學生提供一定的實踐環境。可是現在的計算機機房為了管理方便，BIOS加了密碼，學生進不去，無法學習BIOS的設置；硬盤加了保護卡，無法安裝試用新軟件；用管理軟件屏蔽了控制面板，Windows的一些設置學生無法練習等。另外，目前流行的多媒體教學軟件，采用的是Windows平臺，而BIOS的設置、安裝操作系統等非Windows環境下的操作只能借助大屏幕給學生演示，而無法直觀、清晰地展示在學生機的屏幕上。

好在EMC旗下的VMware公司，采用虛擬機技術開發的VMware Workstation 4.5可以解決以上問題。

二、VM 及VMware Workstation 4.5簡介

VM(Virtual Machine)虛擬機指功能沒有實際的計算機硬件與之相對應，完全由軟件實現功能的計算機。我們每天應用的計算機就是由微程序語言機器--機器語言機器--匯編語言機器--高級語言機器--操作系統機器--應用語言機器這6個層次構成的，而在匯編語言機器之上的層次都被稱為虛擬機。而我們通常所說的虛擬機，一般是特指建立在日常使用的操作系統之上，靠軟件建立的虛擬計算機^[1]。

VMware Workstation 4.5（以下簡稱VMware 4.5）引入了一種虛擬操作系統的概念，從已有的硬件中，劃一部分內存和硬盤空間，讓虛擬的操作系統使用，然后配以VMware的管理軟件，從而達到多系統同時運行的目的。虛擬的系統和真的系統沒有什么區別，有自己的硬件，BIOS等等，你可以隨便對其進行操作，包括分區、格式化，完全不要擔心會對現有的系統有任何的影響。

VMware 4.5是目前最新版本，可以在現有的操作系統，如Windows2000/XP中再安裝一個或多個操作系統（Windows所有版本、MS-DOS、Linux等），從而建立教學演示和學生實踐的虛擬計算機平臺。在這個平臺上，教師可以隨心所欲地全面完成教學任務，學生可以隨意地進行BIOS設置、分區、格式化、試用新軟件，甚至體驗惡性病毒等，而不用擔心會影響到系統的安全性，因為這些操作僅僅是針對一個現實計算機操作系統中的一個普通文件夾而已。這樣既滿足了教師的要求，又保證了學生有一個良好的實踐環境。

在VMware 4.5中，物理存在的計算機稱為宿主機Host，運行在其上的操作系統稱為宿主操作系統Host OS，在VMware 4.5上建立的虛擬機稱為客戶機Guest，運行在其上的操作系統稱為客戶操作系統Guest OS^[2]。

三、VMware 4.5的安裝與設置

VMware4.5的運行環境要求處理器：推薦使用500MHz或者更高；內存：推薦使用256M；硬盤：軟件安裝需要100MB空間，至少保證1G剩余空間安裝客戶操作系統以及在客戶操作系統上安裝應用軟件。運行平臺為Windows NT/2000/XP/

2003，Linux。

這里以Windows XP 專業版為運行平臺，安裝過程非常標準，可以選擇安裝路徑（默認在C:\\Program Files\\Vmware

VMware Workstation）。安裝期間會提示：光驅的自動運行功能當前為開啟狀態，將影響虛擬機運行，是否需要禁用？選擇“是”。接下來是關于兼容早期版本虛擬磁盤文件的提示，選擇“是”。最后輸入授權碼，完成安裝。

四、建立一臺虛擬計算機

啟動VMware 4.5，在右窗格中單擊“New Virtual Machine”圖標后，選擇“Typical”安裝，接著選擇Guest OS的類型，可以選擇列表中任一種操作系統，如Windows 98，但要注意所選的操作系統需要的內存是否夠用，因為VMware 4.5在缺省設置下按照你的選擇自動分配虛擬計算機的物理內存容量。接下來設置虛擬計算機的名稱和所使用的文件夾，這里輸入win98作為虛擬計算機名稱，選擇D：\\win98作為虛擬計算機的文件夾，注意最好與Host OS不在一個分區上。在該文件夾下存放若干以vmx或vmdk為擴展名的文件，它們是虛擬計算機正常運行所必須的文件。接下來選擇網絡類型為“Use Bridged networking”，指定虛擬磁盤容量為4G，單擊“完成”按鈕，此時，在VMware 4.5的右窗格中可以看到“win98”虛擬計算機已創建完成，并顯示出該虛擬計算機已加載的所有標準硬件設備。如可用的物理內存容量Memory，掛接在IDE0上的虛擬硬盤Virtual Disk等，雙擊這些項目或選擇“VM→Setting”菜單進行調整。在工具欄上我們可以看到Power Off、Power On按鈕已呈可用狀態，也就是說這臺虛擬計算機可以加電開機了。

圖1 建虛擬計算機

五、安裝虛擬計算機操作系統

單擊Power On按鈕，出現虛擬機POST自檢過程，除了右上方EPA圖標變成VMware圖標外，與真實的啟動過程完全一致，包括主板BIOS版本、內存檢測、硬盤檢測、光驅檢測等過程一應俱全，如圖1所示。在啟動時按下F2鍵可進入BIOS設置程序，不管Host采用何種BIOS，虛擬計算機一律改用Phoenix BIOS。設置好BIOS后，在光驅中放入Guest OS的安裝光盤，這里是Windows 98。下面的操作與真實的操作系統安裝完全一致，不再贅述了。

六、應用實例

（一）計算機教師演示Windows 2000 Server 的安裝

在計算機網絡課程教學中，計算機教師在虛擬計算機環境下演示Windows 2000 Server 的安裝及設置，如圖2所示。通過多媒體教學軟件將整個過程廣播至學生機上，學生如同自己動手安裝系統。

圖2 Windows 2000 Server 的安裝及設置

（二）學生在虛擬計算機環境下學習BIOS的設置

在虛擬計算機的啟動過程中，按F2鍵就可進入虛擬計算機的BIOS設置程序，如圖3所示。學生可以對各個選項進行設置試用，滿足了學生學習BIOS設置的要求，使BIOS不再神秘^[3]。

圖3 BIOS的設置

（三）學生在虛擬計算機環境下學習分區、格式化操作

用Windows 98 安裝光盤或啟動盤引導虛擬計算機啟動后，鍵入FDISK就可以對虛擬計算機的硬盤進行分區操作，如圖4所示。重啟虛擬計算機后，鍵入FORMAT就可以對硬盤進行格式化操作了。

圖4 分區、格式化操作

(四)學生在虛擬計算機環境下學習Windows 98的安裝

學生可以在虛擬計算機環境下學習Windows 98的安裝，如圖5所示。培養學生獨立自主維護系統的能力，對熟練掌握Windows 98的應用非常有幫助。

（五）VMware 4.5的抓圖功能應用

計算機教師在編寫電子教案或編寫教材時，非Windows操作系統下的一些運行畫面無法用抓圖軟件捕獲，如BIOS的設置畫面、分區操作畫面、操作系統安裝過程畫面。運用VMware 4.5的抓圖功能可以輕而易舉地解決這些問題。當啟

圖5 Windows 98 的安裝

動一個虛擬計算機后，文件菜單中的Capture Screen抓屏功能菜單有效，此時選擇該菜單，VMWARE將會把當前的虛擬計算機屏幕保存為BMP文件。本文所用的圖片均是這種方式抓取的。

——————————

參考文獻

[1] 彭愛華等.實戰多操作系統與虛擬機[M].北京:人民郵電出版社，2004

[2] Time創作室.虛擬機典型應用技巧[M].北京:人民郵電出版社，2003

[3] 張沛強.Virtual Machine技術在計算機實踐教學中的應用[J].咸陽師范學院學報，2003，(18):166

Application of the Virtual Machine Technique in the Computer Teaching

WangCunxiang

Shanxi Finance and Economics Professional College， Xianyang Shanxi ， 712000

Abstract: The VMware Company in the United States developed The VMware Workstation 4.5， which adopts VM(Virtual Machine) Technique. It is able to make it possible for one physical computer to simulate several virtual computers， in order to solve the problem of needs of computer course practice. This text simply introduces the installing and setting of this software， and gives application examples.

Keywords: Virtual Machine， Computer Teaching， VMware， Application

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文