计算机实验教学中虚拟化技术的应用

李丽萍

摘要：文章以引入虚拟化的计算机技术为前提，旨在提高学生学习的质量，从计算机虚拟化专业教学管理质量的角度来对给计算机专业教学的目标进行深度的管理。通过对计算机教学实践内容和形式加以说明，以此来改善现有的教学质量，提高学生对于虚拟化技术学习的热情，构建更加完善的计算机实验教学的体系。

关键词：虚拟化技术；计算机实验教；学应用分析；教学管理

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0045-02

1 概述

近些年以来，计算机技术被广泛应用于高校的教学工作当中。这项新技术的许多高校很感兴趣，再加上一些相关的延伸技术，使得教学的质量大大的提升，使学生在培训的时间会更直接地观察和学习。而且也大大的减少了传统教学的抽象的方式，同时也使得学习中资源的浪费现象减少。为了能给学生在实验课中使用计算机方法和设备带来操作上的方便和安全，并提供了一种新的技术用于计算机教学的支持。对实验中的虚拟化设备的操作，设置多位的接地元件，设置相似参数，并根据分析的虚拟化试验，最后将实验结果与理论计算结果相互结合，借此来起到教学质量提升的目的。

目前中国的高等院校在日常的教学中使用的计算机技术和设备相对的陈旧，培养出的专业技术人才的水平很难达到现阶段用人单位的需求，很多计算机设备在使用中会出现各种各样的问题，很难保证实验教学的正常进行，严重的影响了高校教学质量快速的发展。其中最为突出的是实验内容和机械之间的配合，在实验教学协调规划的同时，很多高校的学院还是单一运转，学校之间不能形成具体的教学安排，学校领导无法准确的下达进度任务安排，各个学院之间更是没有有效的沟通，常常会导致机械多余的运行而浪费资源，更者是白白的对机械进行损耗，降低了机械在实验教学的使用年限。整体看来现在使用的计算机虚拟化技术为基础的计算机模拟可以大大改善这一现象。在高校实验教学的方案能有效地运用信息资源的管理机制，从而促进高校教学的质量提升，加强学生通过专业学校适应社会的能力。

2 虚拟化技术的使用

虚拟化的相关技术的出现要追溯到上个世纪的六、七十年代，该技术真正发展起来的时间也就是最近的几年里。正是由于看到了虚拟化技术在计算机领域中出色的发挥，才使得该技术得到广泛的使用和人们普遍的认识。虚拟机械设备（virtualmachine，简称为VM）是基于多元化的操作系统下的一种服务系统，它在原有单一的操控系统中增加了多种不同种类的处理模式系统，使得现有的物理器可以在多种操作模式下快速的工作，在很大的程度上可以将计算机的软、硬件的水平发挥的更好。在硬件的基础部分，将器件中的物理单元模块逐一分解使用，形成多个固定的逻辑路径，在程序运行的过程中发挥效能。在现有的虚拟机械设备系统中，中央处理器发挥着核心的作用，处理器中的芯片将系统的工作区域和存储区域划分开来，形成了数据的存储和数据的处理两个单独的模块，同时这两个模块还能相互直接形成连接。使用这样模式下的计算机程序应用方式可以单独的对系统进行处理，就会形成一定的系统自我保护功能。即使如果在某个虚拟机中冻结程序的现象的出现也不会影响到那些运行在虚拟机外部的操作系统和程序控制的正常的运行。这样做的目的就是为了增强有限资源的利用率并且能够方便管理资源。与此同时我们计算机实验教学中需要的各样的操作系统都能很透明地运行在其自身的虚拟机中。

非线性的仿真实验法，非线性仿真结果的不同虚拟计算模式所产生的数值格式有着不同的功能。这种新形式下的计算方法可以作为计算方案来列入实验内容，方案可分为两种类型。一种是使用目标将在乘法函数中再次加权的情况下进行运算，是一个完整的函数体系，通过和两个点的重新加权，得到对应的模拟实验方案。这种方法特别是共轭置换法，这样模式类的方法和多普勒平方根法有着相似之处。基于虚拟化的实验机械仿真由于其稳定性好，计算上较为简单，教学使用广泛得到应用。另一个是一个多变量函数的假设，在该定义域的范围内定义的函数减少到有效值以内的个数，对规划的目标函数的第三种类型可以分析区域界限。这种方法虽然比较简单，但很少使用的机械模拟，最主要的原因是在转变编程中多次使用虚拟进程，导致系统的数据无法完全复制到实验机械中，机械执行的命令和指令都是很片面，具体变现在工作断断续续，不能系统的完成整个工程的协调指令。

线性仿真实验法，在计算机教学仿真实验中是使用一个线性函数对问题进行解决，根据线性函数的数据可分为直接和间接的两种方法。直接法通常在静态复杂图形的实现方法，计算机实验中会遇到一些人工的情况下无法处理的事情，然后就产生了相应的智能处理技术，能很好的在特定网站寻找固定目标，利用电子跟踪器运用到正确位置。使用迭代的连续函数，在一系列的数学模型计算后，使用线性方程的解，最终得到合理的解决方案用作实验结果。

间接法常见的有共轭函数法、增广矩阵变化法。它是将计算机的虚拟仿真问题转化成非线性仿真问题，再通过非线性仿真方法来求解，或者非线性仿真问题转化成线性规划问题来处理。加运转的指令以坐标的形式发散出去，得到的目标函数在通过重复的验算，再次得到虚拟情况下的实验所需要的数据和方案。

3 虚拟技术的计算使用方式

从上文的介绍中可以看出，虚拟模式下的计算机硬件程序在使用中会比传统的教学系统更加的完善，其中有着很多较为优势的项目。在使用相关的虚拟技术的过程中要发挥其独特的物理性能，改善了教学过程中的一些不足之处。下面我们就虚拟化技术在计算机实验教学中的优势进行阐述。

其一，教学优势，即利用虚拟化的技术开设一些具有创新特别且具有实践能力的虚拟化实验课程。比如计算机安全、计算机的组成原理、可编程的数字电路、多操作系统交互、并行计算机技术、多核编程技术以及集群技术等等一些实验性的课程不能在目前的实验设备上开展。将现有的计算机硬件资源，运用虚拟化的技术。创建一个功能齐全，能够像一台“真实”的计算机一样运行自身应用程序及操作系统的虚拟机。把以前不能在现有的计算机上开展的计算机实验课程移到这个虚拟机上开展。从而实现很多实验课程从小心翼翼地进行到开放自由地进行、从无到有的跨越，最终达到开展适合高等学院的教学风格特点并且具有创新性实践性特别的虚拟化的实验课程的目的。

其二，成本优势，即运用虚拟化技术不仅能大大地降低成本，还能有效地降低实验环节的能耗，而且计算机实验教学的效率和质量能得到很大的提升。在目前经济严峻的情况下，高等院校不可能大幅度地增加实验设备的预算。在时间、资源以及成本三重压力下，如何让计算机实验教学质量和效率才能得到事半功倍的效果，利用VMware类型的虚拟化技术，建立一个适合于所有应用程序的虚拟的PC机环境，通过硬件需求量的减少以此提高目前资源的使用率，提高教学效果，改善教学环境。现有的很多服务器和计算机能耗比较大，而VMware类型的虚拟化技术拥有内存管理和高级资源的功能特点，可以实现高达15：1的整合率甚至更高，硬件的使用率提高到85%，并且能够智能地把一些不用的物理服务器关闭，最大程度地减少能耗却不会降低功能完整性和可靠性。

其三，管理优势，即利用虚拟化的技术结合高等院校的学生的特别建设合理完善的计算机的实验教学的体系，推动教研工作的顺利进行。高等院校良好的计算机的实验教学不仅仅是拥有几门实验教学课程比较优秀，而应该是要建立一个良好的教学体系，便于管理。

4 结语

在对于计算机的使用过程中，为了提高高校的实验教学的质量，引入了相关的虚拟化的技术，本文中就虚拟化的技术的优势详细的介绍，并且就该技术的原理也详细的分析，借此使用虚拟化技术的优势，来对高校实验教学起到积极的效果。

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