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《計算機組裝與維護》課程實驗中虛擬機技術的應用

時間:2024-09-07 02:56:44 計算機應用畢業(yè)論文 我要投稿
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《計算機組裝與維護》課程實驗中虛擬機技術的應用

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摘要:論文重點介紹基于Vmware虛擬機技術的《計算機組裝與維護》課程實驗,這些實驗的開出,既增加了學生動手操作的機會,提高了教學效果,又避免了計算機系統(tǒng)的破壞,保證其它課程實驗的正常開出。

 

引言

 

   《計算機組裝與維護》課程是計算機專業(yè)的一門專業(yè)技術課程,突出學生專業(yè)技能的培養(yǎng)。該課程設置了計算機軟硬件方面的多個實驗,力圖通過實驗提高學生的動手實踐能力。其中部分實驗具有一定的危害性,如:硬盤的分區(qū)與格式化、操作系統(tǒng)的安裝、丟失數(shù)據(jù)的恢復等。這些實驗會破壞原計算機上存儲的程序和數(shù)據(jù),影響其它實驗的正常開出。為此,一些學校放棄了此類實驗,教學效果大打折扣。針對這種情況,我在實驗中引入了虛擬機技術,嘗試解決這個問題。觀察三年來的使用情況,效果良好。

 

1  虛擬機技術簡介

 

    所謂虛擬機,是相對于物理計算機而言,它是通過虛擬機軟件虛擬實現(xiàn)的,可支持多個操作系統(tǒng)在單個物理機上并行運行,每個虛擬機都可以被獨立的封裝到一個文件中,便于使用和移植。在虛擬機中,我們可以虛擬CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅和網(wǎng)卡等一整套硬件設備,并可以隨心所欲的設置和使用它們,對物理機沒有絲毫的影響。這些特點,為我們以虛擬機為載體,進行操作實驗帶來了便利。

 

    早在上個世紀七十年代,IBM研究中心就在試驗室里實現(xiàn)了其主機的鏡像,可算是虛擬機的始祖,F(xiàn)在,使用最普遍的虛擬機軟件,要數(shù)Vmware公司的VMware Microsoft公司的Virtual PC了。兩款軟件都基于X86平臺,能在Windows系統(tǒng)上虛擬多臺計算機,用于安裝多種版本的操作系統(tǒng)。但 Vmware還支持Linux等多款操作系統(tǒng),并且功能強大,操作界面直觀,易學好用。而Virtual PC主要為windows操作系統(tǒng)服務,特別是最新版本的Virtual PC只支持Windows 7操作系統(tǒng),鑒于此,我們選用了Vmware軟件。

 

2  虛擬機的實驗應用

 

2.1實驗平臺的構建

 

    考慮到大部分的學生初次接觸虛擬機軟件,且學生的英語水平參差不齊,我們確定選用中文版VMware Workstation 6作為虛擬機創(chuàng)建軟件。

 

    首先運行VMware Workstation 6創(chuàng)建虛擬機,單擊“文件→新建→虛擬機”命令(如圖1所示),進入創(chuàng)建虛擬機向導,或者直接按“Crtl+N”快捷鍵同樣進入創(chuàng)建虛擬機向導。在彈出的歡迎頁中單擊“下一步”按鈕,按照依次彈出的對話框提示,選擇設置計算機的配置、客戶機操作系統(tǒng)類型、虛擬機的名稱和保存位置、網(wǎng)絡類型和磁盤容量。特別注意在“選擇一個客戶機操作系統(tǒng)”對話框中,要正確選擇虛擬機運行的操作系統(tǒng)和版本,否則無法完成后續(xù)實驗。這里選擇“Windows XP Professional”操作系統(tǒng),單擊“下一步”按鈕,繼續(xù)執(zhí)行。最后成功創(chuàng)建安裝Windows XP Professional操作系統(tǒng)的虛擬計算機(如圖2所示)。至此,實驗平臺構建完成。

 

          1   選擇新建虛擬機的菜單命令                        2  新建虛擬機的配置視圖

 

2.2硬盤的分區(qū)和格式化操作

 

    在真實的物理機上進行分區(qū)和格式化操作,將刪除已安裝的操作系統(tǒng)和應用程序,這樣不僅影響了其它課程的實驗教學,同時大大增加了機房管理員的維護強度。如果在虛擬機上完成的話,一切問題迎刃而解。

 

    實驗前要準備好包含分區(qū)和格式化軟件的DOS啟動光盤,我們選用的分區(qū)和格式化軟件是使用廣泛的中文DOS版的PartitionMagic分區(qū)魔術師,練習這個軟件的使用也是實驗的目的之一。然后進入虛擬機的BIOS,設置光驅為第一啟動設備并保存重啟。虛擬機運行后,進入DOS工作環(huán)境,鍵入分區(qū)和格式化軟件的運行命令,出現(xiàn)軟件主界面,按照主界面上的提示操作,完成虛擬硬盤的分區(qū)和格式化操作,最終將虛擬硬盤分為兩個分區(qū):系統(tǒng)分區(qū)和數(shù)據(jù)分區(qū)。

 

2.3操作系統(tǒng)安裝

 

    相對真實的計算機而言,在虛擬機中安裝操作系統(tǒng)更便捷。虛擬機不僅可以使用物理機的光驅,還可以直接使用系統(tǒng)安裝光盤的鏡像文件,本實驗選用Windows XP Professional中文版的鏡像文件。

 

  首先打開前面創(chuàng)建的虛擬機選項卡,在設備列表雙擊CD-ROM項,在打開的屬性對話框里選中“使用ISO 鏡像”選項,然后指定Windows XP Professional安裝光盤鏡像文件(ISO格式)。如果使用安裝光盤,則選擇“使用物理驅動器”選項。

 

  光驅設置完成后,單擊工具欄上的開機按鈕,打開虛擬機的電源,虛擬機啟動運行。以后在虛擬機中安裝操作系統(tǒng),就和在物理機中完全一樣。

 

2.4數(shù)據(jù)恢復

 

新買回的硬盤必須進行磁盤的分區(qū)和格式化才能使用,這個過程中要創(chuàng)建磁盤的主引導記錄(MBR)、分區(qū)表(DPT)以及分區(qū)的DOS引導扇區(qū)(DBR)、文件分配表(FAT)、目錄區(qū)(DIR)和數(shù)據(jù)區(qū)(Data)六部分內(nèi)容,數(shù)據(jù)恢復實驗要涉及到對這些內(nèi)容的操作。

 

主要實驗有主引導記錄(MBR)損壞的修復、分區(qū)表(DPT)的恢復、誤格式化和誤刪除數(shù)據(jù)恢復四個實驗。在物理機上進行這些實驗時,很可能導致系統(tǒng)癱瘓、數(shù)據(jù)丟失,因此也適合在虛擬機上進行。

 

2.4.1主引導記錄(MBR)損壞的修復

 

主引導記錄(MBRMaster Boot Record)是位于磁盤最前邊的一段引導代碼,負責操作系統(tǒng)對磁盤進行讀寫時分區(qū)合法性的判別、分區(qū)引導信息的定位。通常,我們將包含MBR引導代碼的扇區(qū)稱為主引導扇區(qū)。主引導記錄一旦遭到破壞,系統(tǒng)將不能正常啟動。

 

實驗前,準備好包含Diskgenius軟件的DOS啟動光盤,我們選用該軟件完成主引導記錄的修復工作。做實驗時,首先用WinHex 工具軟件改寫硬盤的主引導記錄,模擬病毒破壞。然后重啟系統(tǒng),這時屏幕上只有一個光標在閃爍,Windows XP無法啟動。接下來進行修復操作,使用DOS 啟動盤啟動計算機,運行Diskgenius軟件,在“工具”菜單中選擇執(zhí)行“重寫主引導記錄”命令,執(zhí)行完畢后,主引導記錄修復完成。然后保存退出,再次使用硬盤啟動系統(tǒng),Windows XP系統(tǒng)啟動成功。

 

2.4.2分區(qū)表(DPT)的恢復

 

硬盤主引導扇區(qū)中還包含分區(qū)表(DPT),分區(qū)表中記錄了硬盤的分

 

區(qū)信息,許多病毒通過破壞主引導扇區(qū)中的分區(qū)表,使系統(tǒng)找不到硬盤分區(qū),從而達到對資料的破壞目的。所以,我們可以使用軟件恢復分區(qū)表來完成數(shù)據(jù)的恢復。

 

前邊的準備工作和上一實驗相同,首先使用WinHex 工具軟件改寫分區(qū)表,然后保存退出并重啟計算機,此時硬盤分區(qū)已經(jīng)不能訪問。使用DOS啟動盤啟動計算機,運行Diskgenius軟件,執(zhí)行“工具”菜單中的“重建分區(qū)表”命令。為了準確的找到要恢復的分區(qū),建議在后續(xù)的對話框中點擊“交互方式”按鈕,一邊搜索一邊關注搜到的分區(qū)信息,判斷正確后再保存。通過這樣的操作一般都能輕松的恢復出硬盤的分區(qū)表信息。完成后再次利用硬盤啟動,則操作系統(tǒng)引導正常,硬盤數(shù)據(jù)完美恢復。

 

2.4.3誤格式化數(shù)據(jù)的恢復

 

格式化操作從現(xiàn)象上來看,是刪除分區(qū)中的所有數(shù)據(jù)(操作過程會出現(xiàn)相應的提示),使用Windows系統(tǒng)本身功能無法恢復。但實際上,分區(qū)的格式化操作主要是清空文件分配表,清除表中數(shù)據(jù)存儲的位置信息,而存儲在數(shù)據(jù)區(qū)中的文件數(shù)據(jù)沒有任何變化。因此,在分區(qū)沒有重新存儲數(shù)據(jù)的情況下,使用專門的工具軟件完全可以恢復。目前常用的工具軟件有EasyrecoveryFinaldata,我們使用的是中文版Easyrecovery

 

Easyrecovery是在Windows系統(tǒng)下運行的軟件,界面設計非常簡潔明確。我們首先在數(shù)據(jù)分區(qū)上存儲文件,然后進行格式化操作,用來創(chuàng)建實驗對象。接下來運行Easyrecovery(注意恢復軟件要安裝在系統(tǒng)分區(qū)上),在主界面的“數(shù)據(jù)恢復”項目中找到“格式化恢復”按鈕單擊,按照操作向導提示選擇執(zhí)行,最后將要恢復的數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)分區(qū)上,誤格式化的數(shù)據(jù)恢復如初。

 

2.4.4誤刪除數(shù)據(jù)的恢復

 

文件刪除的原理與格式化類似, 就是讓系統(tǒng)修改了文件分配表中的代碼,清除文件存儲的位置信息,而文件本身的內(nèi)容仍保存在數(shù)據(jù)區(qū)。只要沒有寫入新數(shù)據(jù)覆蓋,使用專門的軟件就能恢復。和前一實驗相同,我們同樣選擇了EasyRecovery軟件。

首先創(chuàng)建實驗對象,刪除要恢復的文件,然后運行EasyRecovery。在程序主界面的“數(shù)據(jù)恢復”項目中找到“刪除恢復”按鈕,單擊進入恢復刪除文件向導,按照操作向導提示確定執(zhí)行。為了恢復子文件夾中的數(shù)據(jù),一定要選定“完整掃描”選項。最后將要恢復的數(shù)據(jù)保存在其它分區(qū)上,誤刪除的數(shù)據(jù)完美恢復。

3.結論

 

虛擬機技術的引入,為學生提供了和載機無關的實驗環(huán)境,使學生能夠按照實驗的要求,大膽操作,積極實踐,便于學生全面掌握所學知識。同時,又可以充分挖掘現(xiàn)有設備的潛力,實現(xiàn)計算機的“一機多用”,確保各課程的實驗互不影響,提高實驗的開出率。用虛擬機構建的實驗平臺,還可以廣泛應用于其它課程,如網(wǎng)絡類課程、軟件開發(fā)類課程。在資金、設備有限的情況下,滿足多門計算機課程的實驗要求。

參考文獻:

[1] 謝錦平。虛擬機技術在計算機教學中的應用[J]。上海農(nóng)林職業(yè)技術學院學報,20034):33-34.

 

[2] 龍艷軍。 利用VMware 搭建計算機數(shù)據(jù)恢復實驗平臺[J]。湖南科技學院學報,20074): 51-52.

 

[3] 馬林。數(shù)據(jù)重現(xiàn)[M]。北京:清華大學出版社,2009。405-500.

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