盧民榮

（福建江夏學(xué)院 會計學(xué)院，福建 福州 350003）

多操作系統(tǒng)在高校計算機實驗室中的應(yīng)用

盧民榮

（福建江夏學(xué)院 會計學(xué)院，福建 福州 350003）

目前國內(nèi)高校計算機實驗室建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，計算機實驗教學(xué)在高校人才培養(yǎng)過程中已經(jīng)成為必不可少的部分，但由于資源有限、教務(wù)安排、軟硬件升級快速等因素給實驗室管理增加了很多負(fù)擔(dān).從軟件管理角度出發(fā)，以“節(jié)約成本、提高實驗室利用率”為根本，注重計算機運行效率，按用途和消耗資源對教學(xué)軟件進行分類，對比分析了多操作系統(tǒng)在高校計算機實驗室中的常用三種安裝方案，包含各優(yōu)缺點和應(yīng)用場合，然后根據(jù)實驗室計算機運行效率的測評，提出了多操作系統(tǒng)的管理思路.最后，將多操作系統(tǒng)在高校實驗室中的應(yīng)用提升一個層面，從實驗室低碳化著手，提出延長計算機使用壽命的管理規(guī)劃.

多操作系統(tǒng)；高校；計算機實驗室；低碳化管理；保護卡

我國許多高校都設(shè)有計算機專業(yè)，非計算機專業(yè)也開設(shè)相應(yīng)計算機基礎(chǔ)應(yīng)用課程，許多課程已運用計算機軟件來完成相應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)，因此計算機實驗教學(xué)在高校人才培養(yǎng)過程中具有十分重要的作用.目前各高校已建立了很多計算機實驗室，大學(xué)計算機實驗室（簡稱“實驗室”）為計算機專業(yè)學(xué)生提供了良好的教學(xué)實踐平臺，同時也為非計算機專業(yè)學(xué)生提供完成學(xué)習(xí)任務(wù)的重要場所.隨著計算機的快速發(fā)展，實驗室管理與維護工作發(fā)生很大的改變，目前實驗室常出現(xiàn)學(xué)生誤操作、網(wǎng)絡(luò)病毒等現(xiàn)象導(dǎo)致計算機不能正常工作，從而影響教學(xué)活動的正常開展[1-2].計算機實驗室穩(wěn)定良好的運轉(zhuǎn)是實驗教學(xué)有條不紊地進行的保證.

實驗室建設(shè)常以專業(yè)為特點進行區(qū)分，有專業(yè)實驗室（既有計算機專業(yè)實驗室，也有非計算機專業(yè)實驗室如：會計電算化實驗室、審計實驗室）或?qū)嶒炇沂痉吨行牡?然而，在使用過程中由于實驗室資源有限，很難做到按照原定建設(shè)的用途分類使用，在教務(wù)系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)一個專業(yè)實驗室被多個不同專業(yè)的學(xué)生使用.另一方面為了提高利用率，兼顧節(jié)約成本，以及促進實驗室共享，因此專業(yè)實驗室功能往往不局限在特定專業(yè)使用.這就造成實驗室軟件管理困難.另外，軟件更新速度快，也給實驗室的管理增加了額外負(fù)擔(dān).在教務(wù)管理工作中，需要處理教師的實驗室調(diào)課，調(diào)課教師如對實驗室軟件有較為嚴(yán)格的要求，也會產(chǎn)生排課沖突等問題.實驗室為了考慮一些異常情況的發(fā)生，不得不安裝較為廣泛的軟件以供使用，因此對實驗室的軟件安裝進行規(guī)劃和安裝就顯得很有必要了.

1 實驗室操作系統(tǒng)與教學(xué)軟件的說明

1.1 操作系統(tǒng)

計算機在使用前必須安裝好操作系統(tǒng)，然后根據(jù)教學(xué)任務(wù)的要求在操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上安裝各類軟件.本文對實驗室計算機安裝單操作系統(tǒng)、多操作系統(tǒng)進行定義，借此提出多操作系統(tǒng)管理思路和方法，對實驗室操作系統(tǒng)和軟件進行如下定義.

1）虛擬機VM：VM ware虛擬機（以下簡稱“VM”）是一個功能非常強大的虛擬機，在VM中可以安裝并運行多個操作系統(tǒng)，每個操作系統(tǒng)都可以進行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實硬盤的數(shù)據(jù)[3].

2）單操作系統(tǒng)：計算機只安裝一個操作系統(tǒng)，所有軟件都在這個操作系統(tǒng)上運行；為了滿足教學(xué)需要，附加安裝VM軟件，以擴展多個操作系統(tǒng)，這種安裝方式仍定義為單操作系統(tǒng)管理.

3）多操作系統(tǒng)：計算機安裝了多個操作系統(tǒng)，根據(jù)軟件需求和規(guī)劃分別安裝在不同的操作系統(tǒng)中，啟動時再選擇其中一個操作系統(tǒng)進行引導(dǎo).

1.2 教學(xué)軟件

安裝在實驗室計算機上滿足實驗教學(xué)需求的所有軟件稱之為教學(xué)軟件，按用途分為公共軟件（即基本上每個教師都會使用，與專業(yè)沒有直接關(guān)系）和專業(yè)相關(guān)軟件（僅限特定專業(yè)的教師使用，其他專業(yè)的教師基本不用）.鑒于實驗室多操作系統(tǒng)安裝需要，將軟件運行時所占用計算機資源進行探討，對計算機的硬件要求高，運行時CPU、內(nèi)存使用率高，頻繁讀取硬盤數(shù)據(jù)等占用計算機關(guān)鍵資源多且運行時速度相對較慢稱之為消耗資源大軟件，反之稱為消耗資源小軟件.這兩種分類方法是為了便于實驗室的多操作系統(tǒng)管理，有些軟件既屬于消耗資源大又是專業(yè)相關(guān)軟件.

2 多操作系統(tǒng)管理思路

2.1 多操作系統(tǒng)安裝的必要性

實驗室作為高校公共服務(wù)場所，不僅承擔(dān)很多教學(xué)任務(wù)，還要提供各類考試服務(wù)等.不同教學(xué)任務(wù)和各類考試對操作系統(tǒng)的要求各有不同，目前實驗室比較通用的操作系統(tǒng)是Windows系列，不同軟件對應(yīng)要求Windows版本也不同，有些考試就需要安裝特定操作系統(tǒng)，如2013年全國計算機等級考試就規(guī)定考試所用的操作系統(tǒng)必須為Windows 7，還有一些特殊操作需求不僅限于Windows系列的操作系統(tǒng)，需要額外安裝Linux操作系統(tǒng).面對多種教學(xué)要求和種類，以及各種人員的多元化需求，計算機中安裝多個操作系統(tǒng)才能滿足實現(xiàn)教學(xué)需求.隨著硬盤容量越來越大和多操作系統(tǒng)啟動技術(shù)的成熟，一臺計算機安裝多個操作系統(tǒng)是高校實驗室管理常用手段[4-6].在現(xiàn)有實驗室設(shè)備條件下，如何建立一個方便、實用、高效的軟件環(huán)境以滿足教學(xué)需求，從多操作系統(tǒng)管理思路為突破口進行多操作系統(tǒng)不同做法對比分析，總結(jié)出實驗室的操作系統(tǒng)安裝方案和實驗室低碳化管理策略，是我國高校計算機教學(xué)面臨的共同問題.

2.2 多操作系統(tǒng)的安裝方案

目前實驗室計算機多操作系統(tǒng)管理方式主要有以下三種多操作系統(tǒng)的安裝方案：

1）單操作系統(tǒng)配VM（見圖1），在主機上安裝一個操作系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)中安裝VM，然后在VM上安裝多個子操作系統(tǒng)；這種安裝方法比較簡便，需要使用時再啟動.這種安裝方式在某種意義上仍然停留在單操作系統(tǒng)環(huán)境下，即主機上添加多臺虛擬機，然后每一臺虛擬機上安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)，這種管理方式一般要求主機的負(fù)載比較輕，否則容易造成內(nèi)存不足，導(dǎo)致主機重啟或藍屏等現(xiàn)象[7]，目前實驗室承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)都比較繁重，主機負(fù)載都比較大，因此這種安裝方式主要應(yīng)用于特定的教學(xué)需求.

圖1 單操作系統(tǒng)配VM安裝方式Fig.1 VM with a single operating system installation

2）硬盤多區(qū)的多操作系統(tǒng)（見圖2），在硬盤上安裝多個操作系統(tǒng)，這種安裝方式對硬盤空間需求比較大，一般不需要考慮主機其他負(fù)載，因此被許多高校實驗室所采用.在實際使用中，比較突出的缺點就是引導(dǎo)區(qū)問題，它需要一個主引導(dǎo)區(qū)，用來引導(dǎo)其他操作系統(tǒng)的啟動，當(dāng)主引導(dǎo)區(qū)損壞則所有操作系統(tǒng)都不能使用，必須通過修改主引導(dǎo)程序方法和分區(qū)表的方法來實現(xiàn)，這點需要有BIOS設(shè)置的相關(guān)專業(yè)知識[8-10].如果教學(xué)上需要Linux操作系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)共存，這種安裝將會很麻煩，因為這兩個操作系統(tǒng)對硬盤的分區(qū)要求不一致.

圖2 硬盤多區(qū)的多操作系統(tǒng)安裝方式Fig.2 Multi-OS hard disk installation of multi-zone

3）保護卡的多操作系統(tǒng)（見圖3），通過品牌計算機自帶的軟件如：“聯(lián)想硬盤保護系統(tǒng)”、“方正保護卡”設(shè)置不同的分區(qū)，并在不同分區(qū)上安裝各自的操作系統(tǒng)，這就不存在引導(dǎo)區(qū)被損壞的問題，各操作系統(tǒng)之間都可單獨保護和還原[11]，但這種安裝方式有一定的局限性，安裝要求計算機必須是相應(yīng)的品牌計算機（高校實驗室計算機在采購時廠商一般會直接在主板上嵌入保護卡），因為保護卡大部分設(shè)計在主板上，不能跨越其他廠商的硬件；另外，保護卡對硬盤存在一定的損傷，計算機在保護狀態(tài)下，用戶對硬盤的讀寫操作都需要經(jīng)過保護程序，當(dāng)讀寫操作過大時，保護卡沒有足夠的動態(tài)緩沖區(qū)域，計算機就容易藍屏、死機等[12].

圖3 保護卡的多操作系統(tǒng)安裝方式Fig.3 Multi-OS installation protection card

3 實驗

以2013-2014學(xué)年福建江夏學(xué)院實驗樓會計學(xué)院審計實驗室6A402承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)為樣本數(shù)據(jù)，從滿足教務(wù)安排和教學(xué)需求為根本進行實驗論證.原則上該實驗室主要承擔(dān)會計學(xué)院的實驗教學(xué)任務(wù)，在實際的教務(wù)排課過程中因?qū)嶒炇屹Y源等問題，2013-2014學(xué)年該實驗室需要承擔(dān)的實驗教學(xué)任務(wù)有會計電算化、財務(wù)會計方向、稅務(wù)、公共事業(yè)管理、計算機多媒體、計算機應(yīng)用技術(shù)及國際經(jīng)濟與貿(mào)易等專業(yè)的教學(xué)任務(wù).實驗教學(xué)課程有《會計電算化》、《Excel在財務(wù)中的應(yīng)用》、《會計信息系統(tǒng)》、《股票模擬實訓(xùn)》、《財務(wù)軟件應(yīng)用》、《計算機應(yīng)用》、《模擬銀行會計》、《Access數(shù)據(jù)庫》、《網(wǎng)頁制作》、《管理信息系統(tǒng)》.

3.1 實驗環(huán)境

實驗硬件主機采用福建江夏學(xué)院2010年建設(shè)審計實驗室6A402配備的計算機，共50臺，其型號為聯(lián)想Think Centre M8200t，具體硬件配置見表1，需要安裝軟件見表2，本實驗使用的操作系統(tǒng)是Micro?soft Windows XP Professional 32位操作系統(tǒng)（簡稱“XP”）.

表1 硬件環(huán)境Tab.1Hardware environment

每個實驗主機的軟件環(huán)境設(shè)計均需要達到教學(xué)需求，并以會計學(xué)院教學(xué)需求為主進行設(shè)計，分A、B、C三組進行實驗，每個小組各10臺計算機.A組使用單操作系統(tǒng)配VM安裝所有教學(xué)軟件，B組使用硬盤多區(qū)的多操作系統(tǒng)安裝對應(yīng)的教學(xué)軟件，C組使用聯(lián)想保護卡的多操作系統(tǒng)安裝對應(yīng)的教學(xué)軟件；考慮到用友通、用友ERP-U8不能同時安裝在一個操作系統(tǒng)中，因此A組另外安裝三個VM虛擬機，B、C兩組安裝原則均以分?jǐn)傎Y源、隔離軟件沖突為原則將各自教學(xué)軟件分別劃入不同的操作系統(tǒng).

3.2 實驗過程

根據(jù)多操作系統(tǒng)的安裝方案，A組實驗單操作系統(tǒng)配VM的安裝方式需要先安裝XP操作系統(tǒng)，然后在操作系統(tǒng)上安裝軟件含VM，在VM上分別安裝不同操作系統(tǒng)以滿足不同專業(yè)教學(xué)需求，這種安裝方式因為將大多數(shù)軟件都安裝到主操作系統(tǒng)中，只將相互沖突的軟件安裝至VM中.B、C兩組實驗，在安裝常規(guī)軟件前，要規(guī)劃好對應(yīng)的操作系統(tǒng)，軟件安裝完成再進行操作系統(tǒng)備份，具體操作流程見圖4，其中規(guī)劃操作系統(tǒng)主要依據(jù)專業(yè)分類、軟件沖突等情況.

表2 軟件環(huán)境Tab.2Software Environment

圖4 軟件安裝操作流程Fig.4 Software installation operating procedures

1）專業(yè)分類.不同專業(yè)使用的軟件不一樣，分別安裝于不同的操作系統(tǒng)中，方便操作.

2）軟件之間是否沖突，如表2中序號11、12、13不能同時安裝在同一個操作系統(tǒng)中.

從理論上來說，只要硬盤容量夠大就可以安裝任意多個操作系統(tǒng).但是如果將多個系統(tǒng)同時安裝一個硬盤分區(qū)中，則系統(tǒng)會互相影響，產(chǎn)生混亂，所以一般的做法是將不同的系統(tǒng)安裝在不同的硬盤分區(qū)中.而一塊硬盤最多只能設(shè)計4個主分區(qū)，所以操作系統(tǒng)安裝數(shù)量的上限為4個[13]，因此B組實驗最多只能安裝四個操作系統(tǒng)，而C組實驗是運用聯(lián)想保護卡形式進行的多操作系統(tǒng)安裝，其數(shù)量不受到限制，為了保持B、C兩組實驗環(huán)境盡可能一致，B、C兩組實驗均安裝四個XP操作系統(tǒng).在B、C兩組實驗中，先以專業(yè)教學(xué)為主，將不同專業(yè)教學(xué)軟件劃分至不同操作系統(tǒng)中，且對消耗資源比較大的軟件分別放至不同的操作系統(tǒng)中，以減少這類軟件在運行占用過多計算機資源.

3.3 實驗結(jié)果分析

A組實驗結(jié)果表明：過多軟件都安裝到主操作系統(tǒng)中，導(dǎo)致系統(tǒng)運行性能低下，而因為軟件沖突被安裝在VM中，其運行效率大大降低，不僅在開機啟動方面所消耗時間較長，而且運行VM中軟件時占用CPU、內(nèi)存資源比B、C兩組高出一倍多，整機性能下降較大.

B、C組實驗結(jié)果表明：在不同操作系統(tǒng)中安裝較少軟件，盡管存在占用硬盤資源較大、不同操作系統(tǒng)之間切換比較麻煩等缺點，但在實際運行過程中可以降低CPU、內(nèi)存使用資源，進而提升計算機處理速度.另外，C組實驗在操作系統(tǒng)備份和還原上更加有優(yōu)勢，可靠性更高，但它是以犧牲硬盤空間為代價，還原卡必須占據(jù)一定的動態(tài)緩沖和還原空間，C組實驗硬盤開銷更大.

根據(jù)多次實驗，按計算機硬件資源占用方面評價了這三種安裝方案，其對運行效率的影響見表3.

根據(jù)表3可以看出，第一種單操作系統(tǒng)配VM的計算機性能較低，優(yōu)勢就是所需要硬盤容量比較小，而第二種硬盤多區(qū)的多操作系統(tǒng)和第三種保護卡的多操作系統(tǒng)在計算機性能方面比較有優(yōu)勢，但缺點就是消耗硬盤空間較多，在目前計算機硬件行情中硬盤相比CPU、內(nèi)存便宜很多，因此這方面的缺點可以不考慮，如要強調(diào)計算機的穩(wěn)定性就要側(cè)重使用第三種方式，這種方案使操作系統(tǒng)之間相互獨立.因此，實驗室配備帶保護卡品牌機的情況下應(yīng)該使用第三種安裝方式，如果不是品牌機則采購時應(yīng)盡量購買硬盤空間比較大的，這才能為第二種安裝方式做好前提，反之只能采取第一種安裝方式.

表3 三種安裝方案運行效率評價Tab.3 Three installation program running efficiency evaluation

3.4 三種安裝方案對比評價

這三種安裝方案各有優(yōu)缺點，其適用的范圍不同：

1）單操作系統(tǒng)配VM：適用于安裝的軟件較少，軟件之間沒有沖突及主機的內(nèi)存比較充足，目前在實驗室較少使用這類模式管理多操作系統(tǒng)，但在計算機網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)在教學(xué)上有特殊需要，如同時啟動多臺主機進行網(wǎng)絡(luò)通訊、測試時，則這種安裝方式有明顯優(yōu)勢.

2）硬盤多區(qū)的多操作系統(tǒng)：能很好地解決軟件之間沖突問題，分?jǐn)傁到y(tǒng)資源，適用于普通組裝機，但不適合安裝不同類型的操作系統(tǒng)如Linux和Win?dows.

3）保護卡的多操作系統(tǒng)：適用于同一型號的品牌機，對硬盤容量要求比較高.

根據(jù)計算機運行規(guī)律和實驗室管理經(jīng)驗進行綜合評價，具體評價見表4.

表4 三種安裝方案評價Tab.4 Three installation program evaluation

4 實驗室低碳化管理規(guī)劃

計算機硬件會隨著時間的推移而不斷老化，實驗室計算機的使用頻率相當(dāng)高，性能下降比較快，另一方面，軟件的更新對硬件要求也越來越高.但實驗室計算機設(shè)備價值比較高，加之學(xué)校經(jīng)費有限，一般實驗室的計算機都要使用6年以上，這就不可能大批量進行硬件升級或購置大量新的計算機設(shè)備，因此高校必須建立一套有效的實驗室計算機硬件升級機制，循序漸進的更新，同時又要兼顧利用好舊的計算機，即在使用過程中會逐年淘汰不能使用的機器并添加新的機器[14].大部分專業(yè)基礎(chǔ)課的實驗教學(xué)對計算機要求相對較低，對于專業(yè)比較強的教學(xué)，則對計算機性能要求相對較高.

基礎(chǔ)實驗室主要完成各專業(yè)低年級的基礎(chǔ)課程和各專業(yè)之間對實驗室需求比較相近的課程的教學(xué)工作，基礎(chǔ)實驗室大都用于低年級的學(xué)生，可以讓學(xué)生在低年級時對高校實驗室的管理有基本了解，計算機使用上有一個過渡期，熟悉和適應(yīng)高校實驗室管理規(guī)程，學(xué)生在高年級進行學(xué)習(xí)時使用性能比較高的計算機，也能夠比較珍惜.如office辦公軟件幾乎為所有課程的必需軟件.專業(yè)實驗室是用來：主要完成專業(yè)性比較強的課程教學(xué)工作，所需要計算機性能要比基礎(chǔ)實驗室高.

據(jù)調(diào)查，高校計算機使用壽命比較短，報廢率比較高[15]，因此，合理規(guī)劃實驗室，對實驗室進行低碳化管理就很有必要.按照計算機硬件升級規(guī)律和使用壽命，將實驗室計算機使用劃分為三個階段，每個階段使用期為3年，總共9年（見圖5）.

第一階段計算機為專業(yè)實驗室服務(wù)，計算機購買前期性能最高，應(yīng)投入專業(yè)實驗室使用，在本階段實驗室維護重點是保持全部計算機正常運行，如計算機發(fā)生損壞需要維修，及時維修和采購必要的替換件，并應(yīng)盡量保持計算機使用數(shù)量不變.第二階段計算機為基礎(chǔ)實驗室服務(wù)，計算機經(jīng)過3年的使用，性能會逐漸下降，將第一階段的計算機轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)實驗室使用，在本階段實驗室維護重點是保持單機順暢運行.如計算機發(fā)生損壞需要維修，應(yīng)考慮維修成本，如維修費用較高則可適當(dāng)減少計算機可使用數(shù)量，并抽取不可使用的計算機配件來維護實驗室運行.第三階段為淘汰期，經(jīng)過6年的硬件變更，在維修成本會不斷升高，相應(yīng)替換件也將無法購買，此時應(yīng)考慮如何將計算機保持使用狀態(tài)，在計算機發(fā)生損壞時盡量采取部分配件報廢，然后將可用的配件歸集回收繼續(xù)使用.

圖5 實驗室低碳化管理圖Fig.5Laboratory carbon management map

實驗室的計算機經(jīng)過這三個階段的運行能達到9年使用期，保證第一個階段不進行報廢處理，第二個階段根據(jù)實際情況報廢部分配件，不僅可以降低報廢率，也可以提高計算機使用率.

5 結(jié)論

從軟件和硬件角度分析和探討高校計算機實驗室的管理，在軟件方面通過分?jǐn)傎Y源提高計算機性能，以計算機安裝多操作系統(tǒng)方法進行展開，對實驗室軟件進行分類和規(guī)劃，提出多操作系統(tǒng)在高校實驗室中的適用場景；在硬件方面通過兩個實驗室功能轉(zhuǎn)變提高計算機使用率，提出實驗室低碳化管理規(guī)劃，延長計算機使用壽命.另外,在實驗室運行過程中，要充分考慮計算機安全問題，多操作系統(tǒng)所帶來的系統(tǒng)安全問題還需要進一步探索.

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責(zé)任編輯：黃 瀾

A Brief Study on the Application of Multi-operating Systems in the Labs of Colleges and Universities

LU Minrong
（The School of Acountancy，F(xiàn)ujian University of Jiangxia，F(xiàn)uzhou350003，China）

Currently,computer laboratories in colleges and universities are beginning to take shape,which have played a very important role in educating and thus brought out talented people.However,limited resources,easily-changed teaching related affairs arrangement,and fast updating of software and hardware,etc,have placed a great burden on the management of labs.Therefore,in this paper,according to software management,softwares are classified by their functions and the re?sources they have used,in order to improve the efficiency of equipment and to reduce the cost as well.The three common used installation schemes in labs,including their respective advantages and disadvantages and applied occasions are com?pared and analyzed.And depending on the evaluation of computer efficiency in labs,multi-operating systems are proposed in the paper.Finally,Low carbonization is taken into account to prolong computer life and multi-operating system will be ful?ly used in computer labs in colleges and universities in the future.

Multi-operating system；colleges and universities；computer labs；low-carbonization management；protection cards

TP 308

：A

：1674-4942（2015）01-0113-03

2014-11-03