卢民荣

（福建江夏学院 会计学院，福建 福州 350003）

多操作系统在高校计算机实验室中的应用

卢民荣

（福建江夏学院 会计学院，福建 福州 350003）

目前国内高校计算机实验室建设已经初具规模，计算机实验教学在高校人才培养过程中已经成为必不可少的部分，但由于资源有限、教务安排、软硬件升级快速等因素给实验室管理增加了很多负担.从软件管理角度出发，以“节约成本、提高实验室利用率”为根本，注重计算机运行效率，按用途和消耗资源对教学软件进行分类，对比分析了多操作系统在高校计算机实验室中的常用三种安装方案，包含各优缺点和应用场合，然后根据实验室计算机运行效率的测评，提出了多操作系统的管理思路.最后，将多操作系统在高校实验室中的应用提升一个层面，从实验室低碳化着手，提出延长计算机使用寿命的管理规划.

多操作系统；高校；计算机实验室；低碳化管理；保护卡

我国许多高校都设有计算机专业，非计算机专业也开设相应计算机基础应用课程，许多课程已运用计算机软件来完成相应学习任务，因此计算机实验教学在高校人才培养过程中具有十分重要的作用.目前各高校已建立了很多计算机实验室，大学计算机实验室（简称“实验室”）为计算机专业学生提供了良好的教学实践平台，同时也为非计算机专业学生提供完成学习任务的重要场所.随着计算机的快速发展，实验室管理与维护工作发生很大的改变，目前实验室常出现学生误操作、网络病毒等现象导致计算机不能正常工作，从而影响教学活动的正常开展[1-2].计算机实验室稳定良好的运转是实验教学有条不紊地进行的保证.

实验室建设常以专业为特点进行区分，有专业实验室（既有计算机专业实验室，也有非计算机专业实验室如：会计电算化实验室、审计实验室）或实验室示范中心等.然而，在使用过程中由于实验室资源有限，很难做到按照原定建设的用途分类使用，在教务系统中经常出现一个专业实验室被多个不同专业的学生使用.另一方面为了提高利用率，兼顾节约成本，以及促进实验室共享，因此专业实验室功能往往不局限在特定专业使用.这就造成实验室软件管理困难.另外，软件更新速度快，也给实验室的管理增加了额外负担.在教务管理工作中，需要处理教师的实验室调课，调课教师如对实验室软件有较为严格的要求，也会产生排课冲突等问题.实验室为了考虑一些异常情况的发生，不得不安装较为广泛的软件以供使用，因此对实验室的软件安装进行规划和安装就显得很有必要了.

1 实验室操作系统与教学软件的说明

1.1 操作系统

计算机在使用前必须安装好操作系统，然后根据教学任务的要求在操作系统基础上安装各类软件.本文对实验室计算机安装单操作系统、多操作系统进行定义，借此提出多操作系统管理思路和方法，对实验室操作系统和软件进行如下定义.

1）虚拟机VM：VM ware虚拟机（以下简称“VM”）是一个功能非常强大的虚拟机，在VM中可以安装并运行多个操作系统，每个操作系统都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据[3].

2）单操作系统：计算机只安装一个操作系统，所有软件都在这个操作系统上运行；为了满足教学需要，附加安装VM软件，以扩展多个操作系统，这种安装方式仍定义为单操作系统管理.

3）多操作系统：计算机安装了多个操作系统，根据软件需求和规划分别安装在不同的操作系统中，启动时再选择其中一个操作系统进行引导.

1.2 教学软件

安装在实验室计算机上满足实验教学需求的所有软件称之为教学软件，按用途分为公共软件（即基本上每个教师都会使用，与专业没有直接关系）和专业相关软件（仅限特定专业的教师使用，其他专业的教师基本不用）.鉴于实验室多操作系统安装需要，将软件运行时所占用计算机资源进行探讨，对计算机的硬件要求高，运行时CPU、内存使用率高，频繁读取硬盘数据等占用计算机关键资源多且运行时速度相对较慢称之为消耗资源大软件，反之称为消耗资源小软件.这两种分类方法是为了便于实验室的多操作系统管理，有些软件既属于消耗资源大又是专业相关软件.

2 多操作系统管理思路

2.1 多操作系统安装的必要性

实验室作为高校公共服务场所，不仅承担很多教学任务，还要提供各类考试服务等.不同教学任务和各类考试对操作系统的要求各有不同，目前实验室比较通用的操作系统是Windows系列，不同软件对应要求Windows版本也不同，有些考试就需要安装特定操作系统，如2013年全国计算机等级考试就规定考试所用的操作系统必须为Windows 7，还有一些特殊操作需求不仅限于Windows系列的操作系统，需要额外安装Linux操作系统.面对多种教学要求和种类，以及各种人员的多元化需求，计算机中安装多个操作系统才能满足实现教学需求.随着硬盘容量越来越大和多操作系统启动技术的成熟，一台计算机安装多个操作系统是高校实验室管理常用手段[4-6].在现有实验室设备条件下，如何建立一个方便、实用、高效的软件环境以满足教学需求，从多操作系统管理思路为突破口进行多操作系统不同做法对比分析，总结出实验室的操作系统安装方案和实验室低碳化管理策略，是我国高校计算机教学面临的共同问题.

2.2 多操作系统的安装方案

目前实验室计算机多操作系统管理方式主要有以下三种多操作系统的安装方案：

1）单操作系统配VM（见图1），在主机上安装一个操作系统，并在操作系统中安装VM，然后在VM上安装多个子操作系统；这种安装方法比较简便，需要使用时再启动.这种安装方式在某种意义上仍然停留在单操作系统环境下，即主机上添加多台虚拟机，然后每一台虚拟机上安装相应的操作系统，这种管理方式一般要求主机的负载比较轻，否则容易造成内存不足，导致主机重启或蓝屏等现象[7]，目前实验室承担的教学任务都比较繁重，主机负载都比较大，因此这种安装方式主要应用于特定的教学需求.

图1 单操作系统配VM安装方式Fig.1 VM with a single operating system installation

2）硬盘多区的多操作系统（见图2），在硬盘上安装多个操作系统，这种安装方式对硬盘空间需求比较大，一般不需要考虑主机其他负载，因此被许多高校实验室所采用.在实际使用中，比较突出的缺点就是引导区问题，它需要一个主引导区，用来引导其他操作系统的启动，当主引导区损坏则所有操作系统都不能使用，必须通过修改主引导程序方法和分区表的方法来实现，这点需要有BIOS设置的相关专业知识[8-10].如果教学上需要Linux操作系统和Windows操作系统共存，这种安装将会很麻烦，因为这两个操作系统对硬盘的分区要求不一致.

图2 硬盘多区的多操作系统安装方式Fig.2 Multi-OS hard disk installation of multi-zone

3）保护卡的多操作系统（见图3），通过品牌计算机自带的软件如：“联想硬盘保护系统”、“方正保护卡”设置不同的分区，并在不同分区上安装各自的操作系统，这就不存在引导区被损坏的问题，各操作系统之间都可单独保护和还原[11]，但这种安装方式有一定的局限性，安装要求计算机必须是相应的品牌计算机（高校实验室计算机在采购时厂商一般会直接在主板上嵌入保护卡），因为保护卡大部分设计在主板上，不能跨越其他厂商的硬件；另外，保护卡对硬盘存在一定的损伤，计算机在保护状态下，用户对硬盘的读写操作都需要经过保护程序，当读写操作过大时，保护卡没有足够的动态缓冲区域，计算机就容易蓝屏、死机等[12].

图3 保护卡的多操作系统安装方式Fig.3 Multi-OS installation protection card

3 实验

以2013-2014学年福建江夏学院实验楼会计学院审计实验室6A402承担的教学任务为样本数据，从满足教务安排和教学需求为根本进行实验论证.原则上该实验室主要承担会计学院的实验教学任务，在实际的教务排课过程中因实验室资源等问题，2013-2014学年该实验室需要承担的实验教学任务有会计电算化、财务会计方向、税务、公共事业管理、计算机多媒体、计算机应用技术及国际经济与贸易等专业的教学任务.实验教学课程有《会计电算化》、《Excel在财务中的应用》、《会计信息系统》、《股票模拟实训》、《财务软件应用》、《计算机应用》、《模拟银行会计》、《Access数据库》、《网页制作》、《管理信息系统》.

3.1 实验环境

实验硬件主机采用福建江夏学院2010年建设审计实验室6A402配备的计算机，共50台，其型号为联想Think Centre M8200t，具体硬件配置见表1，需要安装软件见表2，本实验使用的操作系统是Micro⁃soft Windows XP Professional 32位操作系统（简称“XP”）.

表1 硬件环境Tab.1Hardware environment

每个实验主机的软件环境设计均需要达到教学需求，并以会计学院教学需求为主进行设计，分A、B、C三组进行实验，每个小组各10台计算机.A组使用单操作系统配VM安装所有教学软件，B组使用硬盘多区的多操作系统安装对应的教学软件，C组使用联想保护卡的多操作系统安装对应的教学软件；考虑到用友通、用友ERP-U8不能同时安装在一个操作系统中，因此A组另外安装三个VM虚拟机，B、C两组安装原则均以分摊资源、隔离软件冲突为原则将各自教学软件分别划入不同的操作系统.

3.2 实验过程

根据多操作系统的安装方案，A组实验单操作系统配VM的安装方式需要先安装XP操作系统，然后在操作系统上安装软件含VM，在VM上分别安装不同操作系统以满足不同专业教学需求，这种安装方式因为将大多数软件都安装到主操作系统中，只将相互冲突的软件安装至VM中.B、C两组实验，在安装常规软件前，要规划好对应的操作系统，软件安装完成再进行操作系统备份，具体操作流程见图4，其中规划操作系统主要依据专业分类、软件冲突等情况.

表2 软件环境Tab.2Software Environment

图4 软件安装操作流程Fig.4 Software installation operating procedures

1）专业分类.不同专业使用的软件不一样，分别安装于不同的操作系统中，方便操作.

2）软件之间是否冲突，如表2中序号11、12、13不能同时安装在同一个操作系统中.

从理论上来说，只要硬盘容量够大就可以安装任意多个操作系统.但是如果将多个系统同时安装一个硬盘分区中，则系统会互相影响，产生混乱，所以一般的做法是将不同的系统安装在不同的硬盘分区中.而一块硬盘最多只能设计4个主分区，所以操作系统安装数量的上限为4个[13]，因此B组实验最多只能安装四个操作系统，而C组实验是运用联想保护卡形式进行的多操作系统安装，其数量不受到限制，为了保持B、C两组实验环境尽可能一致，B、C两组实验均安装四个XP操作系统.在B、C两组实验中，先以专业教学为主，将不同专业教学软件划分至不同操作系统中，且对消耗资源比较大的软件分别放至不同的操作系统中，以减少这类软件在运行占用过多计算机资源.

3.3 实验结果分析

A组实验结果表明：过多软件都安装到主操作系统中，导致系统运行性能低下，而因为软件冲突被安装在VM中，其运行效率大大降低，不仅在开机启动方面所消耗时间较长，而且运行VM中软件时占用CPU、内存资源比B、C两组高出一倍多，整机性能下降较大.

B、C组实验结果表明：在不同操作系统中安装较少软件，尽管存在占用硬盘资源较大、不同操作系统之间切换比较麻烦等缺点，但在实际运行过程中可以降低CPU、内存使用资源，进而提升计算机处理速度.另外，C组实验在操作系统备份和还原上更加有优势，可靠性更高，但它是以牺牲硬盘空间为代价，还原卡必须占据一定的动态缓冲和还原空间，C组实验硬盘开销更大.

根据多次实验，按计算机硬件资源占用方面评价了这三种安装方案，其对运行效率的影响见表3.

根据表3可以看出，第一种单操作系统配VM的计算机性能较低，优势就是所需要硬盘容量比较小，而第二种硬盘多区的多操作系统和第三种保护卡的多操作系统在计算机性能方面比较有优势，但缺点就是消耗硬盘空间较多，在目前计算机硬件行情中硬盘相比CPU、内存便宜很多，因此这方面的缺点可以不考虑，如要强调计算机的稳定性就要侧重使用第三种方式，这种方案使操作系统之间相互独立.因此，实验室配备带保护卡品牌机的情况下应该使用第三种安装方式，如果不是品牌机则采购时应尽量购买硬盘空间比较大的，这才能为第二种安装方式做好前提，反之只能采取第一种安装方式.

表3 三种安装方案运行效率评价Tab.3 Three installation program running efficiency evaluation

3.4 三种安装方案对比评价

这三种安装方案各有优缺点，其适用的范围不同：

1）单操作系统配VM：适用于安装的软件较少，软件之间没有冲突及主机的内存比较充足，目前在实验室较少使用这类模式管理多操作系统，但在计算机网络等专业在教学上有特殊需要，如同时启动多台主机进行网络通讯、测试时，则这种安装方式有明显优势.

2）硬盘多区的多操作系统：能很好地解决软件之间冲突问题，分摊系统资源，适用于普通组装机，但不适合安装不同类型的操作系统如Linux和Win⁃dows.

3）保护卡的多操作系统：适用于同一型号的品牌机，对硬盘容量要求比较高.

根据计算机运行规律和实验室管理经验进行综合评价，具体评价见表4.

表4 三种安装方案评价Tab.4 Three installation program evaluation

4 实验室低碳化管理规划

计算机硬件会随着时间的推移而不断老化，实验室计算机的使用频率相当高，性能下降比较快，另一方面，软件的更新对硬件要求也越来越高.但实验室计算机设备价值比较高，加之学校经费有限，一般实验室的计算机都要使用6年以上，这就不可能大批量进行硬件升级或购置大量新的计算机设备，因此高校必须建立一套有效的实验室计算机硬件升级机制，循序渐进的更新，同时又要兼顾利用好旧的计算机，即在使用过程中会逐年淘汰不能使用的机器并添加新的机器[14].大部分专业基础课的实验教学对计算机要求相对较低，对于专业比较强的教学，则对计算机性能要求相对较高.

基础实验室主要完成各专业低年级的基础课程和各专业之间对实验室需求比较相近的课程的教学工作，基础实验室大都用于低年级的学生，可以让学生在低年级时对高校实验室的管理有基本了解，计算机使用上有一个过渡期，熟悉和适应高校实验室管理规程，学生在高年级进行学习时使用性能比较高的计算机，也能够比较珍惜.如office办公软件几乎为所有课程的必需软件.专业实验室是用来：主要完成专业性比较强的课程教学工作，所需要计算机性能要比基础实验室高.

据调查，高校计算机使用寿命比较短，报废率比较高[15]，因此，合理规划实验室，对实验室进行低碳化管理就很有必要.按照计算机硬件升级规律和使用寿命，将实验室计算机使用划分为三个阶段，每个阶段使用期为3年，总共9年（见图5）.

第一阶段计算机为专业实验室服务，计算机购买前期性能最高，应投入专业实验室使用，在本阶段实验室维护重点是保持全部计算机正常运行，如计算机发生损坏需要维修，及时维修和采购必要的替换件，并应尽量保持计算机使用数量不变.第二阶段计算机为基础实验室服务，计算机经过3年的使用，性能会逐渐下降，将第一阶段的计算机转为基础实验室使用，在本阶段实验室维护重点是保持单机顺畅运行.如计算机发生损坏需要维修，应考虑维修成本，如维修费用较高则可适当减少计算机可使用数量，并抽取不可使用的计算机配件来维护实验室运行.第三阶段为淘汰期，经过6年的硬件变更，在维修成本会不断升高，相应替换件也将无法购买，此时应考虑如何将计算机保持使用状态，在计算机发生损坏时尽量采取部分配件报废，然后将可用的配件归集回收继续使用.

图5 实验室低碳化管理图Fig.5Laboratory carbon management map

实验室的计算机经过这三个阶段的运行能达到9年使用期，保证第一个阶段不进行报废处理，第二个阶段根据实际情况报废部分配件，不仅可以降低报废率，也可以提高计算机使用率.

5 结论

从软件和硬件角度分析和探讨高校计算机实验室的管理，在软件方面通过分摊资源提高计算机性能，以计算机安装多操作系统方法进行展开，对实验室软件进行分类和规划，提出多操作系统在高校实验室中的适用场景；在硬件方面通过两个实验室功能转变提高计算机使用率，提出实验室低碳化管理规划，延长计算机使用寿命.另外,在实验室运行过程中，要充分考虑计算机安全问题，多操作系统所带来的系统安全问题还需要进一步探索.

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责任编辑：黄 澜

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

LU Minrong
（The School of Acountancy，Fujian University of Jiangxia，Fuzhou350003，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