計算機論文計算機硬件實驗平臺設(shè)計

　　基于云技術(shù)的計算機硬件實驗平臺的設(shè)計，這篇計算機論文建議能夠降低各類高職院校計算機硬件實驗平臺的硬件成本和維護成本。實驗平臺中的軟件和操作系統(tǒng)的下載、更新等都可以通過網(wǎng)絡(luò)及時進行更新和維護，從而簡化了計算機硬件實驗平臺的管理工作。師生通過云技術(shù)的計算機硬件實驗平臺獲得個性化服務(wù)，為計算機硬件的教學(xué)提供了可靠的技術(shù)保障�！�計算機周刊》堅持為社會主義服務(wù)的方向，堅持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅持實事求是、理論與實際相結(jié)合的嚴謹學(xué)風(fēng)，傳播先進的科學(xué)文化知識，弘揚民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進國際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。

　　摘要：針對當前高職院校計算機硬件平臺中存在的不足，提出了一種基于云技術(shù)的計算機硬件實驗平臺的設(shè)計方法。分析了當前計算機硬件實驗平臺存在的不足，闡述了云技術(shù)在計算機硬件實驗平臺設(shè)計中的優(yōu)勢，有針對性地給出了云技術(shù)的計算機硬件實驗平臺的設(shè)計方案。該方案改變了傳統(tǒng)計算機硬件試驗平臺的實驗?zāi)Ｊ�，能夠降低成本投入、提高實驗�?shù)據(jù)的安全性，具有重要的參考價值。

　　關(guān)鍵詞：云技術(shù);計算機;實驗平臺

　　1概述

　　在高職計算機教學(xué)領(lǐng)域，人們對計算機教學(xué)信息化、智能化的需求也越來越高[1]，特別是在計算機硬件的教學(xué)中，不僅要對教學(xué)內(nèi)容進行創(chuàng)新，同時還要不斷加強教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，從而全面提高計算機教學(xué)的水平[2]。計算機硬件專業(yè)是一門實踐性很強的課程，學(xué)生只有通過實際操作實驗才能真正理解和掌握該課程的理論知識。因此，在計算機硬件教學(xué)中，計算機硬件實驗平臺的建設(shè)是重要的一部分[3]。一個技術(shù)先進、硬件設(shè)施完善的實驗平臺是學(xué)生快速學(xué)習(xí)計算機硬件知識的重要場所。當前，傳統(tǒng)的計算機硬件實驗平臺存在著維護難度大、安全性較低等不足，已經(jīng)越來越不能滿足計算機硬件教學(xué)的實際需要。為此，提出一種基于云技術(shù)的計算機硬件實驗平臺的設(shè)計方法。在計算機硬件實驗平臺的建設(shè)中引入云技術(shù)，以云技術(shù)為支撐，使學(xué)生能夠根據(jù)自身的實際需求獲取計算機硬件實驗平臺中的各類信息，從而提高了計算機硬件教學(xué)的水平。

　　2計算機硬件平臺的問題以及云技術(shù)的優(yōu)勢

　　2.1存在問題

　　當前階段，很多院校的計算機硬件實驗平臺已經(jīng)難以滿足計算機硬件教學(xué)的實際需求，其存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾點：(1)維護難度大。當前，一個計算機實驗平臺經(jīng)常服務(wù)于多門專業(yè)或者課程，為了滿足不同專業(yè)或者課程的教學(xué)需要，維護人員經(jīng)常需要花大量的時間去安裝和更新各類軟件，從而極大地增加了計算機硬件平臺的使用成本。(2)安全性較低。計算機硬件實驗平臺在使用過程中會產(chǎn)生大量的實驗數(shù)據(jù)，同時U盤等移動存儲介質(zhì)的使用也會使計算機硬件實驗平臺引入大量的計算機病毒。若僅依靠還原卡來防范病毒，不僅會清除各種實驗數(shù)據(jù)，同時也會清除各類軟件升級數(shù)據(jù)。因此，如何防范計算機病毒已經(jīng)成為計算機硬件實驗平臺建設(shè)中的一個重要課題。(3)軟件難以及時更新。在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，計算機硬件實驗平臺中的軟件經(jīng)常需要手動更新，一些計算機考試軟件的運行也需要特殊的軟件才能運行。若準備時間較短，計算機硬件實驗平臺中的一些軟件就不能被及時更新，從而對相關(guān)計算機課程的考試計算造成影響。(4)實驗數(shù)據(jù)保存中的難題。學(xué)生知識水平往往存在著較大差異，為了滿足不同學(xué)生學(xué)習(xí)、實驗的連貫性，需要為學(xué)生保留一些實驗數(shù)據(jù)，在進行實驗數(shù)據(jù)拷貝的過程中，計算機病毒的防范又是個難題。

　　2.2云技術(shù)在計算機硬件實驗平臺中的優(yōu)勢

　　利用云技術(shù)對計算機硬件實驗平臺進行設(shè)計，具有以下顯著的優(yōu)勢：(1)降低了成本投入。由于所有的教學(xué)程序都是在云端運行的，用戶端無需更高的存儲空間或者處理器，同時可以省去光盤驅(qū)動器等配置，因此可以大幅度降低用戶端的投入。教師和學(xué)生在進行計算機硬件實驗中需要的所有服務(wù)都從云端獲取，學(xué)校僅需投入較低的云端接入設(shè)備即可。利用云技術(shù)能夠很好地滿足不同用戶對數(shù)據(jù)運算的需求。云技術(shù)既降低了硬件的投入成本，同時也降低了人工維護成本。利用云技術(shù)可以對實驗平臺中的每一臺用戶終端中的應(yīng)用程序進行批量安裝和升級，節(jié)省了大量的時間。(2)提高了平臺的性能。利用云技術(shù)能夠使實驗平臺中的計算機避免占用程序和后臺運算能力，提高了用戶終端計算機的啟動速度和運算速度，從而使實驗平臺的整體性能得到大幅度提高。(3)安全性高。在計算機硬件的實驗平臺中，往往有多人共同使用同一臺設(shè)備，因此實驗數(shù)據(jù)難以有效保存，安全性較低。而利用云技術(shù)，只需一個賬號，就能安全的保存各類實驗數(shù)據(jù)，且?guī)缀鯖]有容量限制。本地實驗平臺無需保存任何實驗數(shù)據(jù)，因此不用擔(dān)心實驗數(shù)據(jù)被竊取、破壞或者病毒感染等。同時，即使實驗平臺中的系統(tǒng)崩潰，也不會影響實驗數(shù)據(jù)的安全性。因此，云技術(shù)能夠極大提高實驗數(shù)據(jù)的安全性。

　　3系統(tǒng)設(shè)計

　　計算機硬件實驗平臺設(shè)計的目的，就是為了使師生更好的利用現(xiàn)有的硬件資源和軟件資源，從而提高計算機硬件實驗平臺的效率，提高教學(xué)水平。因此，計算機硬件實驗平臺應(yīng)該充分利用云技術(shù)等現(xiàn)有的IT技術(shù)，突破傳統(tǒng)的計算機硬件實驗室的觀念，最終將單純的計算機硬件實驗平臺轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N計算機硬件教學(xué)資源與實驗相結(jié)合的實驗平臺。云技術(shù)的計算機硬件實驗平臺可分為云技術(shù)平臺部分、教學(xué)資源部分、信息系統(tǒng)部分等3個部分。

　　3.1云技術(shù)平臺

　　虛擬化技術(shù)是云技術(shù)中的一個重要分支，利用虛擬化技術(shù)能夠?qū)⑺�有可用的硬件資源組合成一個資源池，并將虛擬功能將資源池中的資源按照不同用戶的需求提供用戶。虛擬化是通過虛擬機實現(xiàn)的，虛擬機是一種封閉運行的軟件容器，在其內(nèi)部可以獨立運行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，如同一臺真實的物理計算機。虛擬機包含自己的虛擬CPU、RAM存儲器和網(wǎng)絡(luò)接口NIC。云技術(shù)平臺的結(jié)構(gòu)包括虛擬中心服務(wù)器、虛擬化操作系統(tǒng)、用戶端和數(shù)據(jù)庫等4部分構(gòu)成。(1)虛擬中心服務(wù)器(vCenterServer)。中心服務(wù)器采用的是兩臺型號為曙光天闊A840r-G的服務(wù)器，其配置為兩路12核2.1GHzCPU、64GECCDDR31333Registered內(nèi)存、4個1TB2.5英寸的SAS硬盤、1塊雙口千兆網(wǎng)卡、1個雙口8GbFCI-E光纖HBA卡、1+1冗余電源模塊。利用虛擬化技術(shù)能夠?qū)⒎��?wù)器中的處理器、內(nèi)存、硬盤及網(wǎng)絡(luò)資源等虛擬化為多臺虛擬機，虛擬機可從服務(wù)器中運行的ESX/ESXi獲取各類資源。硬盤陣列采用的是曙光DS600-F20，25塊2TBSATA硬盤能夠提供50T的存儲空間。(2)虛擬化操作系統(tǒng)(VMwarevSphere)。虛擬化操作系統(tǒng)至少存在于虛擬中心服務(wù)器中，在一臺高性能的服務(wù)器中安裝虛擬化操作系統(tǒng)，能夠為實驗平臺提供基本的數(shù)據(jù)服務(wù)，如訪問權(quán)限控制、提供個性化配置等功能。它能夠?qū)⑺�有硬件資源和網(wǎng)絡(luò)資源進行統(tǒng)一分配，使所有虛擬機共享資源。虛擬化操作系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境中需要必要的域環(huán)境。若域環(huán)境具備則可直接使用，否則必須搭建必要的域環(huán)境。(3)用戶終端(ViewClient)。師生用戶需要在物理機中通過用戶終端遠程訪問虛擬桌面，用戶終端是用戶與虛擬化操作系統(tǒng)進行交互操作的橋梁，因此可將其作為虛擬機的控制臺和虛擬操作系統(tǒng)的管理界面。(4)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的作用是對虛擬操作系統(tǒng)中所有的配置數(shù)據(jù)進行組織分配。系統(tǒng)管理界面(ViewComposer)必須與虛擬化操作系統(tǒng)安裝在同一個虛擬機中。

　　3.2教學(xué)資源

　　計算機硬件實驗平臺的教學(xué)資源包括計算機原理、匯編語言、接口技術(shù)、JavaEE課程、C/C+課程、以及其他實訓(xùn)課程。實驗平臺設(shè)計的目的就是能夠?qū)�學(xué)生將理論與實踐融合在一起。平臺中的教學(xué)資源可作為軟件既服務(wù)(SAAS)部分，所有的計算機硬件教學(xué)資源都是以服務(wù)的形式提供給師生用戶用于實驗，也可以提供給國內(nèi)外其他院校使用。平臺中的教學(xué)資源都是計算機硬件方面理論與實踐相結(jié)合的資源，其核心是計算機硬件的實驗資源。將理論資源與實驗資源相結(jié)合用于計算機硬件的教學(xué)，能夠極大地提高教學(xué)質(zhì)量。

　　3.3信息化系統(tǒng)

　　平臺中的信息化系統(tǒng)主要包括教學(xué)實驗、計算機實訓(xùn)、實驗管理等3個子系統(tǒng)。教學(xué)實驗子系統(tǒng)負責(zé)計算機理論課與實驗課的教學(xué);計算機實訓(xùn)子系統(tǒng)負責(zé)對學(xué)生進行計算機硬件實際操作培訓(xùn);實驗管理子系統(tǒng)負責(zé)對整個計算機硬件教學(xué)過程和實驗過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行管理。信息化系統(tǒng)以WebService的數(shù)據(jù)格式為師生提供訪問接口，用于訪問3個子系統(tǒng)。實驗平臺中各類資源能夠同時服務(wù)于計算機硬件的理論教學(xué)、案例教學(xué)、學(xué)生實踐、實驗管理、教學(xué)質(zhì)量評價等方面。

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