虛擬技術(shù)在計算機硬件與故障處理實踐項目中的應(yīng)用

方富貴 干練

（成都錦城學(xué)院，四川 成都 610000）

計算機硬件與故障處理課程是計算機IT技術(shù)專業(yè)實踐性很強的一門課程，主要以臺式計算機的組成和軟硬件的故障維護為基礎(chǔ)，通過介紹計算機各個硬件組成部分的類型、性能指標和特性，主流配件的性能指標、技術(shù)參數(shù)和選購方法，計算機的拆裝、維護和故障處理的方法和技巧，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件安裝的方法和技巧，使學(xué)生能夠掌握計算機軟硬件基本理論，硬件系統(tǒng)的安裝、簡單網(wǎng)絡(luò)的組建與調(diào)試、計算機軟件系統(tǒng)的安裝優(yōu)化和使用、計算機軟硬件維護的一般方法以及一些常用工具軟件的應(yīng)用。培養(yǎng)具備較強的動手能力和學(xué)習(xí)能力，成為滿足IT 公司計算機技術(shù)支持崗位要求的實用型技術(shù)人才。然而，實踐教學(xué)平臺受實驗經(jīng)費及環(huán)境等因素的制約，教學(xué)使用的是學(xué)校淘汰多年的計算機，幾乎不能正常使用。由于大部分學(xué)生之前沒有動手拆裝過計算機，操作時極易損壞電子元器件。計算機設(shè)備損壞率就越來越高，能夠正常使用的計算機也就越來越少。這給正常開展實踐教學(xué)帶來了很多問題，因此，本門課程將采用虛擬技術(shù)輔助實踐教學(xué)過程的進行。

一、VMware 虛擬化介紹

VMware 是將多個操作系統(tǒng)作為虛擬機 (VM) 在單臺 Linux 或Windows PC 上運行的行業(yè)標準，針對不同計算機用戶提供不同虛擬化技術(shù)軟件產(chǎn)品。包括用于 Windows 和Linux 操作系統(tǒng)桌面計算機的VMware Workstation、用于 macOS 操作系統(tǒng)的VMware Fusion 以及服務(wù)器使用的VMware ESXi。它們都能提供虛擬機計算機的功能，提供相對一致的用戶使用體驗，學(xué)生學(xué)習(xí)容易、操作簡單。操作系統(tǒng)的安裝、BIOS 設(shè)置、硬盤分區(qū)與格式化都可以在虛擬機上完成。所有的這些操作是在一個虛擬的環(huán)境中完成的，不會對物理主機造成任何影響。

二、實踐課程方案

（一）硬件實驗：為了加深學(xué)生對計算機硬件系統(tǒng)的整體認知和提升計算機硬件拆裝技能,將實驗室主機中硬件逐一拆解下來,分別講解主板、CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡等設(shè)備的作用、參數(shù)、選購技巧;這部分對應(yīng)的實驗包括硬件的拆裝、計算機常見硬件故障的處理和維護方法,比如主機無法開機發(fā)出報警聲,主機藍屏、黑屏等現(xiàn)象處理措施；通過思科平臺IET 課程中虛擬技術(shù)采用虛擬構(gòu)造的硬件進行計算機的模擬組裝,選配市場主流硬件。

（二）軟件實驗：計算機軟件有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件,這部分實驗主要內(nèi)容包括B IOS 或UEFI 啟動項設(shè)置、硬盤分區(qū)與格式化操作、操作系統(tǒng)安裝、驅(qū)動程序、殺毒軟件等常用軟件的安裝。實驗過程通過操作虛擬機的方式進行這一部分實驗,在PC 電腦安裝VMware Workstation 軟件產(chǎn)品,在虛擬環(huán)境操作安裝、模擬系統(tǒng)軟件實驗中的大部分內(nèi)容。在初級階段同學(xué)們在Workstation 虛擬機中實現(xiàn)不同操作系統(tǒng)的安裝(比如:Windows 和Linux 操作系統(tǒng))。對操作系統(tǒng)安裝熟練操作之后,根據(jù)實際情況對硬件實驗室電腦進行安裝。采用這種方法既達到了加強學(xué)生對理論知識的理解的教學(xué)目的，又使學(xué)生體驗了個人計算機和服務(wù)器、工作站中操作系統(tǒng)的安裝,并且可以保護硬件實驗室計算機系統(tǒng),降低因同學(xué)誤操作而導(dǎo)致的系統(tǒng)損壞符合課程的教學(xué)定位。同時，使學(xué)生快速適應(yīng)工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

三、虛擬技術(shù)在計算機硬件與故障處理中的具體應(yīng)用

（一）構(gòu)建硬件組裝平臺

在虛擬機上去新建和配置各種硬件的過程與實體機相似，計算機中運用的虛擬技術(shù)主要是通過虛擬程序?qū)崿F(xiàn)各類操作，在計算機內(nèi)部劃分一個獨立區(qū)域進行操作系統(tǒng)的安裝。所以，計算機使用者也可以在自己的電腦中構(gòu)建一個計算硬件與故障處理虛擬平臺，在這個平臺上可進行軟件系統(tǒng)的模擬操作，完成系統(tǒng)備份、CMOS 參數(shù)的設(shè)置、軟件卸載安裝、系統(tǒng)漏洞檢查、硬盤分區(qū)與格式化等一系列操作。利用虛擬技術(shù)構(gòu)架計算機硬件與故障處理平臺，可以幫助計算機初學(xué)者快速了解和掌握計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組裝、維護流程，并在實際的操作過程中提高自身的計算機組裝和維修技能。

（二）虛擬BIOS 和UEFI BIOS 操作

UEFI 模式是一種新的啟動模式，它支持全新的GPT 分區(qū)模式，開機速度更快，更安全。UEFI 程序采用C 語言圖形化界面，支持多種語言顯示，支持鍵盤和鼠標操作。而實驗室中實驗臺式機都是BIOS 啟動,沒有市場主流的主板UEFI 啟動設(shè)置,所以僅用實驗機操作這部分實驗就無法適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展,使用較久的計算機大多為BIOS,legacy+MBR 模式。設(shè)置界面如圖1 所示,主流計算機大多采用UEFI BIOS 新型模式,一般只能用UEFI+GPT 模式安裝系統(tǒng)設(shè)置界面如圖2 所示。在虛擬機配置完成后需進行BIOS 或UEFI 設(shè)置,虛擬機的BIOS 或UEFI 和安裝虛擬機軟件的實體機主板操作一致。通過操作虛擬機可以讓同學(xué)理解兩種啟動方式設(shè)置的區(qū)別,更好的應(yīng)對各種類型主板的操作系統(tǒng)的安裝方法。

圖1 Award BIOS

圖2 UEFI BIOS 界面

（三）搭建虛擬計算機環(huán)境

專業(yè)的虛擬軟件能夠營造出一種特定的虛擬環(huán)境，在結(jié)合計算機硬件與故障處理技術(shù)，創(chuàng)建虛擬環(huán)境平臺。大多情況下，虛擬機所提供的虛擬操作流程可以實現(xiàn)與計算機的高度一致。在實際的虛擬技術(shù)應(yīng)用過程應(yīng)發(fā)揮虛擬機的最大優(yōu)勢，所以在安裝過程中必須遵守虛擬機的安裝要求和運維環(huán)境，構(gòu)建出一個完善的虛擬場景，保障模型環(huán)境的真實可靠。另外，通過計算機虛擬環(huán)境下設(shè)置軟硬件故障,按照學(xué)生分組對故障原因進行分析及解決處理故障。如操作系統(tǒng)啟動文件損壞、POST 報錯、藍屏、黑屏、內(nèi)存報警或者BIOS 設(shè)置錯誤等。虛擬機上設(shè)置多種故障能使學(xué)生更多接觸和處理計算機硬件故障,提高學(xué)生在硬件故障處理問題、分析問題、解決問題的能力。

（四）完善現(xiàn)實中計算機故障處理及維護

虛擬技術(shù)能夠加強現(xiàn)實中計算機的維修工作，這就需要計算機的維修人員首先找出計算機的故障所在和真正原因，然后結(jié)合虛擬技術(shù)制定有效的解決方案。在虛擬技術(shù)的實際應(yīng)用中，可以利用該技術(shù)模仿故障，而技術(shù)人員則可根據(jù)故障測試等手段及時進行故障總結(jié)和方案排除，從而確定最好的解決方案。但是現(xiàn)實中計算機故障往往十分復(fù)雜，模擬機進行仿真模仿也具有一定的局限性，所以還需要技術(shù)人員能夠靈活應(yīng)對，舉一反三，做好合理的分析判斷。隨著網(wǎng)絡(luò)時代的到來，計算機應(yīng)用群體越來越大，病毒傳播也越來越迅速，計算機維護人員應(yīng)加強計算機的維護力度，可利用虛擬技術(shù)測試防火墻能力，防止病毒侵入造成數(shù)據(jù)丟失或計算機癱瘓。

四、結(jié)語

虛擬化技術(shù)在計算機硬件故障處理中實踐中的應(yīng)用，解決了實踐過程缺少實驗設(shè)備、設(shè)備損壞率高以及很難開展分階段的教學(xué)等問題。虛擬技術(shù)展示出計算機硬件與故障處理實踐中的真實情況，能夠為學(xué)生建立更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，進而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，更好地掌握相應(yīng)的技能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。