計算機組裝與維護實訓工具盤的研制

胡 振，譚鶴毅，張曉琪，周金容，代霜春

（南充職業技術學院 電子信息工程系，四川 南充 637131）

“計算機組裝與維護”是高職院校電子信息類專業一門重要的專業基礎課程[1]，其實訓學時占比超過60%。按照高職教育的要求，該課程選用“教、學、做一體化”的項目式教材[2-4]，用任務驅動方法在實訓室進行計算機組裝與維護教學活動[5-9]。

計算機組裝與維護實訓需要使用操作系統、設備驅動程序、常用應用軟件和必備工具軟件等。若這些軟件以原版方式存儲在光盤、U 盤或移動硬盤中，會顯著增加實訓成本和管理復雜性，而且實訓效率較低。在實際的計算機安裝、維護工作中，通常會借助工具盤（光盤或 U 盤）進行軟件安裝和維護工作，操作簡便而高效。工具盤是利用Windows PE啟動盤工具制作的，雖能用于快速裝機和軟件維護，但是缺乏軟件的完整性和操作方法的規范性，簡化版本的軟件存在功能缺失和運行出錯的情況。

為此，筆者開發了計算機組裝與維護實訓工具盤，將需用軟件分類集成于光盤或閃存盤中，將系統引導、軟件安裝和優化維護功能融于一體，既能滿足課程實訓之需，又可用于實際裝機與維護工作[10]。

1 課程實訓項目及軟件需求

高職“計算機組裝與維護”課程教學內容[11-12]以實踐為中心、任務為驅動，按照“計算機選購→硬件安裝→軟件安裝→優化維護→故障排除”的流程進行實訓項目設置。具體實訓項目及需用軟件如下：

（1）微機（臺式機和筆記本電腦）選購；

（2）臺式機（兼容機）組裝；

（3）微機BIOS（包括UEFI BIOS）設置；

（4）硬盤分區與格式化，需用軟件DiskGenius、Partition Assistant、Acronis Disk Director；

（5）操作系統安裝（含Windows 7 系統安裝、.GHO映像還原，雙系統安裝），需用軟件32/64 bit Windows 7/10、32/64 位 Windows 8/10 PE；

（6）驅動程序安裝與管理，需用實訓微機的硬件驅動程序、DriverGenius；

（7）應用軟件安裝與卸載，需用軟件WinRAR、UltraISO、Microsoft Office 2010；

（8）局域網配置與文件共享設置；

（9）系統備份與還原，需用軟件 Ghost、Acronis True Image；

（10）硬件參數與性能測試，需用軟件CPU-Z、Super π、wPrime、HD Tune Pro、CrystalDiskMark、GPU-Z、3DMark 11、CrystalMark、魯大師、AIDA64；

（11）性能優化與日常維護 ， 需用 軟件 MSI Afterburner、Intel Extreme Tuning Utility、WiseCare365、360 安全衛士；

（12）常見故障診斷及排除。

在以上實訓項目中，微機選購、臺式機組裝、BIOS設置、局域網配置與文件共享設置、常見故障診斷與排除無需專門軟件，其余實訓項目則需借助特定軟件完成。工具盤中放置有代表性的應用軟件和工具軟件，可以方便學生進行技能拓展訓練。

2 工具盤結構設計

2.1 工具盤的功能結構

“計算機組裝與維護”實訓工具盤既以實用于裝機、維護工作為主要目標，也需滿足課程實訓要求，因此必須具有以下功能：

（1）系統引導。這是工具盤的基礎功能，由寫入光盤或U 盤引導區的特殊代碼實現，其作用為載入操作系統。可用 EasyBoot 的 loader.bin、Grub4DOS 的grldr 等引導模塊實現工具盤的系統引導功能。

（2）操作環境。為了方便進行軟件安裝和系統維護工作，工具盤必須提供輕巧、快捷、使用簡便的操作系統環境（由系統內核、命令接口和用戶界面等構成），以DOS 和Windows PE 最為常用。DOS 的內核小巧、硬件要求低、運行速度快，但其命令行操作方式不易被學生掌握；Windows PE 是最小化 Windows系統，可集成多種工具軟件，很適合高職學生使用。

（3）操作系統和設備驅動程序安裝。工具盤提供Windows 系統的標準安裝和映像還原兩種安裝方法，并支持設備驅動程序安裝的兩種方法——Windows 設備管理器和第三方工具。

（4）常用安裝和維護工具軟件。工具盤必須支持常用工具軟件的安裝、運行，以便學習、掌握硬盤分區、系統備份、性能測試、清理優化等計算機安裝維護技能。還需提供一些典型的應用軟件，讓學生練習、掌握正確的軟件安裝和卸載方法。

工具盤的功能結構如圖1 所示。

圖1 工具盤的功能結構

2.2 工具盤的目錄結構

“計算機組裝與維護”實訓工具盤需集成的軟件復雜、文件眾多。為滿足課程實訓的規范性、完整性要求，應將部分軟件置于特定文件夾，供學生實訓操作時自行安裝運行。從實際裝機、維護工作的便捷性考慮，需將操作環境和必用工具軟件集成到啟動文件夾中，以便在工具盤的啟動選單界面直接運行。

（1）根目錄（PCTools）中放置 Windows 系統的原版安裝程序和.GHO 映像文件，用 UltraISO 提取Windows 7/10 安裝光盤鏡像內容到該文件夾，并將Windows 系統的.GHO 映像文件放置于此。

（2）啟動文件夾（IMGBoot）放置從啟動選單執行的功能模塊，主要包括 Windows 系統安裝引導文件、操作環境（Windows PE）鏡像、硬盤分區軟件、備份還原工具等。

（3）驅動程序文件夾（Drivers）放置設備驅動程序和第三方驅動管理軟件，按計算機主機配置、硬件類別、型號和適用的操作系統版本建立下級目錄結構，將各類驅動程序分別存放。

（4）常用軟件文件夾（UserTool）分類放置Windows 系統環境的應用軟件和工具軟件。

工具盤的目錄結構如圖2 所示。

圖2 工具盤的目錄結構

3 功能模塊及其映像創建

對于在“計算機組裝與維護”工具盤啟動選單界面執行的功能模塊，需將軟件與操作系統核心、用戶接口程序整合為可獨立運行的光盤鏡像或軟盤映像，并按2.2 節所述保存到相應位置。

3.1 Windows PE 鏡像創建

選擇制作主流的32/64 位Windows 8/10 PE，并在其中集成硬盤分區、Windows 系統安裝、備份還原等常用軟件工具。以制作64 位Windows 10 PE 鏡像W10PE64.iso 為例，需創建PE 鏡像文件和添加工具軟件。

3.1.1 創建PE 鏡像文件

用Windows 10 ADK（assessment and deployment kit，評估和部署工具包）可得到純凈版Windows PE，但其操作界面為命令行窗口，不適合學生使用，因此采用第三方軟件WinBuilder 設計 Projects 并編輯Script，然后運行WinBuilder，由Windows 10 x64 安裝光盤創建PE 鏡像W10PE64.iso，如圖3 所示。

圖 3 用 WinBuilder 創建 Windows 10 PE 鏡像

3.1.2 添加工具軟件

可利用整合于PE 鏡像中的命令工具PECMD.EXE添加綠色版（非安裝）軟件。以添加CPU-Z 軟件為例，其操作流程如下：

（1）以UltraISO 軟件打開W10PE64.iso，提取其sources 文件夾中的boot.wim 文件，并用7-Zip 將其內容釋放到boot 文件夾；

（2）解壓 CPU-Z 軟件包至文件夾 CPU-Z，將其復制到bootProgram Files，并用記事本修改petools.ini（或 bootWindowsSystem32Pecmd.ini）文件，在相應位置增加如下命令行：

LINK %Desktop%CPU-Z,%ProgramFiles%CPU-Zcpuz_x64.exe

LINK %Programs%TestCPU-Z,%ProgramFiles%CPU-Zcpuz_x64.exe

以上命令可分別在 PE 系統的桌面和“開始”選單創建CPU-Z 的運行快捷方式；

（3）用 WimTool 軟件將 boot 文件夾制作成映像文件boot.wim，替換W10PE64.iso 中的原文件，然后將 W10PE64.iso 存于 PCToolsIMGBoot 文件夾。

3.2 Windows 系統映像創建

在實際的計算機安裝和維護工作中，幾乎都采用快速、簡便的映像還原法安裝 Windows 系統，所用Windows 系統映像都是以 Ghost 軟件創建的。以 32位Windows 7 系統映像Win7x86.GHO 的制作為例，有以下幾種具體做法：

（1）使用 Ghost 軟件創建。以標準方法將 32 位Windows 7 系統安裝于實訓計算機的硬盤分區中，用Ghost 軟件將該分區生成映像文件Win7x86.GHO。但是這樣做成的系統映像沒有通用性，必須還原到硬件配置相同的計算機才能正常運行。

（2）利用專業軟件封裝。Easy Sysprep 和Sysprep ceo tool 等專業工具仍以Ghost 為核心，但通過設備底層驅動處理，使得系統映像 Win7x86.GHO 能適用于各種硬件配置，可在還原過程中安裝系統補丁、設備驅動程序和常用軟件。

（3）修改現成的Windows 系統映像。從Internet下載Windows 7 系統的.GHO 映像，用Ghost Explorer軟件打開并修改之。刪除其中多余軟件的步驟如下：①刪除該軟件在Program Files中的安裝文件夾、ProgramDataMicrosoftWindowsStart MenuPrograms 中的啟動文件夾和 UserPublicDesktop（或 User用戶名Desktop）中的快捷方式；②復制 WindowsSystem32config 下的software 文件，運行本機系統的“注冊表編輯器”，將software 文件加載為 HKEY_LOCAL_MACHINE 項目的配置單元，查找、刪除其中多余軟件的項目和鍵值，完成之后卸載該配置單元，并將其添加到.GHO 映像中替換原 software 文件；③重新編譯映像，保存為Win7x86.GHO。

3.3 軟盤映像創建

DiskGenius、Ghost 等 DOS 版軟件需與 DOS 系統整合為軟盤映像才能獨立運行，可用 WinImage 軟件完成該項工作。以創建軟盤映像Win7gho.img 為例，其功能是將Windows 7 系統映像Win7x86.GHO 還原安裝到硬盤第一分區。

（1）將 DOS 系統和 Ghost 軟件的全部文件置于Win7GHO 文件夾。

（2）編輯系統配置文件config.sys，內容如下：

（3）編輯啟動批處理文件autoexec.bat：

（4）運行WinImage 軟件，新建2.88 MB 軟盤映像，加入 Win7GHO 文件夾中的全部文件，保存為PCToolsIMGBootWin7gho.img。

4 選單的設計與實現

“計算機組裝與維護”工具盤啟動選單的制作工具主要有 GRUB4DOS 和 EasyBoot。GRUB4DOS 功能強大、兼容性好，但需編程實現，學生較難掌握。因此采用直觀、易用的EasyBoot 軟件來創建選單系統。

4.1 選單界面設計

（1）更改EasyBoot 工作目錄。按照前文2.2 節的目錄結構設計方案，在安裝 EasyBoot 之后，將disk1ezboot 文件夾中的 BACK.BMP、bootmenu.ezb、ezldr、loader.bin 和 EasyBootezboot.dat 文件復制到PCToolsIMGBoot 中，使IMGBoot 成為工作目錄。

（2）設計工具盤選單界面。打開選單文件PCToolsIMGBootootmenu.ezb，在編輯窗口中按需添加選單條，設置選單文本、位置坐標、顏色屬性和快捷鍵，設計的界面效果可在預覽窗口實時顯示，完成后保存。

4.2 選單功能實現

EasyBoot 軟件提供一系列命令來調用光盤鏡像（.iso）文件和軟盤映像（.img）文件，包括內部命令run、vfloppy 和外部命令bcdw、memdisk 等，其一般格式為：

命令名[[路徑]文件名|參數]

用EasyBoot 打開工具盤選單文件bootmenu.ezb，輸入各選單條的執行命令，如表1 所示。

表1 “計算機組裝與維護”工具盤選單命令

5 工具盤鏡像生成與成品制作

5.1 軟件集成及文件處理

根據工具盤的功能要求，將實訓項目需用的軟件轉換為合適的文件格式，并按圖2 的目錄結構存放。

5.1.1 Windows 7 和 Windows 10 安裝程序

為滿足多操作系統安裝要求，工具盤需同時提供Windows 7 x64 和Windows 10 x86 的系統安裝程序，并對其進行技術處理。為減小工具盤體積、避免復雜的修改操作，可將二者的安裝映像文件合并，利用后者的安裝程序進行安裝，具體步驟如下：

（1）以UltraISO 提取Windows 10 x86 安裝光盤鏡像內容到PCTools 文件夾，刪除support、autorun.inf和setup.exe 等內容；sources 文件夾中保留boot.wim、EI.CFG、install.wim、lang.ini 和 setup.exe；

（2）將 install.wim 文件復制到 X:，重命名為w10x86.wim；提取Windows 7 x64 安裝光盤鏡像中的install.wim 文件到X:，更名為w7x64.wim；

（3）將 imagex.exe 復制到 C:WindowsSystem32中，以管理員身份打開命令提示符窗口，執行命令：

imagex /export X:w7x64.wim 1 X:install.wim/compress maximum

imagex /export X:w10x86.wim 1 X:install.wim/compress maximum

上述命令將指定的映像分卷導出，并添加到目標映像install.wim 中，其中1 為分卷號，完成之后復制install.wim 到PCToolssources 文件夾替換原文件；

（4）用UltraISO 打開Windows 10 x86 安裝光盤鏡像，保存引導文件為PCToolsIMGBootWin10.bif。

5.1.2 設備驅動程序

復制驅動精靈（或其他同類軟件）安裝程序DGSetup.exe 到 PCToolsDrivers；將實訓用機 HP 288 Pro G3 MT 和 Lenovo M690E 的 Windows 7 x64、Windows 10 x86 驅動程序文件按硬件類型和型號分類，分別復制到Chipset、Display、Network 和Audio 文件夾。

5.1.3 常用軟件

分別復制WinRAR、Microsoft Office 2010、UltraISO等應用軟件包至UserToolApplication，AIDA64、Super π 和魯大師等測試軟件包至UserToolTest，WiseCare365、360 安全衛士等優化維護軟件包至UserToolOptimization。

5.2 鏡像生成與功能測試

完成選單設計和全部軟件的文件集成后，用EasyBoot 生成工具盤鏡像PCTools.iso，其設置界面如圖4 所示。

圖4 制作工具盤鏡像的設置界面

為進行工具盤功能測試，安裝、運行 Vmware Workstation，將工具盤鏡像文件PCTools.iso 載入虛擬機光驅中，進入固件（即BIOS 設置）界面，將CD-ROM設置為第一啟動設備，保存設置后開啟虛擬機，測試工具盤的各項預設功能。若需修改鏡像內容，可用UltraISO 打開PCTools.iso 文件，直接對其進行添加、刪除和替換，然后重新保存。

5.3 工具盤成品制作

按本文方案制作的工具盤鏡像文件 PCTools.iso為 12 GB 左右，需 BD 光盤才能容納，但可將其中Win10gho.img 文件刪除（同時修改啟動選單），則其減小為8 GB 左右，即能刻錄到DVD9 光盤。

更好的選擇是以閃存盤作為存儲介質。為便于制作成啟動兼容性更好的USB-CD 格式，宜選購主控芯片為群聯、銀燦或慧榮的16～32 GB 閃存盤，用量產軟件將鏡像文件PCTools.iso 內容寫入。

6 結語

根據高職“計算機組裝與維護”課程的實訓目標和任務要求研制的“計算機組裝與維護”實訓工具盤，已經在多個班級實訓和眾多學生裝機、維護使用，完全滿足了課程實訓和實際應用的需要。