虛擬技術在計算機硬件與故障處理實踐項目中的應用

方富貴 干練

（成都錦城學院，四川 成都 610000）

計算機硬件與故障處理課程是計算機IT技術專業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，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、技術參數和選購方法，計算機的拆裝、維護和故障處理的方法和技巧，操作系統和應用軟件安裝的方法和技巧，使學生能夠掌握計算機軟硬件基本理論，硬件系統的安裝、簡單網絡的組建與調試、計算機軟件系統的安裝優化和使用、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用。培養具備較強的動手能力和學習能力，成為滿足IT 公司計算機技術支持崗位要求的實用型技術人才。然而，實踐教學平臺受實驗經費及環境等因素的制約，教學使用的是學校淘汰多年的計算機，幾乎不能正常使用。由于大部分學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帶來了很多問題，因此，本門課程將采用虛擬技術輔助實踐教學過程的進行。

一、VMware 虛擬化介紹

VMware 是將多個操作系統作為虛擬機 (VM) 在單臺 Linux 或Windows PC 上運行的行業標準，針對不同計算機用戶提供不同虛擬化技術軟件產品。包括用于 Windows 和Linux 操作系統桌面計算機的VMware Workstation、用于 macOS 操作系統的VMware Fusion 以及服務器使用的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，學生學習容易、操作簡單。操作系統的安裝、BIOS 設置、硬盤分區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：為了加深學生對計算機硬件系統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、內存、硬盤、顯卡等設備的作用、參數、選購技巧;這部分對應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出報警聲,主機藍屏、黑屏等現象處理措施；通過思科平臺IET 課程中虛擬技術采用虛擬構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：計算機軟件有系統軟件和應用軟件,這部分實驗主要內容包括B IOS 或UEFI 啟動項設置、硬盤分區與格式化操作、操作系統安裝、驅動程序、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 軟件產品,在虛擬環境操作安裝、模擬系統軟件實驗中的大部分內容。在初級階段同學們在Workstation 虛擬機中實現不同操作系統的安裝(比如:Windows 和Linux 操作系統)。對操作系統安裝熟練操作之后,根據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生對理論知識的理解的教學目的，又使學生體驗了個人計算機和服務器、工作站中操作系統的安裝,并且可以保護硬件實驗室計算機系統,降低因同學誤操作而導致的系統損壞符合課程的教學定位。同時，使學生快速適應工作崗位打下良好的基礎。

三、虛擬技術在計算機硬件與故障處理中的具體應用

（一）構建硬件組裝平臺

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主要是通過虛擬程序實現各類操作，在計算機內部劃分一個獨立區域進行操作系統的安裝。所以，計算機使用者也可以在自己的電腦中構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的模擬操作，完成系統備份、CMOS 參數的設置、軟件卸載安裝、系統漏洞檢查、硬盤分區與格式化等一系列操作。利用虛擬技術構架計算機硬件與故障處理平臺，可以幫助計算機初學者快速了解和掌握計算機的內部結構和組裝、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 啟動設置,所以僅用實驗機操作這部分實驗就無法適應新技術的發展,使用較久的計算機大多為BIOS,legacy+MBR 模式。設置界面如圖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 模式安裝系統設置界面如圖2 所示。在虛擬機配置完成后需進行BIOS 或UEFI 設置,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理解兩種啟動方式設置的區別,更好的應對各種類型主板的操作系統的安裝方法。

圖1 Award BIOS

圖2 UEFI BIOS 界面

（三）搭建虛擬計算機環境

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

（四）完善現實中計算機故障處理及維護

虛擬技術能夠加強現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，然后結合虛擬技術制定有效的解決方案。在虛擬技術的實際應用中，可以利用該技術模仿故障，而技術人員則可根據故障測試等手段及時進行故障總結和方案排除，從而確定最好的解決方案。但是現實中計算機故障往往十分復雜，模擬機進行仿真模仿也具有一定的局限性，所以還需要技術人員能夠靈活應對，舉一反三，做好合理的分析判斷。隨著網絡時代的到來，計算機應用群體越來越大，病毒傳播也越來越迅速，計算機維護人員應加強計算機的維護力度，可利用虛擬技術測試防火墻能力，防止病毒侵入造成數據丟失或計算機癱瘓。

四、結語

虛擬化技術在計算機硬件故障處理中實踐中的應用，解決了實踐過程缺少實驗設備、設備損壞率高以及很難開展分階段的教學等問題。虛擬技術展示出計算機硬件與故障處理實踐中的真實情況，能夠為學生建立更好的學習環境，進而激發學生學習積極性，更好地掌握相應的技能，提高學生的學習效率。