虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)硬件與故障處理實(shí)踐項(xiàng)目中的應(yīng)用

方富貴 干練

（成都錦城學(xué)院，四川 成都 610000）

計(jì)算機(jī)硬件與故障處理課程是計(jì)算機(jī)IT技術(shù)專業(yè)實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程，主要以臺(tái)式計(jì)算機(jī)的組成和軟硬件的故障維護(hù)為基礎(chǔ)，通過(guò)介紹計(jì)算機(jī)各個(gè)硬件組成部分的類型、性能指標(biāo)和特性，主流配件的性能指標(biāo)、技術(shù)參數(shù)和選購(gòu)方法，計(jì)算機(jī)的拆裝、維護(hù)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(jì)算機(jī)軟硬件基本理論，硬件系統(tǒng)的安裝、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)的組建與調(diào)試、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的安裝優(yōu)化和使用、計(jì)算機(jī)軟硬件維護(hù)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(qiáng)的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)能力，成為滿足IT 公司計(jì)算機(jī)技術(shù)支持崗位要求的實(shí)用型技術(shù)人才。然而，實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)受實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)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(jì)算機(jī)，幾乎不能正常使用。由于大部分學(xué)生之前沒(méi)有動(dòng)手拆裝過(guò)計(jì)算機(jī)，操作時(shí)極易損壞電子元器件。計(jì)算機(jī)設(shè)備損壞率就越來(lái)越高，能夠正常使用的計(jì)算機(jī)也就越來(lái)越少。這給正常開展實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)了很多問(wèn)題，因此，本門課程將采用虛擬技術(shù)輔助實(shí)踐教學(xué)過(guò)程的進(jìn)行。

一、VMware 虛擬化介紹

VMware 是將多個(gè)操作系統(tǒng)作為虛擬機(jī) (VM) 在單臺(tái) Linux 或Windows PC 上運(yùn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)計(jì)算機(jī)的功能，提供相對(duì)一致的用戶使用體驗(yàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)容易、操作簡(jiǎn)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(jī)上完成。所有的這些操作是在一個(gè)虛擬的環(huán)境中完成的，不會(huì)對(duì)物理主機(jī)造成任何影響。

二、實(shí)踐課程方案

（一）硬件實(shí)驗(yàn)：為了加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的整體認(rèn)知和提升計(jì)算機(jī)硬件拆裝技能,將實(shí)驗(yàn)室主機(jī)中硬件逐一拆解下來(lái),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(gòu)技巧;這部分對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)包括硬件的拆裝、計(jì)算機(jī)常見硬件故障的處理和維護(hù)方法,比如主機(jī)無(wú)法開機(jī)發(fā)出報(bào)警聲,主機(jī)藍(lán)屏、黑屏等現(xiàn)象處理措施；通過(guò)思科平臺(tái)IET 課程中虛擬技術(shù)采用虛擬構(gòu)造的硬件進(jìn)行計(jì)算機(jī)的模擬組裝,選配市場(chǎng)主流硬件。

（二）軟件實(shí)驗(yàn)：計(jì)算機(jī)軟件有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件,這部分實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容包括B IOS 或UEFI 啟動(dòng)項(xiàng)設(shè)置、硬盤分區(qū)與格式化操作、操作系統(tǒng)安裝、驅(qū)動(dòng)程序、殺毒軟件等常用軟件的安裝。實(shí)驗(yàn)過(guò)程通過(guò)操作虛擬機(jī)的方式進(jìn)行這一部分實(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)中的大部分內(nèi)容。在初級(jí)階段同學(xué)們?cè)赪orkstation 虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)不同操作系統(tǒng)的安裝(比如:Windows 和Linux 操作系統(tǒng))。對(duì)操作系統(tǒng)安裝熟練操作之后,根據(jù)實(shí)際情況對(duì)硬件實(shí)驗(yàn)室電腦進(jìn)行安裝。采用這種方法既達(dá)到了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解的教學(xué)目的，又使學(xué)生體驗(yàn)了個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器、工作站中操作系統(tǒng)的安裝,并且可以保護(hù)硬件實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)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(shí)，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(jì)算機(jī)硬件與故障處理中的具體應(yīng)用

（一）構(gòu)建硬件組裝平臺(tái)

在虛擬機(jī)上去新建和配置各種硬件的過(guò)程與實(shí)體機(jī)相似，計(jì)算機(jī)中運(yùn)用的虛擬技術(shù)主要是通過(guò)虛擬程序?qū)崿F(xiàn)各類操作，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部劃分一個(gè)獨(dú)立區(qū)域進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝。所以，計(jì)算機(jī)使用者也可以在自己的電腦中構(gòu)建一個(gè)計(jì)算硬件與故障處理虛擬平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上可進(jìn)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(jì)算機(jī)硬件與故障處理平臺(tái)，可以幫助計(jì)算機(jī)初學(xué)者快速了解和掌握計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組裝、維護(hù)流程，并在實(shí)際的操作過(guò)程中提高自身的計(jì)算機(jī)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(dòng)模式，它支持全新的GPT 分區(qū)模式，開機(jī)速度更快，更安全。UEFI 程序采用C 語(yǔ)言圖形化界面，支持多種語(yǔ)言顯示，支持鍵盤和鼠標(biāo)操作。而實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)臺(tái)式機(jī)都是BIOS 啟動(dòng),沒(méi)有市場(chǎng)主流的主板UEFI 啟動(dòng)設(shè)置,所以僅用實(shí)驗(yàn)機(jī)操作這部分實(shí)驗(yàn)就無(wú)法適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展,使用較久的計(jì)算機(jī)大多為BIOS,legacy+MBR 模式。設(shè)置界面如圖1 所示,主流計(jì)算機(jī)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(jī)配置完成后需進(jìn)行BIOS 或UEFI 設(shè)置,虛擬機(jī)的BIOS 或UEFI 和安裝虛擬機(jī)軟件的實(shí)體機(jī)主板操作一致。通過(guò)操作虛擬機(jī)可以讓同學(xué)理解兩種啟動(dòng)方式設(shè)置的區(qū)別,更好的應(yīng)對(duì)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(jì)算機(jī)環(huán)境

專業(yè)的虛擬軟件能夠營(yíng)造出一種特定的虛擬環(huán)境，在結(jié)合計(jì)算機(jī)硬件與故障處理技術(shù)，創(chuàng)建虛擬環(huán)境平臺(tái)。大多情況下，虛擬機(jī)所提供的虛擬操作流程可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的高度一致。在實(shí)際的虛擬技術(shù)應(yīng)用過(guò)程應(yīng)發(fā)揮虛擬機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)，所以在安裝過(guò)程中必須遵守虛擬機(jī)的安裝要求和運(yùn)維環(huán)境，構(gòu)建出一個(gè)完善的虛擬場(chǎng)景，保障模型環(huán)境的真實(shí)可靠。另外，通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下設(shè)置軟硬件故障,按照學(xué)生分組對(duì)故障原因進(jìn)行分析及解決處理故障。如操作系統(tǒng)啟動(dòng)文件損壞、POST 報(bào)錯(cuò)、藍(lán)屏、黑屏、內(nèi)存報(bào)警或者BIOS 設(shè)置錯(cuò)誤等。虛擬機(jī)上設(shè)置多種故障能使學(xué)生更多接觸和處理計(jì)算機(jī)硬件故障,提高學(xué)生在硬件故障處理問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（四）完善現(xiàn)實(shí)中計(jì)算機(jī)故障處理及維護(hù)

虛擬技術(shù)能夠加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中計(jì)算機(jī)的維修工作，這就需要計(jì)算機(jī)的維修人員首先找出計(jì)算機(jī)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(shí)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(cè)試等手段及時(shí)進(jìn)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(shí)中計(jì)算機(jī)故障往往十分復(fù)雜，模擬機(jī)進(jìn)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(duì)，舉一反三，做好合理的分析判斷。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用群體越來(lái)越大，病毒傳播也越來(lái)越迅速，計(jì)算機(jī)維護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的維護(hù)力度，可利用虛擬技術(shù)測(cè)試防火墻能力，防止病毒侵入造成數(shù)據(jù)丟失或計(jì)算機(jī)癱瘓。

四、結(jié)語(yǔ)

虛擬化技術(shù)在計(jì)算機(jī)硬件故障處理中實(shí)踐中的應(yīng)用，解決了實(shí)踐過(guò)程缺少實(shí)驗(yàn)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(wèn)題。虛擬技術(shù)展示出計(jì)算機(jī)硬件與故障處理實(shí)踐中的真實(shí)情況，能夠?yàn)閷W(xué)生建立更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，進(jìn)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。