虚拟技术在计算机硬件与故障处理实践项目中的应用

方富贵 干练

（成都锦城学院，四川 成都 610000）

计算机硬件与故障处理课程是计算机IT技术专业实践性很强的一门课程，主要以台式计算机的组成和软硬件的故障维护为基础，通过介绍计算机各个硬件组成部分的类型、性能指标和特性，主流配件的性能指标、技术参数和选购方法，计算机的拆装、维护和故障处理的方法和技巧，操作系统和应用软件安装的方法和技巧，使学生能够掌握计算机软硬件基本理论，硬件系统的安装、简单网络的组建与调试、计算机软件系统的安装优化和使用、计算机软硬件维护的一般方法以及一些常用工具软件的应用。培养具备较强的动手能力和学习能力，成为满足IT 公司计算机技术支持岗位要求的实用型技术人才。然而，实践教学平台受实验经费及环境等因素的制约，教学使用的是学校淘汰多年的计算机，几乎不能正常使用。由于大部分学生之前没有动手拆装过计算机，操作时极易损坏电子元器件。计算机设备损坏率就越来越高，能够正常使用的计算机也就越来越少。这给正常开展实践教学带来了很多问题，因此，本门课程将采用虚拟技术辅助实践教学过程的进行。

一、VMware 虚拟化介绍

VMware 是将多个操作系统作为虚拟机 (VM) 在单台 Linux 或Windows PC 上运行的行业标准，针对不同计算机用户提供不同虚拟化技术软件产品。包括用于 Windows 和Linux 操作系统桌面计算机的VMware Workstation、用于 macOS 操作系统的VMware Fusion 以及服务器使用的VMware ESXi。它们都能提供虚拟机计算机的功能，提供相对一致的用户使用体验，学生学习容易、操作简单。操作系统的安装、BIOS 设置、硬盘分区与格式化都可以在虚拟机上完成。所有的这些操作是在一个虚拟的环境中完成的，不会对物理主机造成任何影响。

二、实践课程方案

（一）硬件实验：为了加深学生对计算机硬件系统的整体认知和提升计算机硬件拆装技能,将实验室主机中硬件逐一拆解下来,分别讲解主板、CPU、内存、硬盘、显卡等设备的作用、参数、选购技巧;这部分对应的实验包括硬件的拆装、计算机常见硬件故障的处理和维护方法,比如主机无法开机发出报警声,主机蓝屏、黑屏等现象处理措施；通过思科平台IET 课程中虚拟技术采用虚拟构造的硬件进行计算机的模拟组装,选配市场主流硬件。

（二）软件实验：计算机软件有系统软件和应用软件,这部分实验主要内容包括B IOS 或UEFI 启动项设置、硬盘分区与格式化操作、操作系统安装、驱动程序、杀毒软件等常用软件的安装。实验过程通过操作虚拟机的方式进行这一部分实验,在PC 电脑安装VMware Workstation 软件产品,在虚拟环境操作安装、模拟系统软件实验中的大部分内容。在初级阶段同学们在Workstation 虚拟机中实现不同操作系统的安装(比如:Windows 和Linux 操作系统)。对操作系统安装熟练操作之后,根据实际情况对硬件实验室电脑进行安装。采用这种方法既达到了加强学生对理论知识的理解的教学目的，又使学生体验了个人计算机和服务器、工作站中操作系统的安装,并且可以保护硬件实验室计算机系统,降低因同学误操作而导致的系统损坏符合课程的教学定位。同时，使学生快速适应工作岗位打下良好的基础。

三、虚拟技术在计算机硬件与故障处理中的具体应用

（一）构建硬件组装平台

在虚拟机上去新建和配置各种硬件的过程与实体机相似，计算机中运用的虚拟技术主要是通过虚拟程序实现各类操作，在计算机内部划分一个独立区域进行操作系统的安装。所以，计算机使用者也可以在自己的电脑中构建一个计算硬件与故障处理虚拟平台，在这个平台上可进行软件系统的模拟操作，完成系统备份、CMOS 参数的设置、软件卸载安装、系统漏洞检查、硬盘分区与格式化等一系列操作。利用虚拟技术构架计算机硬件与故障处理平台，可以帮助计算机初学者快速了解和掌握计算机的内部结构和组装、维护流程，并在实际的操作过程中提高自身的计算机组装和维修技能。

（二）虚拟BIOS 和UEFI BIOS 操作

UEFI 模式是一种新的启动模式，它支持全新的GPT 分区模式，开机速度更快，更安全。UEFI 程序采用C 语言图形化界面，支持多种语言显示，支持键盘和鼠标操作。而实验室中实验台式机都是BIOS 启动,没有市场主流的主板UEFI 启动设置,所以仅用实验机操作这部分实验就无法适应新技术的发展,使用较久的计算机大多为BIOS,legacy+MBR 模式。设置界面如图1 所示,主流计算机大多采用UEFI BIOS 新型模式,一般只能用UEFI+GPT 模式安装系统设置界面如图2 所示。在虚拟机配置完成后需进行BIOS 或UEFI 设置,虚拟机的BIOS 或UEFI 和安装虚拟机软件的实体机主板操作一致。通过操作虚拟机可以让同学理解两种启动方式设置的区别,更好的应对各种类型主板的操作系统的安装方法。

图1 Award BIOS

图2 UEFI BIOS 界面

（三）搭建虚拟计算机环境

专业的虚拟软件能够营造出一种特定的虚拟环境，在结合计算机硬件与故障处理技术，创建虚拟环境平台。大多情况下，虚拟机所提供的虚拟操作流程可以实现与计算机的高度一致。在实际的虚拟技术应用过程应发挥虚拟机的最大优势，所以在安装过程中必须遵守虚拟机的安装要求和运维环境，构建出一个完善的虚拟场景，保障模型环境的真实可靠。另外，通过计算机虚拟环境下设置软硬件故障,按照学生分组对故障原因进行分析及解决处理故障。如操作系统启动文件损坏、POST 报错、蓝屏、黑屏、内存报警或者BIOS 设置错误等。虚拟机上设置多种故障能使学生更多接触和处理计算机硬件故障,提高学生在硬件故障处理问题、分析问题、解决问题的能力。

（四）完善现实中计算机故障处理及维护

虚拟技术能够加强现实中计算机的维修工作，这就需要计算机的维修人员首先找出计算机的故障所在和真正原因，然后结合虚拟技术制定有效的解决方案。在虚拟技术的实际应用中，可以利用该技术模仿故障，而技术人员则可根据故障测试等手段及时进行故障总结和方案排除，从而确定最好的解决方案。但是现实中计算机故障往往十分复杂，模拟机进行仿真模仿也具有一定的局限性，所以还需要技术人员能够灵活应对，举一反三，做好合理的分析判断。随着网络时代的到来，计算机应用群体越来越大，病毒传播也越来越迅速，计算机维护人员应加强计算机的维护力度，可利用虚拟技术测试防火墙能力，防止病毒侵入造成数据丢失或计算机瘫痪。

四、结语

虚拟化技术在计算机硬件故障处理中实践中的应用，解决了实践过程缺少实验设备、设备损坏率高以及很难开展分阶段的教学等问题。虚拟技术展示出计算机硬件与故障处理实践中的真实情况，能够为学生建立更好的学习环境，进而激发学生学习积极性，更好地掌握相应的技能，提高学生的学习效率。