计算机组装与维护实训工具盘的研制

胡 振，谭鹤毅，张晓琪，周金容，代霜春

（南充职业技术学院 电子信息工程系，四川 南充 637131）

“计算机组装与维护”是高职院校电子信息类专业一门重要的专业基础课程[1]，其实训学时占比超过60%。按照高职教育的要求，该课程选用“教、学、做一体化”的项目式教材[2-4]，用任务驱动方法在实训室进行计算机组装与维护教学活动[5-9]。

计算机组装与维护实训需要使用操作系统、设备驱动程序、常用应用软件和必备工具软件等。若这些软件以原版方式存储在光盘、U 盘或移动硬盘中，会显著增加实训成本和管理复杂性，而且实训效率较低。在实际的计算机安装、维护工作中，通常会借助工具盘（光盘或 U 盘）进行软件安装和维护工作，操作简便而高效。工具盘是利用Windows PE启动盘工具制作的，虽能用于快速装机和软件维护，但是缺乏软件的完整性和操作方法的规范性，简化版本的软件存在功能缺失和运行出错的情况。

为此，笔者开发了计算机组装与维护实训工具盘，将需用软件分类集成于光盘或闪存盘中，将系统引导、软件安装和优化维护功能融于一体，既能满足课程实训之需，又可用于实际装机与维护工作[10]。

1 课程实训项目及软件需求

高职“计算机组装与维护”课程教学内容[11-12]以实践为中心、任务为驱动，按照“计算机选购→硬件安装→软件安装→优化维护→故障排除”的流程进行实训项目设置。具体实训项目及需用软件如下：

（1）微机（台式机和笔记本电脑）选购；

（2）台式机（兼容机）组装；

（3）微机BIOS（包括UEFI BIOS）设置；

（4）硬盘分区与格式化，需用软件DiskGenius、Partition Assistant、Acronis Disk Director；

（5）操作系统安装（含Windows 7 系统安装、.GHO映像还原，双系统安装），需用软件32/64 bit Windows 7/10、32/64 位 Windows 8/10 PE；

（6）驱动程序安装与管理，需用实训微机的硬件驱动程序、DriverGenius；

（7）应用软件安装与卸载，需用软件WinRAR、UltraISO、Microsoft Office 2010；

（8）局域网配置与文件共享设置；

（9）系统备份与还原，需用软件 Ghost、Acronis True Image；

（10）硬件参数与性能测试，需用软件CPU-Z、Super π、wPrime、HD Tune Pro、CrystalDiskMark、GPU-Z、3DMark 11、CrystalMark、鲁大师、AIDA64；

（11）性能优化与日常维护 ， 需用 软件 MSI Afterburner、Intel Extreme Tuning Utility、WiseCare365、360 安全卫士；

（12）常见故障诊断及排除。

在以上实训项目中，微机选购、台式机组装、BIOS设置、局域网配置与文件共享设置、常见故障诊断与排除无需专门软件，其余实训项目则需借助特定软件完成。工具盘中放置有代表性的应用软件和工具软件，可以方便学生进行技能拓展训练。

2 工具盘结构设计

2.1 工具盘的功能结构

“计算机组装与维护”实训工具盘既以实用于装机、维护工作为主要目标，也需满足课程实训要求，因此必须具有以下功能：

（1）系统引导。这是工具盘的基础功能，由写入光盘或U 盘引导区的特殊代码实现，其作用为载入操作系统。可用 EasyBoot 的 loader.bin、Grub4DOS 的grldr 等引导模块实现工具盘的系统引导功能。

（2）操作环境。为了方便进行软件安装和系统维护工作，工具盘必须提供轻巧、快捷、使用简便的操作系统环境（由系统内核、命令接口和用户界面等构成），以DOS 和Windows PE 最为常用。DOS 的内核小巧、硬件要求低、运行速度快，但其命令行操作方式不易被学生掌握；Windows PE 是最小化 Windows系统，可集成多种工具软件，很适合高职学生使用。

（3）操作系统和设备驱动程序安装。工具盘提供Windows 系统的标准安装和映像还原两种安装方法，并支持设备驱动程序安装的两种方法——Windows 设备管理器和第三方工具。

（4）常用安装和维护工具软件。工具盘必须支持常用工具软件的安装、运行，以便学习、掌握硬盘分区、系统备份、性能测试、清理优化等计算机安装维护技能。还需提供一些典型的应用软件，让学生练习、掌握正确的软件安装和卸载方法。

工具盘的功能结构如图1 所示。

图1 工具盘的功能结构

2.2 工具盘的目录结构

“计算机组装与维护”实训工具盘需集成的软件复杂、文件众多。为满足课程实训的规范性、完整性要求，应将部分软件置于特定文件夹，供学生实训操作时自行安装运行。从实际装机、维护工作的便捷性考虑，需将操作环境和必用工具软件集成到启动文件夹中，以便在工具盘的启动选单界面直接运行。

（1）根目录（PCTools）中放置 Windows 系统的原版安装程序和.GHO 映像文件，用 UltraISO 提取Windows 7/10 安装光盘镜像内容到该文件夹，并将Windows 系统的.GHO 映像文件放置于此。

（2）启动文件夹（IMGBoot）放置从启动选单执行的功能模块，主要包括 Windows 系统安装引导文件、操作环境（Windows PE）镜像、硬盘分区软件、备份还原工具等。

（3）驱动程序文件夹（Drivers）放置设备驱动程序和第三方驱动管理软件，按计算机主机配置、硬件类别、型号和适用的操作系统版本建立下级目录结构，将各类驱动程序分别存放。

（4）常用软件文件夹（UserTool）分类放置Windows 系统环境的应用软件和工具软件。

工具盘的目录结构如图2 所示。

图2 工具盘的目录结构

3 功能模块及其映像创建

对于在“计算机组装与维护”工具盘启动选单界面执行的功能模块，需将软件与操作系统核心、用户接口程序整合为可独立运行的光盘镜像或软盘映像，并按2.2 节所述保存到相应位置。

3.1 Windows PE 镜像创建

选择制作主流的32/64 位Windows 8/10 PE，并在其中集成硬盘分区、Windows 系统安装、备份还原等常用软件工具。以制作64 位Windows 10 PE 镜像W10PE64.iso 为例，需创建PE 镜像文件和添加工具软件。

3.1.1 创建PE 镜像文件

用Windows 10 ADK（assessment and deployment kit，评估和部署工具包）可得到纯净版Windows PE，但其操作界面为命令行窗口，不适合学生使用，因此采用第三方软件WinBuilder 设计 Projects 并编辑Script，然后运行WinBuilder，由Windows 10 x64 安装光盘创建PE 镜像W10PE64.iso，如图3 所示。

图 3 用 WinBuilder 创建 Windows 10 PE 镜像

3.1.2 添加工具软件

可利用整合于PE 镜像中的命令工具PECMD.EXE添加绿色版（非安装）软件。以添加CPU-Z 软件为例，其操作流程如下：

（1）以UltraISO 软件打开W10PE64.iso，提取其sources 文件夹中的boot.wim 文件，并用7-Zip 将其内容释放到boot 文件夹；

（2）解压 CPU-Z 软件包至文件夹 CPU-Z，将其复制到bootProgram Files，并用记事本修改petools.ini（或 bootWindowsSystem32Pecmd.ini）文件，在相应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

以上命令可分别在 PE 系统的桌面和“开始”选单创建CPU-Z 的运行快捷方式；

（3）用 WimTool 软件将 boot 文件夹制作成映像文件boot.wim，替换W10PE64.iso 中的原文件，然后将 W10PE64.iso 存于 PCToolsIMGBoot 文件夹。

3.2 Windows 系统映像创建

在实际的计算机安装和维护工作中，几乎都采用快速、简便的映像还原法安装 Windows 系统，所用Windows 系统映像都是以 Ghost 软件创建的。以 32位Windows 7 系统映像Win7x86.GHO 的制作为例，有以下几种具体做法：

（1）使用 Ghost 软件创建。以标准方法将 32 位Windows 7 系统安装于实训计算机的硬盘分区中，用Ghost 软件将该分区生成映像文件Win7x86.GHO。但是这样做成的系统映像没有通用性，必须还原到硬件配置相同的计算机才能正常运行。

（2）利用专业软件封装。Easy Sysprep 和Sysprep ceo tool 等专业工具仍以Ghost 为核心，但通过设备底层驱动处理，使得系统映像 Win7x86.GHO 能适用于各种硬件配置，可在还原过程中安装系统补丁、设备驱动程序和常用软件。

（3）修改现成的Windows 系统映像。从Internet下载Windows 7 系统的.GHO 映像，用Ghost Explorer软件打开并修改之。删除其中多余软件的步骤如下：①删除该软件在Program Files中的安装文件夹、ProgramDataMicrosoftWindowsStart MenuPrograms 中的启动文件夹和 UserPublicDesktop（或 User用户名Desktop）中的快捷方式；②复制 WindowsSystem32config 下的software 文件，运行本机系统的“注册表编辑器”，将software 文件加载为 HKEY_LOCAL_MACHINE 项目的配置单元，查找、删除其中多余软件的项目和键值，完成之后卸载该配置单元，并将其添加到.GHO 映像中替换原 software 文件；③重新编译映像，保存为Win7x86.GHO。

3.3 软盘映像创建

DiskGenius、Ghost 等 DOS 版软件需与 DOS 系统整合为软盘映像才能独立运行，可用 WinImage 软件完成该项工作。以创建软盘映像Win7gho.img 为例，其功能是将Windows 7 系统映像Win7x86.GHO 还原安装到硬盘第一分区。

（1）将 DOS 系统和 Ghost 软件的全部文件置于Win7GHO 文件夹。

（2）编辑系统配置文件config.sys，内容如下：

（3）编辑启动批处理文件autoexec.bat：

（4）运行WinImage 软件，新建2.88 MB 软盘映像，加入 Win7GHO 文件夹中的全部文件，保存为PCToolsIMGBootWin7gho.img。

4 选单的设计与实现

“计算机组装与维护”工具盘启动选单的制作工具主要有 GRUB4DOS 和 EasyBoot。GRUB4DOS 功能强大、兼容性好，但需编程实现，学生较难掌握。因此采用直观、易用的EasyBoot 软件来创建选单系统。

4.1 选单界面设计

（1）更改EasyBoot 工作目录。按照前文2.2 节的目录结构设计方案，在安装 EasyBoot 之后，将disk1ezboot 文件夹中的 BACK.BMP、bootmenu.ezb、ezldr、loader.bin 和 EasyBootezboot.dat 文件复制到PCToolsIMGBoot 中，使IMGBoot 成为工作目录。

（2）设计工具盘选单界面。打开选单文件PCToolsIMGBootootmenu.ezb，在编辑窗口中按需添加选单条，设置选单文本、位置坐标、颜色属性和快捷键，设计的界面效果可在预览窗口实时显示，完成后保存。

4.2 选单功能实现

EasyBoot 软件提供一系列命令来调用光盘镜像（.iso）文件和软盘映像（.img）文件，包括内部命令run、vfloppy 和外部命令bcdw、memdisk 等，其一般格式为：

命令名[[路径]文件名|参数]

用EasyBoot 打开工具盘选单文件bootmenu.ezb，输入各选单条的执行命令，如表1 所示。

表1 “计算机组装与维护”工具盘选单命令

5 工具盘镜像生成与成品制作

5.1 软件集成及文件处理

根据工具盘的功能要求，将实训项目需用的软件转换为合适的文件格式，并按图2 的目录结构存放。

5.1.1 Windows 7 和 Windows 10 安装程序

为满足多操作系统安装要求，工具盘需同时提供Windows 7 x64 和Windows 10 x86 的系统安装程序，并对其进行技术处理。为减小工具盘体积、避免复杂的修改操作，可将二者的安装映像文件合并，利用后者的安装程序进行安装，具体步骤如下：

（1）以UltraISO 提取Windows 10 x86 安装光盘镜像内容到PCTools 文件夹，删除support、autorun.inf和setup.exe 等内容；sources 文件夹中保留boot.wim、EI.CFG、install.wim、lang.ini 和 setup.exe；

（2）将 install.wim 文件复制到 X:，重命名为w10x86.wim；提取Windows 7 x64 安装光盘镜像中的install.wim 文件到X:，更名为w7x64.wim；

（3）将 imagex.exe 复制到 C:WindowsSystem32中，以管理员身份打开命令提示符窗口，执行命令：

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

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

上述命令将指定的映像分卷导出，并添加到目标映像install.wim 中，其中1 为分卷号，完成之后复制install.wim 到PCToolssources 文件夹替换原文件；

（4）用UltraISO 打开Windows 10 x86 安装光盘镜像，保存引导文件为PCToolsIMGBootWin10.bif。

5.1.2 设备驱动程序

复制驱动精灵（或其他同类软件）安装程序DGSetup.exe 到 PCToolsDrivers；将实训用机 HP 288 Pro G3 MT 和 Lenovo M690E 的 Windows 7 x64、Windows 10 x86 驱动程序文件按硬件类型和型号分类，分别复制到Chipset、Display、Network 和Audio 文件夹。

5.1.3 常用软件

分别复制WinRAR、Microsoft Office 2010、UltraISO等应用软件包至UserToolApplication，AIDA64、Super π 和鲁大师等测试软件包至UserToolTest，WiseCare365、360 安全卫士等优化维护软件包至UserToolOptimization。

5.2 镜像生成与功能测试

完成选单设计和全部软件的文件集成后，用EasyBoot 生成工具盘镜像PCTools.iso，其设置界面如图4 所示。

图4 制作工具盘镜像的设置界面

为进行工具盘功能测试，安装、运行 Vmware Workstation，将工具盘镜像文件PCTools.iso 载入虚拟机光驱中，进入固件（即BIOS 设置）界面，将CD-ROM设置为第一启动设备，保存设置后开启虚拟机，测试工具盘的各项预设功能。若需修改镜像内容，可用UltraISO 打开PCTools.iso 文件，直接对其进行添加、删除和替换，然后重新保存。

5.3 工具盘成品制作

按本文方案制作的工具盘镜像文件 PCTools.iso为 12 GB 左右，需 BD 光盘才能容纳，但可将其中Win10gho.img 文件删除（同时修改启动选单），则其减小为8 GB 左右，即能刻录到DVD9 光盘。

更好的选择是以闪存盘作为存储介质。为便于制作成启动兼容性更好的USB-CD 格式，宜选购主控芯片为群联、银灿或慧荣的16～32 GB 闪存盘，用量产软件将镜像文件PCTools.iso 内容写入。

6 结语

根据高职“计算机组装与维护”课程的实训目标和任务要求研制的“计算机组装与维护”实训工具盘，已经在多个班级实训和众多学生装机、维护使用，完全满足了课程实训和实际应用的需要。