《計算機組裝與維護》課程是計算機專業的一門專業技術課程，突出學生專業技能的培養。該課程設定了計算機軟硬件方面的多個實驗，力圖透過實驗提高學生的動手實踐能力。其中部分實驗具有一定的危害性，如：硬盤的分區與格式化、操作系統的安裝、丟失數據的恢復等。這些實驗會破壞原計算機上存儲的程序和數據，影響其它實驗的正常開出。爲此，一些學校放棄了此類實驗，教學效果大打折扣。針對這種情況，我在實驗中引入了虛擬機技術，嘗試解決這個問題。觀察三年來的使用情況，效果良好。
1 虛擬機技術簡介
所謂虛擬機，是相對於物理計算機而言，它是透過虛擬機軟件虛擬實現的，可支援多個操作系統在單個物理機上並行執行，每個虛擬機都可以被獨立的封裝到一個檔案中，便於使用和移植。在虛擬機中，我們可以虛擬CPU、內存、硬盤、光驅和網卡等一整套硬件設備，並可以隨心所欲的設定和使用它們，對物理機沒有絲毫的影響。這些特點，爲我們以虛擬機爲載體，進行操作實驗帶來了便利。
早在上個世紀七十年代，IBM研究中心就在試驗室裏實現了其主機的鏡像，可算是虛擬機的始祖。現在，使用最普遍的虛擬機軟件，要數Vmware公司的VMware 和Microsoft公司的Virtual PC了。兩款軟件都基於X86平臺，能在Windows系統上虛擬多臺計算機，用於安裝多種版本的操作系統。但 Vmware還支援Linux等多款操作系統，並且功能強大，操作介面直觀，易學好用。而Virtual PC主要爲windows操作系統服務，特別是最新版本的Virtual PC只支援Windows 7操作系統，鑑於此，我們選用了Vmware軟件。
2 虛擬機的實驗應用
2.1實驗平臺的構建
考慮到大部分的學生初次接觸虛擬機軟件，且學生的英語水平參差不齊，我們確定選用中文版VMware Workstation 6作爲虛擬機創建軟件。
首先執行VMware Workstation 6創建虛擬機，單擊“檔案→新建→虛擬機”命令(如圖1所示)，進入創建虛擬機嚮導，或者直接按“Crtl+N”快速鍵同樣進入創建虛擬機嚮導。在彈出的歡迎頁中單擊“下一步”按鈕，按照依次彈出的對話框提示，選擇設定計算機的配置、客戶機操作系統類型、虛擬機的名稱和儲存位置、網絡類型和磁盤容量。特別注意在“選擇一個客戶機操作系統”對話框中，要正確選擇虛擬機執行的操作系統和版本，否則無法完成後續實驗。這裏選擇“Windows XP Professional”操作系統，單擊“下一步”按鈕，繼續執行。最後成功創建安裝Windows XP Professional操作系統的虛擬計算機(如圖2所示)。至此，實驗平臺構建完成。
圖1 選擇新建虛擬機的選單命令 圖2 新建虛擬機的配置視圖
2.2硬盤的分區和格式化操作
在真實的物理機上進行分區和格式化操作，將刪除已安裝的操作系統和應用程序，這樣不僅影響了其它課程的實驗教學，同時大大增加了機房管理員的維護強度。如果在虛擬機上完成的話，一切問題迎刃而解。
實驗前要準備好包含分區和格式化軟件的DOS啓動光盤，我們選用的分區和格式化軟件是使用廣泛的中文DOS版的PartitionMagic分區魔術師，練習這個軟件的使用也是實驗的目的之一。然後進入虛擬機的BIOS，設定光驅爲第一啓動設備並儲存重啓。虛擬機執行後，進入DOS工作環境，鍵入分區和格式化軟件的執行命令，出現軟件主介面，按照主介面上的提示操作，完成虛擬硬盤的分區和格式化操作，最終將虛擬硬盤分爲兩個分區：系統分區和數據分區。
2.3操作系統安裝
相對真實的計算機而言，在虛擬機中安裝操作系統更便捷。虛擬機不僅可以使用物理機的光驅，還可以直接使用系統安裝光盤的鏡像檔案，本實驗選用Windows XP Professional中文版的鏡像檔案。
首先開啟前面創建的虛擬機選項卡，在設備列表雙擊CD-ROM項，在開啟的屬性對話框裏選中“使用ISO 鏡像”選項，然後指定Windows XP Professional安裝光盤鏡像檔案(ISO格式)。如果使用安裝光盤，則選擇“使用物理驅動器”選項。
光驅設定完成後，單擊工具欄上的開機按鈕，開啟虛擬機的電源，虛擬機啓動執行。以後在虛擬機中安裝操作系統，就和在物理機中完全一樣。
2.4數據恢復
新買回的硬盤必須進行磁盤的分區和格式化才能使用，這個過程中要創建磁盤的主引導記錄(MBR)、分區表(DPT)以及分區的DOS引導扇區(DBR)、檔案分配表(FAT)、目錄區(DIR)和數據區(Data)六部分內容，數據恢復實驗要涉及到對這些內容的操作。
主要實驗有主引導記錄(MBR)損壞的修復、分區表(DPT)的恢復、誤格式化和誤刪除數據恢復四個實驗。在物理機上進行這些實驗時，很可能導致系統癱瘓、數據丟失，因此也適合在虛擬機上進行。
2.4.1主引導記錄(MBR)損壞的修復
主引導記錄(MBR，Master Boot Record)是位於磁盤最前邊的一段引導代碼，負責操作系統對磁盤進行讀寫時分區合法性的判別、分區引導資訊的定位。通常，我們將包含MBR引導代碼的扇區稱爲主引導扇區。主引導記錄一旦遭到破壞，系統將不能正常啓動。
實驗前，準備好包含Diskgenius軟件的DOS啓動光盤，我們選用該軟件完成主引導記錄的修復工作。做實驗時，首先用WinHex 工具軟件改寫硬盤的主引導記錄，模擬病毒破壞。然後重啓系統，這時屏幕上只有一個遊標在閃爍，Windows XP無法啓動。接下來進行修復操作，使用DOS 啓動盤啓動計算機，執行Diskgenius軟件，在“工具”選單中選擇執行“重寫主引導記錄”命令，執行完畢後，主引導記錄修復完成。然後儲存退出，再次使用硬盤啓動系統，Windows XP系統啓動成功。
2.4.2分區表(DPT)的恢復
硬盤主引導扇區中還包含分區表(DPT)，分區表中記錄了硬盤的分區資訊，許多病毒透過破壞主引導扇區中的分區表，使系統找不到硬盤分區，從而達到對資料的破壞目的。所以，我們可以使用軟件恢復分區表來完成數據的恢復。
前邊的準備工作和上一實驗相同，首先使用WinHex 工具軟件改寫分區表，然後儲存退出並重啓計算機，此時硬盤分區已經不能訪問。使用DOS啓動盤啓動計算機，執行Diskgenius軟件，執行“工具”選單中的“重建分區表”命令。爲了準確的找到要恢復的分區，建議在後續的對話框中點擊“交互方式”按鈕，一邊搜尋一邊關注搜到的分區資訊，判斷正確後再儲存。透過這樣的操作一般都能輕鬆的恢復出硬盤的分區表資訊。完成後再次利用硬盤啓動，則操作系統引導正常，硬盤數據完美恢復。