摘  要： 分析了高校公共計算機房的現(xiàn)狀和存在的問題，介紹了NC機的工作原理，提出利用NC機建設(shè)高校公共計算機房。NC機機房能夠滿足學(xué)生的上機要求，而且還能節(jié)省成本降低能耗。
關(guān)鍵詞： 公共計算機房；NC機；PC機

    隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的廣泛普及應(yīng)用，大學(xué)生對計算機知識的需求與日俱增，高校開展計算機公共課的教學(xué)量也越來越大，開展計算機公共課的必需環(huán)境——公共計算機房，其作用越發(fā)突出。各高校都把建設(shè)計算機房作為一項重要的硬件建設(shè)任務(wù)。本文提出一種新的低成本低能耗的公共計算機機房模式：用網(wǎng)絡(luò)計算機NC機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的個人電腦PC機來建設(shè)高校的公共計算機房。
1 公共計算機房的任務(wù)
    公共計算機房是高校為開展計算機科學(xué)與技術(shù)相關(guān)課程而建設(shè)的供全校師生使用的公用計算機機房，主要是為非計算機專業(yè)學(xué)生提供通用上機實踐平臺。以西藏大學(xué)為例，計算機科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程等計算機或與計算機相關(guān)專業(yè)，都建設(shè)有自己的專用計算機機房。因此，公共計算機房主要用于其他非計算機專業(yè)學(xué)生上機操作實踐。相對應(yīng)的課程主要有計算機文化基礎(chǔ)、辦公軟件、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、C程序設(shè)計等。此類課程主要是有關(guān)計算機的一些入門知識和基本操作，對計算機性能要求不高，但是課程任務(wù)重，學(xué)生上機需求量大，往往造成機房供應(yīng)緊張[1]。
2 高校公共計算機房的現(xiàn)狀及存在的問題
    目前的公共計算機房使用PC機，即包括主機、顯示器、鍵盤和鼠標等基本設(shè)備的一臺計算機。機房規(guī)模比較大，單個機房計算機數(shù)量在70甚至100臺以上；同時，公共機房的機器配置相對較高，CPU、顯示卡的性能都比較好，內(nèi)存和硬盤的容量也是越來越大。
    在實際的教學(xué)使用過程中，PC機房還存在一些問題。
    (1)公共計算機房存在硬件資源的浪費。公共計算機房的上機課大部分對計算機運算性能要求不高；同時，考慮到中病毒、學(xué)生上機有意或無意破壞等風險因素，機房PC機都配置有硬件的保護卡或者軟件的還原系統(tǒng)，經(jīng)常對整個硬盤進行還原或?qū)Σ糠址謪^(qū)進行格式化操作[2]，所以學(xué)生用機中基本沒有長時間保留的用戶文件，機房PC機平均上百G的硬盤沒有發(fā)揮出存儲的功能；光驅(qū)等設(shè)備更是很少用到。這樣客觀上就造成了PC機房硬件資源的極大浪費，其實學(xué)生上機在很大程度上需要的只是可供操作的“終端”。
    (2)機房的大負荷用電一定程度上加重了學(xué)校的電力供應(yīng)?，F(xiàn)行臺式PC機的單臺功率在350 W以上，擁有百臺PC機的機房總功率達35 000 W，而且經(jīng)常情況是多個機房同時開放，這給供電帶來很大壓力，特別是在電力供應(yīng)緊張的季節(jié)。由此偶爾產(chǎn)生的跳閘斷電會造成上機操作未保存，影響教學(xué)及上機效果。
    (3)隨著學(xué)校規(guī)模的擴大，全校公共計算機課對機房的需求量增加，機房使用頻繁，需要經(jīng)常對PC機做系統(tǒng)還原等維護工作，機房的日常維護任務(wù)越來越繁重。
3 利用NC機建設(shè)公共計算機房
3.1 NC機簡介
    NC機就是網(wǎng)絡(luò)計算機（Network Computer），是瘦客戶計算模式下的一種交互式信息設(shè)備[3]，類似于以前的檢索“終端”。NC機基于嵌入式系統(tǒng)Linux開發(fā)，與PC機相比，最大的區(qū)別在于NC機沒有硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)等讀寫存儲設(shè)備，也不需要主機箱、機箱電源等配件[4]。NC機的外型就是一臺液晶顯示器加鍵盤和鼠標。顯示器背后附加了一個小機盒，機盒里面集成了小型的芯片，機盒上有鍵盤、鼠標和網(wǎng)線的插槽，還配備有USB接口。直觀上，一臺NC機就是一臺少了主機箱的PC機。
3.2 NC機的工作原理
    NC機通過連接服務(wù)器來工作[5]。以北大眾志公司推出的NC機為例，它通過RDP遠程桌面方式連接服務(wù)器來工作，一臺NC機可以連接多臺服務(wù)器，一臺服務(wù)器也可以供數(shù)十臺NC機連接使用。NC機內(nèi)置Linux系統(tǒng)，用戶不能修改，不能寫入數(shù)據(jù)，加強了自身的安全性；服務(wù)器安裝Windows Server 2003系統(tǒng)。NC機本身只負責輸入和顯示輸出結(jié)果，具體的計算和存儲工作在服務(wù)器上完成。
    NC機開機后，界面顯示先前設(shè)置好的可供連接的服務(wù)器，選擇某一臺服務(wù)器，輸入口令即連接到工作服務(wù)器，后續(xù)的工作都在服務(wù)器上完成，操作結(jié)果顯示在NC機屏幕上。工作完成后，點“注銷”即注銷當前用戶，斷開連接。每一臺NC機就是一個“客戶端”。客戶端以普通權(quán)限的賬號連接服務(wù)器，可以使用服務(wù)器上已經(jīng)安裝的各種程序，不能修改服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)置，不能修改自身賬號口令，不能對服務(wù)器進行“關(guān)機”或“重新啟動”操作。服務(wù)器端利用操作系統(tǒng)自帶的功能管理客戶端賬號和連接，利用組策略進行用戶連接個性化設(shè)置。
    在NC機連接服務(wù)器工作的模式中，通常是在服務(wù)器端為客戶端指定賬號和密碼，為每一個客戶端的連接分配一定的硬盤空間，限定最大連接數(shù)量。服務(wù)器管理員可以根據(jù)需要隨時中斷某一臺客戶端的連接，這種強化的管理模式非常適合于上機實踐課，可以比較方便地管理學(xué)生的上機行為。這種遠程桌面連接的方式由Windows操作系統(tǒng)自帶，不需要安裝第三方軟件，使用也很方便。
3.3 NC機的優(yōu)點
    (1)價格低：因為相對PC機少了很多配件，只有一臺顯示器，一套鍵盤鼠標，一個小機盒，NC機硬件成本大大降低了；NC機作為一臺終端，價格相對固定。目前主流的臺式PC機價格在5 000元左右，而一臺NC機只需要2 000多元。NC機連接的服務(wù)器也不需要太高的配置，用一般的PC型服務(wù)器即可。
    (2)能耗低：NC機沒有傳統(tǒng)意義上的CPU、顯卡、內(nèi)存、硬盤等元件，功耗相對PC機大為減小。目前臺式PC機功率在300 W~450 W之間，而北大眾志的NC機功率僅有17 W。
3.4 NC機機房建設(shè)及其優(yōu)點
    根據(jù)上述NC機的特點，用它來建立公共計算機機房是合適的，而且性價比很高。
    以100臺計算機的機房為例，購置100臺NC機和兩臺服務(wù)器，外加一定的通信設(shè)備，即可完成配置。拓撲示意圖如圖1所示。NC機自帶內(nèi)置系統(tǒng)，不需要另外的系統(tǒng)安裝，只需設(shè)置IP地址、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼，設(shè)定服務(wù)器地址。對服務(wù)器，安裝Windows Server 2003操作系統(tǒng)，設(shè)定IP地址、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼，設(shè)定最大連接數(shù)，為客戶端建立賬號和口令，分配硬盤空間。在同一網(wǎng)段使用多臺服務(wù)器時對客戶端連接做好規(guī)劃。NC機房的服務(wù)器可以放在校園網(wǎng)絡(luò)的任意位置，不局限于機房內(nèi)。在完成服務(wù)器的安裝和客戶端的設(shè)置后，NC機就能夠通過網(wǎng)絡(luò)通信線路連接服務(wù)器，作為正常的機房用機使用。學(xué)生和教師都通過NC機連接服務(wù)器。

    這樣建成的NC機房能滿足學(xué)生上機的需要，相對PC機房，還有下述優(yōu)點：
    (1)能更好地規(guī)范學(xué)生的操作，保證教學(xué)效果
    學(xué)生上機實際是通過遠程桌面連接使用服務(wù)器，上機者只能使用服務(wù)器上已經(jīng)安裝的程序，不能隨意安裝別的程序，不能在上機時間“自由”活動。服務(wù)器端不安裝實名上網(wǎng)認證程序，上機者也不能在上課時間上外網(wǎng)。這樣能更好地保證上機質(zhì)量。
    考慮到偶爾無預(yù)期停電的問題，可以僅為服務(wù)器配備小型不間斷電源UPS設(shè)備，這樣既能保證學(xué)生上機不會因為掉電丟失數(shù)據(jù)，也不會造成大的開銷。
    (2)建設(shè)成本低
    對需要100臺計算機的機房，PC機以一般配置5 000元/臺計，NC機以2 200元/臺計，服務(wù)器以50 000元/臺計，僅計算機價格對比如表1所示。

    可以看出，建設(shè)NC機房可以節(jié)省不小的支出，可以用省出的經(jīng)費配置多一點的機房，緩解上機課機房緊張的局面。
    當機房計算機需要升級硬件性能時，NC機房只需升級服務(wù)器主機即可，而PC機房需要對每臺PC機主機進行升級。所以使用NC機作為機房用機還可減少硬件升級成本。
    (3)維護成本低，方便機房管理
    NC機房的主體——NC機，沒有常規(guī)意義上的操作系統(tǒng)，因此不需要系統(tǒng)維護，省去大量工作，日常也基本不需要更換零部件。服務(wù)器只限于上課教師和機房管理員以系統(tǒng)管理員身份使用，人為破壞的因素少，同時服務(wù)器數(shù)量很少，維護工作量小。
    (4)能耗低
    對需要100臺計算機的機房，PC機以功率 350 W/臺計，NC機以20 W/臺計，服務(wù)器以600 W/臺計，對比如表2所示。

    可以看出，NC機房的總能耗不足PC機房的十分之一，節(jié)能效果非常明顯。
4 NC機公共計算機房的使用效果

    筆者曾帶學(xué)生到我校NC機房進行文獻檢索上機實踐，機房配置為100臺NC機，兩臺浪潮服務(wù)器，每一臺服務(wù)器分配50臺NC機。上機學(xué)生為80人，大致平均分配在兩臺服務(wù)器的NC機位置上。上機的操作有校內(nèi)論文數(shù)據(jù)庫檢索、互聯(lián)網(wǎng)信息搜索、電子書檢索及在線閱讀、使用辦公軟件記錄檢索結(jié)果。整個上機過程中學(xué)生感覺操作流暢，沒有出現(xiàn)宕機、操作無反應(yīng)等情形，驗證了NC機房的實際可用性。
    NC機機房在功能上能夠滿足學(xué)生上機的需要，在成本上低于PC機，在管理方面維護成本低，在功耗上更是節(jié)省大量電能，符合當今節(jié)能低碳、保護環(huán)境的主題，可以作為今后高校公共計算機機房建設(shè)的一條思路。
參考文獻
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