《電子技術(shù)應(yīng)用》
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利用NC機(jī)建設(shè)高校公共計(jì)算機(jī)房
來(lái)源:微型機(jī)與應(yīng)用2012年第22期
張?jiān)蒲?,劉 芳2
(1.西藏大學(xué) 圖書(shū)館,西藏 拉薩850000; 2.西藏大學(xué) 工學(xué)院,西藏 拉薩850000)
摘要: 分析了高校公共計(jì)算機(jī)房的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題,介紹了NC機(jī)的工作原理,提出利用NC機(jī)建設(shè)高校公共計(jì)算機(jī)房。NC機(jī)機(jī)房能夠滿足學(xué)生的上機(jī)要求,而且還能節(jié)省成本降低能耗。
Abstract:
Key words :

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

    隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的廣泛普及應(yīng)用,大學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的需求與日俱增,高校開(kāi)展計(jì)算機(jī)公共課的教學(xué)量也越來(lái)越大,開(kāi)展計(jì)算機(jī)公共課的必需環(huán)境——公共計(jì)算機(jī)房,其作用越發(fā)突出。各高校都把建設(shè)計(jì)算機(jī)房作為一項(xiàng)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(jì)算機(jī)機(jī)房模式:用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)NC機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的個(gè)人電腦PC機(jī)來(lái)建設(shè)高校的公共計(jì)算機(jī)房。
1 公共計(jì)算機(jī)房的任務(wù)
    公共計(jì)算機(jī)房是高校為開(kāi)展計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)機(jī)房,主要是為非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生提供通用上機(jī)實(shí)踐平臺(tái)。以西藏大學(xué)為例,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程等計(jì)算機(jī)或與計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè),都建設(shè)有自己的專用計(jì)算機(jī)機(jī)房。因此,公共計(jì)算機(jī)房主要用于其他非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生上機(jī)操作實(shí)踐。相對(duì)應(yīng)的課程主要有計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、辦公軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)、C程序設(shè)計(jì)等。此類課程主要是有關(guān)計(jì)算機(jī)的一些入門知識(shí)和基本操作,對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求不高,但是課程任務(wù)重,學(xué)生上機(jī)需求量大,往往造成機(jī)房供應(yīng)緊張[1]。
2 高校公共計(jì)算機(jī)房的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題
    目前的公共計(jì)算機(jī)房使用PC機(jī),即包括主機(jī)、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等基本設(shè)備的一臺(tái)計(jì)算機(jī)。機(jī)房規(guī)模比較大,單個(gè)機(jī)房計(jì)算機(jī)數(shù)量在70甚至100臺(tái)以上;同時(shí),公共機(jī)房的機(jī)器配置相對(duì)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(lái)越大。
    在實(shí)際的教學(xué)使用過(guò)程中,PC機(jī)房還存在一些問(wèn)題。
    (1)公共計(jì)算機(jī)房存在硬件資源的浪費(fèi)。公共計(jì)算機(jī)房的上機(jī)課大部分對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)算性能要求不高;同時(shí),考慮到中病毒、學(xué)生上機(jī)有意或無(wú)意破壞等風(fēng)險(xiǎn)因素,機(jī)房PC機(jī)都配置有硬件的保護(hù)卡或者軟件的還原系統(tǒng),經(jīng)常對(duì)整個(gè)硬盤進(jìn)行還原或?qū)Σ糠址謪^(qū)進(jìn)行格式化操作[2],所以學(xué)生用機(jī)中基本沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間保留的用戶文件,機(jī)房PC機(jī)平均上百G的硬盤沒(méi)有發(fā)揮出存儲(chǔ)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(jī)房硬件資源的極大浪費(fèi),其實(shí)學(xué)生上機(jī)在很大程度上需要的只是可供操作的“終端”。
    (2)機(jī)房的大負(fù)荷用電一定程度上加重了學(xué)校的電力供應(yīng)?,F(xiàn)行臺(tái)式PC機(jī)的單臺(tái)功率在350 W以上,擁有百臺(tái)PC機(jī)的機(jī)房總功率達(dá)35 000 W,而且經(jīng)常情況是多個(gè)機(jī)房同時(shí)開(kāi)放,這給供電帶來(lái)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(huì)造成上機(jī)操作未保存,影響教學(xué)及上機(jī)效果。
    (3)隨著學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大,全校公共計(jì)算機(jī)課對(duì)機(jī)房的需求量增加,機(jī)房使用頻繁,需要經(jīng)常對(duì)PC機(jī)做系統(tǒng)還原等維護(hù)工作,機(jī)房的日常維護(hù)任務(wù)越來(lái)越繁重。
3 利用NC機(jī)建設(shè)公共計(jì)算機(jī)房
3.1 NC機(jī)簡(jiǎn)介

    NC機(jī)就是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)(Network Computer),是瘦客戶計(jì)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(jī)基于嵌入式系統(tǒng)Linux開(kāi)發(fā),與PC機(jī)相比,最大的區(qū)別在于NC機(jī)沒(méi)有硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)等讀寫(xiě)存儲(chǔ)設(shè)備,也不需要主機(jī)箱、機(jī)箱電源等配件[4]。NC機(jī)的外型就是一臺(tái)液晶顯示器加鍵盤和鼠標(biāo)。顯示器背后附加了一個(gè)小機(jī)盒,機(jī)盒里面集成了小型的芯片,機(jī)盒上有鍵盤、鼠標(biāo)和網(wǎng)線的插槽,還配備有USB接口。直觀上,一臺(tái)NC機(jī)就是一臺(tái)少了主機(jī)箱的PC機(jī)。
3.2 NC機(jī)的工作原理
    NC機(jī)通過(guò)連接服務(wù)器來(lái)工作[5]。以北大眾志公司推出的NC機(jī)為例,它通過(guò)RDP遠(yuǎn)程桌面方式連接服務(wù)器來(lái)工作,一臺(tái)NC機(jī)可以連接多臺(tái)服務(wù)器,一臺(tái)服務(wù)器也可以供數(shù)十臺(tái)NC機(jī)連接使用。NC機(jī)內(nèi)置Linux系統(tǒng),用戶不能修改,不能寫(xiě)入數(shù)據(jù),加強(qiáng)了自身的安全性;服務(wù)器安裝Windows Server 2003系統(tǒng)。NC機(jī)本身只負(fù)責(zé)輸入和顯示輸出結(jié)果,具體的計(jì)算和存儲(chǔ)工作在服務(wù)器上完成。
    NC機(jī)開(kāi)機(jī)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(tái)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(jī)屏幕上。工作完成后,點(diǎn)“注銷”即注銷當(dāng)前用戶,斷開(kāi)連接。每一臺(tái)NC機(jī)就是一個(gè)“客戶端”??蛻舳艘云胀?quán)限的賬號(hào)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(hào)口令,不能對(duì)服務(wù)器進(jìn)行“關(guān)機(jī)”或“重新啟動(dòng)”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(hào)和連接,利用組策略進(jìn)行用戶連接個(gè)性化設(shè)置。
    在NC機(jī)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(hào)和密碼,為每一個(gè)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(shí)中斷某一臺(tái)客戶端的連接,這種強(qiáng)化的管理模式非常適合于上機(jī)實(shí)踐課,可以比較方便地管理學(xué)生的上機(jī)行為。這種遠(yuǎn)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(jī)的優(yōu)點(diǎn)
    (1)價(jià)格低:因?yàn)橄鄬?duì)PC機(jī)少了很多配件,只有一臺(tái)顯示器,一套鍵盤鼠標(biāo),一個(gè)小機(jī)盒,NC機(jī)硬件成本大大降低了;NC機(jī)作為一臺(tái)終端,價(jià)格相對(duì)固定。目前主流的臺(tái)式PC機(jī)價(jià)格在5 000元左右,而一臺(tái)NC機(jī)只需要2 000多元。NC機(jī)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(jī)沒(méi)有傳統(tǒng)意義上的CPU、顯卡、內(nèi)存、硬盤等元件,功耗相對(duì)PC機(jī)大為減小。目前臺(tái)式PC機(jī)功率在300 W~450 W之間,而北大眾志的NC機(jī)功率僅有17 W。
3.4 NC機(jī)機(jī)房建設(shè)及其優(yōu)點(diǎn)
    根據(jù)上述NC機(jī)的特點(diǎn),用它來(lái)建立公共計(jì)算機(jī)機(jī)房是合適的,而且性價(jià)比很高。
    以100臺(tái)計(jì)算機(jī)的機(jī)房為例,購(gòu)置100臺(tái)NC機(jī)和兩臺(tái)服務(wù)器,外加一定的通信設(shè)備,即可完成配置。拓?fù)涫疽鈭D如圖1所示。NC機(jī)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(duì)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(hào)和口令,分配硬盤空間。在同一網(wǎng)段使用多臺(tái)服務(wù)器時(shí)對(duì)客戶端連接做好規(guī)劃。NC機(jī)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(jī)房?jī)?nèi)。在完成服務(wù)器的安裝和客戶端的設(shè)置后,NC機(jī)就能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信線路連接服務(wù)器,作為正常的機(jī)房用機(jī)使用。學(xué)生和教師都通過(guò)NC機(jī)連接服務(wù)器。

    這樣建成的NC機(jī)房能滿足學(xué)生上機(jī)的需要,相對(duì)PC機(jī)房,還有下述優(yōu)點(diǎn):
    (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(jī)實(shí)際是通過(guò)遠(yuǎn)程桌面連接使用服務(wù)器,上機(jī)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(jī)時(shí)間“自由”活動(dòng)。服務(wù)器端不安裝實(shí)名上網(wǎng)認(rèn)證程序,上機(jī)者也不能在上課時(shí)間上外網(wǎng)。這樣能更好地保證上機(jī)質(zhì)量。
    考慮到偶爾無(wú)預(yù)期停電的問(wèn)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(jī)不會(huì)因?yàn)榈綦妬G失數(shù)據(jù),也不會(huì)造成大的開(kāi)銷。
    (2)建設(shè)成本低
    對(duì)需要100臺(tái)計(jì)算機(jī)的機(jī)房,PC機(jī)以一般配置5 000元/臺(tái)計(jì),NC機(jī)以2 200元/臺(tái)計(jì),服務(wù)器以50 000元/臺(tái)計(jì),僅計(jì)算機(jī)價(jià)格對(duì)比如表1所示。

    可以看出,建設(shè)NC機(jī)房可以節(jié)省不小的支出,可以用省出的經(jīng)費(fèi)配置多一點(diǎn)的機(jī)房,緩解上機(jī)課機(jī)房緊張的局面。
    當(dāng)機(jī)房計(jì)算機(jī)需要升級(jí)硬件性能時(shí),NC機(jī)房只需升級(jí)服務(wù)器主機(jī)即可,而PC機(jī)房需要對(duì)每臺(tái)PC機(jī)主機(jī)進(jìn)行升級(jí)。所以使用NC機(jī)作為機(jī)房用機(jī)還可減少硬件升級(jí)成本。
    (3)維護(hù)成本低,方便機(jī)房管理
    NC機(jī)房的主體——NC機(jī),沒(méi)有常規(guī)意義上的操作系統(tǒng),因此不需要系統(tǒng)維護(hù),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(jī)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(shí)服務(wù)器數(shù)量很少,維護(hù)工作量小。
    (4)能耗低
    對(duì)需要100臺(tái)計(jì)算機(jī)的機(jī)房,PC機(jī)以功率 350 W/臺(tái)計(jì),NC機(jī)以20 W/臺(tái)計(jì),服務(wù)器以600 W/臺(tái)計(jì),對(duì)比如表2所示。


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

 


    筆者曾帶學(xué)生到我校NC機(jī)房進(jìn)行文獻(xiàn)檢索上機(jī)實(shí)踐,機(jī)房配置為100臺(tái)NC機(jī),兩臺(tái)浪潮服務(wù)器,每一臺(tái)服務(wù)器分配50臺(tái)NC機(jī)。上機(jī)學(xué)生為80人,大致平均分配在兩臺(tái)服務(wù)器的NC機(jī)位置上。上機(jī)的操作有校內(nèi)論文數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、互聯(lián)網(wǎng)信息搜索、電子書(shū)檢索及在線閱讀、使用辦公軟件記錄檢索結(jié)果。整個(gè)上機(jī)過(guò)程中學(xué)生感覺(jué)操作流暢,沒(méi)有出現(xiàn)宕機(jī)、操作無(wú)反應(yīng)等情形,驗(yàn)證了NC機(jī)房的實(shí)際可用性。
    NC機(jī)機(jī)房在功能上能夠滿足學(xué)生上機(jī)的需要,在成本上低于PC機(jī),在管理方面維護(hù)成本低,在功耗上更是節(jié)省大量電能,符合當(dāng)今節(jié)能低碳、保護(hù)環(huán)境的主題,可以作為今后高校公共計(jì)算機(jī)機(jī)房建設(shè)的一條思路。
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