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(mǎn)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(zhuān)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(zhuān)業(yè)，都建設(shè)有自己的專(zhuān)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(zhuān)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(lèi)課程主要是有關(guān)計(jì)算機(jī)的一些入門(mén)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(pán)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(pán)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(pán)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(hù)文件，機(jī)房PC機(jī)平均上百G的硬盤(pán)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)。現(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(hù)計(jì)算模式下的一種交互式信息設(shè)備[3]，類(lèi)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(pán)、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(pán)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(pán)、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(hù)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(xiāo)”即注銷(xiāo)當(dāng)前用戶(hù)，斷開(kāi)連接。每一臺(tái)NC機(jī)就是一個(gè)“客戶(hù)端”。客戶(hù)端以普通權(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(hù)端賬號(hào)和連接，利用組策略進(jìn)行用戶(hù)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(hù)端指定賬號(hào)和密碼，為每一個(gè)客戶(hù)端的連接分配一定的硬盤(pán)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(hù)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(pán)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(pán)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?xún)r(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(hù)端建立賬號(hào)和口令，分配硬盤(pán)空間。在同一網(wǎng)段使用多臺(tái)服務(wù)器時(shí)對(duì)客戶(hù)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(hù)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(mǎn)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?xún)H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(xiāo)。
    (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(mǎn)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。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉惠妮.淺談高校公共計(jì)算機(jī)房的管理[J].考試周刊，2010，17(4)：156-158.
[2] 鄭美玲，王國(guó)慶.淺談公共計(jì)算機(jī)房的管理與維護(hù)[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(S1)：197-198.
[3] 曲寧，袁鵬，管雪濤，等.網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)典型應(yīng)用程序的d-TLB行為分析[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，43(1)：85-91.
[4] 林豐.網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（NC）的應(yīng)用研究及性能測(cè)試[J].福建電腦，2003，19(12)：12-13.
[5] 李曉坤.計(jì)算機(jī)的NC時(shí)代[J].中國(guó)檢驗(yàn)檢疫，2006，22(3)：48-49.