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

    隨著計算機及網絡信息技術的廣泛普及應用，大學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量也越來越大，開展計算機公共課的必需環境——公共計算機房，其作用越發突出。各高校都把建設計算機房作為一項重要的硬件建設任務。本文提出一種新的低成本低能耗的公共計算機機房模式：用網絡計算機NC機代替傳統的個人電腦PC機來建設高校的公共計算機房。
1 公共計算機房的任務
    公共計算機房是高校為開展計算機科學與技術相關課程而建設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學生提供通用上機實踐平臺。以西藏大學為例，計算機科學與技術、電子信息工程等計算機或與計算機相關專業，都建設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學生上機操作實踐。相對應的課程主要有計算機文化基礎、辦公軟件、數據庫基礎、C程序設計等。此類課程主要是有關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，但是課程任務重，學生上機需求量大，往往造成機房供應緊張[1]。
2 高校公共計算機房的現狀及存在的問題
    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備的一臺計算機。機房規模比較大，單個機房計算機數量在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，內存和硬盤的容量也是越來越大。
    在實際的教學使用過程中，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，經常對整個硬盤進行還原或對部分分區進行格式化操作[2]，所以學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的硬盤沒有發揮出存儲的功能；光驅等設備更是很少用到。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校的電力供應。現行臺式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，特別是在電力供應緊張的季節。由此偶爾產生的跳閘斷電會造成上機操作未保存，影響教學及上機效果。
    (3)隨著學校規模的擴大，全校公共計算機課對機房的需求量增加，機房使用頻繁，需要經常對PC機做系統還原等維護工作，機房的日常維護任務越來越繁重。
3 利用NC機建設公共計算機房
3.1 NC機簡介
    NC機就是網絡計算機（Network Computer），是瘦客戶計算模式下的一種交互式信息設備[3]，類似于以前的檢索“終端”。NC機基于嵌入式系統Linux開發，與PC機相比，最大的區別在于NC機沒有硬盤、軟驅、光驅等讀寫存儲設備，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器來工作，一臺NC機可以連接多臺服務器，一臺服務器也可以供數十臺NC機連接使用。NC機內置Linux系統，用戶不能修改，不能寫入數據，加強了自身的安全性；服務器安裝Windows Server 2003系統。NC機本身只負責輸入和顯示輸出結果，具體的計算和存儲工作在服務器上完成。
    NC機開機后，界面顯示先前設置好的可供連接的服務器，選擇某一臺服務器，輸入口令即連接到工作服務器，后續的工作都在服務器上完成，操作結果顯示在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”。客戶端以普通權限的賬號連接服務器，可以使用服務器上已經安裝的各種程序，不能修改服務器系統設置，不能修改自身賬號口令，不能對服務器進行“關機”或“重新啟動”操作。服務器端利用操作系統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置。
    在NC機連接服務器工作的模式中，通常是在服務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，限定最大連接數量。服務器管理員可以根據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生的上機行為。這種遠程桌面連接的方式由Windows操作系統自帶，不需要安裝第三方軟件，使用也很方便。
3.3 NC機的優點
    (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機連接的服務器也不需要太高的配置，用一般的PC型服務器即可。
    (2)能耗低：NC機沒有傳統意義上的CPU、顯卡、內存、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機機房建設及其優點
    根據上述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機和兩臺服務器，外加一定的通信設備，即可完成配置。拓撲示意圖如圖1所示。NC機自帶內置系統，不需要另外的系統安裝，只需設置IP地址、網關、子網掩碼，設定服務器地址。對服務器，安裝Windows Server 2003操作系統，設定IP地址、網關、子網掩碼，設定最大連接數，為客戶端建立賬號和口令，分配硬盤空間。在同一網段使用多臺服務器時對客戶端連接做好規劃。NC機房的服務器可以放在校園網絡的任意位置，不局限于機房內。在完成服務器的安裝和客戶端的設置后，NC機就能夠通過網絡通信線路連接服務器，作為正常的機房用機使用。學生和教師都通過NC機連接服務器。

    這樣建成的NC機房能滿足學生上機的需要，相對PC機房，還有下述優點：
    (1)能更好地規范學生的操作，保證教學效果
    學生上機實際是通過遠程桌面連接使用服務器，上機者只能使用服務器上已經安裝的程序，不能隨意安裝別的程序，不能在上機時間“自由”活動。服務器端不安裝實名上網認證程序，上機者也不能在上課時間上外網。這樣能更好地保證上機質量。
    考慮到偶爾無預期停電的問題，可以僅為服務器配備小型不間斷電源UPS設備，這樣既能保證學生上機不會因為掉電丟失數據，也不會造成大的開銷。
    (2)建設成本低
    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NC機房可以節省不小的支出，可以用省出的經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，沒有常規意義上的操作系統，因此不需要系統維護，省去大量工作，日常也基本不需要更換零部件。服務器只限于上課教師和機房管理員以系統管理員身份使用，人為破壞的因素少，同時服務器數量很少，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，兩臺浪潮服務器，每一臺服務器分配50臺NC機。上機學生為80人，大致平均分配在兩臺服務器的NC機位置上。上機的操作有校內論文數據庫檢索、互聯網信息搜索、電子書檢索及在線閱讀、使用辦公軟件記錄檢索結果。整個上機過程中學生感覺操作流暢，沒有出現宕機、操作無反應等情形，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，在功耗上更是節省大量電能，符合當今節能低碳、保護環境的主題，可以作為今后高校公共計算機機房建設的一條思路。
參考文獻
[1] 劉惠妮.淺談高校公共計算機房的管理[J].考試周刊，2010，17(4)：156-158.
[2] 鄭美玲，王國慶.淺談公共計算機房的管理與維護[J].廣西大學學報，2011，33(S1)：197-198.
[3] 曲寧，袁鵬，管雪濤，等.網絡計算機典型應用程序的d-TLB行為分析[J].北京大學學報，2007，43(1)：85-91.
[4] 林豐.網絡計算機（NC）的應用研究及性能測試[J].福建電腦，2003，19(12)：12-13.
[5] 李曉坤.計算機的NC時代[J].中國檢驗檢疫，2006，22(3)：48-49.