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1、龙星网络计算机系统鉴定会研制工作总结报告龙星网络计算机系统研制工作总结报告研制单位： 清华大学 湖南湖大远程网络股份有限公司湖南计算机股份有限公司目 录一、研制背景2二、立项的目的、意义5三、技术方案论证61硬件技术指标：62软件技术指标63其它性能指标74龙星模式下的网络体系结构85龙星项目的关键技术简介86系统组成11四、项目进展基本情况12五、下一步研究发展目标13六、结束语14龙星网络计算机系统研制工作总结报告一、 研制背景众所周知，在后PC时代来临的今天，商业计算环境再次发生变化。在这种变化的进程中，各种新型的商用计算设备不断涌现。先后出现了多种新型的网络计算设备,包括NC、NetP
2、C、WBT等等。NC (Network Computer)的概念是由Oracle公司提出的，客户端的主要实现浏览器功能，提供对JAVA应用程序的访问。IBM、Oracle和Sun共同制定了网络计算机参考标准(Network Computer Reference Pro)。NC是一种使用基于Java技术的瘦客户机系统，它提供了一个混合系统，在这个混合系统中，根据不同的应用建立方式，某些应用在服务器上执行，某些应用在客户机上执行。NC针对Internet/Intranet标准而采用全新设计，开机时会下载Java小应用程序(Java Applet)供本地使用，并与装在服务器上的应用相连，存取主机上的
3、数据。由于下载频繁，因此NC只适用于高带宽的网络环境。但是和网络电脑一样，NC关机时，所有的应用和数据均保留在服务器或主机上。 NC最终未能很好地发展下去，原因是很明显的，包括以下几个方面：Java本身的技术不够成熟实用，运行效率低，对硬件要求高；JavaOS系统没有得到很好的发展完善；支持NC的软件资源有限；现有的NC产品与PC相比，没有很好的体现设想中的优势；NC没有在一定时间内得到更多的软硬件厂家支持；低价PC和Windows终端等瘦客户机设备的冲击；NetPC。NetPC是微软应对NC的一种方案。NetPC在硬件上和PC一样，也带有硬盘。它没有传统PC的灵活性和可扩展性，但是力图体现微
4、软提出的零管理思想。这种PC只能运行Windows操作系统。开机后从服务器上下载程序和数据到本地磁盘，计算在本地进行，服务器只进行管理工作。它的可配置性和管理性是通过ZAW(Zero Administration for Windows)来实现的。通过ZAW实用工具，NetPC在具有传统桌面应用的同时大大减少了管理和维护的复杂性。由于NetPC采取将操作系统和应用程序下载到本地运行，所以经常会造成网络中的大量数据传输，而且不能运行大软件。同时NetPC同PC一样本身的硬件配置也要根据需要不断升级。因此后来微软又推出了Windows终端技术来应对NC并实现减少总体成本的承诺。瘦客户机(Thin
5、Client)。瘦客户机是从Ct/S计算结构中派生出来的一个使用很广泛的概念。它在本地没有硬盘。瘦客户机在本机没有操作系统，应用程序运行和数据处理都是在服务器上进行，本地只负责接收和显示结果，但能支持图形界面。它是传统的哑终端的一种发展，也称智能终端。由于是集中管理，这种方式能在一定程度上减少总体成本。瘦客户机被分为两大阵营，一个是基于Unix的X-terminal终端。例如Sun公司的Sun Ray 1，100，150系列。一个是基于Windows的Windows终端WBT，如惠普公司的Compaq Evo thin client T20和T30。为了扩展应用，克服传统NC应用不足的缺点，U
6、nix终端机一般都能同时兼容Windows的应用。这是通过支持ICA(Independent Computing Architecture)和RDP（Remote Desktop Protocol）协议来实现对Windows应用服务器的访问。也有人认为传统的NC，以及NetPC（它的硬盘只是起缓存功能）也是瘦客户机。Windows终端机(Window-based Terminal，简称WBT)。它其实也是一种瘦客户机。它基于Windows终端技术。在微软提出零管理思想以后，Citrix提出了支持以终端方式运行Windows的WinFrame和Metaframe技术。这种技术使用ICA协议技术能
7、支持多个用户同时使用运行在服务器上的Window NT系统。由于ICA与X-Windows协议原理类似，因此它可以使得运行非Windows操作系统（比如DOS，Unix，Linux）的机器能够访问Windows应用程序。后来微软自己又提出了基于ITU T.120协议族的RDP协议。Windows终端机使用低性能CPU。它在本地ROM中有一个很小的嵌入式操作系统（如Windows CE，嵌入Linux等）。然后通过MS RDP或Citrix ICA来访问Windows 2000或Window XP (.NET)上的应用程序和数据。无论是瘦客户机还是Windows终端机，由于本地只负责界面处理，不
8、进行实际的计算和数据处理，所以对服务器的要求非常高。当进行需要大量计算功能的程序时，比如多媒体解码，其所能承受的终端数量受到很大限制。无盘工作站(Diskless Workstation)。无盘工作站是C/S结构的典型应用。无盘工作站是普通PC或工作站，但是没有硬盘。它通过远程启动协议引导计算机，下载操作系统，同时利用存储在文件服务器上的文件数据。无盘技术最早由Novell公司提出。典型的有DOS无盘站，Windows 95无盘站。但是Novell无盘工作站的配置极其复杂，需要专业人员进行。随着微软Windows NT 4.0对无盘技术的支持，Novell无盘技术逐渐淡出市场。但Windows
9、 95无盘工作站配置复杂，并且性能不稳定，于是微软在Windows 98后放弃了对无盘工作站的支持，转而开发Windows 2000终端技术。页：5要说明NetPC, Thin Client, WBT,等的缺点，引出新模式网络计算机的原因二、 立项的目的、意义各种NC体系都是基于单一商业计算环境而设计的，然而，在网络、数字化家电迅猛发展的今天，网络趋于无所不在，在网络环境下生存，人们的生活、办公方式以及商业计算的内容都将或者已经发生了重大的变化。商业计算除了结构化任务、知识型任务、数据录入任务外，多媒体交互任务已经融入。同时，单一的商业网络环境的概念正在淡化，商业计算环境与包含丰富多媒体交互业
10、务的生活计算环境融合一体已成为是必然的发展。在这种情况下，基于商业计算环境而发展起来的各种计算模式以及建立在此基础之上的网络体系权构架显然已经满足不了现实的需要。通过对上述技术的考察和分析，我们可以看出现有网络计算机价过分依赖于服务器的处理能力，难于满足现在多媒体交互业务的需求。很显然，现实情况已迫切需要一种广泛用途的新型计算模式的出现，在这种计算模式下的网络构架，应有高度的可管理性和安全性、极低的总拥有成本（TCO）、丰富的软件资源、灵活的组网方式、支持多媒体交互业务等等。本项目提出了一种新的网络计算机的模式。采用远程启动技术启动网络计算机，支持操作系统的远程加载，并应用网络技术、分布式计算
11、机技术来支持多种应用，弥补传统NC应用不足的缺点。通过程序按需加载技术，实现NC和服务器的分布式计算，大大降低对服务器的计算能力的要求，克服了目前瘦客户机对服务器过分依赖的缺点。在这种新模式下，网络计算机利用服务器来存储程序和数据，加电后通过远程启动协议从服务器上下载操作系统，此后再访问存储在服务器上的数据，按需加载各种应用。这种新模式计算机既具有NC的简化硬件，同时又能支持多种桌面应用。由于新NC采用服务器来进行集中管理，大大降低了总体成本。同时，通过调度和安全增强技术，实现在低价格平台上的高性能和高安全性。龙星网络计算机正是为实现上述目的而开发的。三、 技术方案论证1 硬件技术指标：l 处
12、理器： 使用国际国内主流CPUl 系统存储器： 2个DIMM槽，支持16MB-512MBl 总线结构： ISA和PCIl 视频控制器： 集成l 外部存储控制：支持IDE硬盘和软盘l 串行通讯口： 9针串行通讯口l 并行通讯口： 25芯打印口l USB接口： 2个l 键盘/鼠标： PS/2接口，支持标准PC键盘/鼠标l 网络接口： RJ45接口l 声卡： 集成2 软件技术指标l 系统BIOS 采用AWORD BIOS，支持ACPI，支持工业标准的增强型IDE（自动检测硬盘类型，支持大容量硬盘）。l 远程引导 支持windows2000 Server服务器的远程引导；引导协议支持PXE协议和自主开
13、发的支持多操作系统的远程启动协议。l 网络系统支持目前流行的Windows 2000 server、UNIXLinux等多种网络平台l 网络协议支持TCP/IP、SPX/IPX、NETBEUI等协议3 其它性能指标l 交流电源适应能力在供电交流电压为220V，50HZ的情况下正常工作l 安全性符合GB 4943-1998信息技术设备的安全的规定，对地泄漏电流不超过3.5MAl 电磁兼容性实测达到GB 9254-1998信息技术设备的无线电骚扰极限值和测量方法A级和GB/T 17618电子测量仪器电磁兼容性实验规范的要求l 可靠性产品的平均无故障工作时间（MTBF）大于18000小时l 超薄机箱
14、、结构紧凑龙星网络终端主机箱采用超薄机箱、结构紧凑。机箱可立置也可平置。4 龙星模式下的网络体系结构在方案中按图一设计龙星网络计算模式下的网络体系结构：Win98图一数字网络软件平台的龙星 操作系统支持INTEL，PowerPC两种硬件平台支持动态可加载的模块内核大小约为330KB与Unix，Linux应用程序编程接口(API)兼容5 龙星项目的关键技术简介页：8关键技术主要是新的网络计算模式，远程启动协议，调度技术，硬件设计本项目的关键技术是：新的网络计算模式，龙星嵌入式操作系统和网络环境下的计算机远程启动协议方法，调度技术和硬件设计。计算模式的发展，大体上经历了从大型主机(Main Fra
15、me)计算到桌面(Desktop)计算，再到网络计算(Network Computing)、普适计算(Pervasive Computing)的演变。在普适计算中，各种计算设备(包括嵌入式计算设备)通过有线或无线方式接入网络，在一个公共分布式软件平台上，实现数据流和控制流在网络中的无缝流动，从而实现人们可随时随地访问到所需数据和服务。这一普适计算模式的体系结构如图1二所示。图1二 普适计算平台体系结构图网络计算机MMNC是一种新型的基于普适计算模式的网络计算机，它通过可支持多操作系统的计算机远程启动协议进行远程启动，然后通过普适计算平台，即MMNC软件平台所提供的服务，按需从应用服务器上下载应
16、用软件到本地进行执行。这一思路改变了过去NC所有计算都在服务器上进行的缺点。如果把数据和程序比作原材料，运行和计算比作加工过程，这一思路可以形象化的用图2三表示。即MMNC普适计算模式把服务器作为存储和管理信息及程序的仓库，把用户端系统作为加工与展示计算结果的工厂。图2三 MMNC计算模式与传统NC计算模式对比示意图l 龙星嵌入式操作系统龙星嵌入式操作系统通过远程引导传到本地计算机，不需要在终端中存放嵌入式操作系统。符合嵌入式OS规范与Linux在用户界面和开发界面上兼容提供多种联网协议和网管，例如:HomePNA, IEEE 1394, BSR(我们自己提出），HNMP (Home Netw
17、ork Management Protocol，我们自己提出，现已被IETF接受为Internet Draft)支持动态可加载模块，提高系统的可扩展性支持多种硬件平台: INTEL,X86 PowerPC等l 网络环境下的计算机远程启动方法龙星启动软件的模块结构按如下方案设计： 图二四 启动软件的模块结构6 系统组成龙星项目设计的系统标准网络逻辑结构，如图五三，它由以下几部分组成：有线龙星启动服务代理广播卫星电视MPEG 编码器DVD VCD LCDVHS磁盘阵列NASLAS应用服务器广播服务器数据库服务器WEB服务器节目服务器视频服务器视频服务器主干交换机接入交换机接入交换机龙星服务器龙星终
18、端龙星终端龙星终端龙星终端龙星终端龙星终端 图五三 系统标准网络逻辑结构图第 14 页 共 15 页1）、服务器主 机：可以是目前常用的各种中、高档PC或一般普通服务器都可以满足要求；操作系统：Windows2000 Server 的中文操作系统；红旗Linux Server 4.02）、网络终端网络终端机：龙星网络计算机显示设备：普通彩色显示器，LCD液晶显示器；四、 项目进展基本情况本项目的研制分为4个阶段：项目立项及预研阶段2001.3.2002.10.项目方案阶段2002.10.2003.3.工程研制阶段2003.4. 2003.9.产品工程化及批量生产阶段2003.9.以后1 项目立
19、项及预研阶段此阶段主要完成了本项目的预研和技术准备工作，进行了立项。提出了网络计算的新模式。2 项目方案阶段此阶段我们完成了项目的方案设计。在新的计算模式下设计了几套软件方案。对终端的硬件方案我们也设计了两套方案，最后经评审确定用INTELX86体系结构的方案，可以有较方便的元器件采购渠道，成本容易控制。3 工程研制阶段在此阶段，我们对产品进行详细设计和测试。对新的计算模式，我们在Windows操作系统和Linux下进行软件设计，实现了此方案。并对性能进行了详细的测试。按照确定的硬件方案，我们在INTELX86的方案上设计了龙星终端的硬件，对电路板进行了调试、测试。系统进行了联调，并完成了样机
20、。4 产品工程化及批量生产阶段在此阶段，我们对产品进行了工程化设计，进行产品试制，完成了全套的设计、生产文件。并对生产中出现的问题进行了解决改进。试生产的终端发给用户试用，反映都较好。目前，产品已经生产销售了2000多台，用户使用反映良好。五、 下一步研究发展目标龙星系统为教育信息化提供了从Internet到校园网的丰富的联网支持，同时我们还在跟踪无线接入和IEEE.1394等先进的联网技术。因为龙星系统采用的开放式的体系结构，可以很方便的加入对最新联网技术的支持。本项目目前已经研制出基于IntelX86体系结构CPU的终端主板，采用的VIA C3 CPU作为龙星的硬件平台。为了进一步丰富终端
21、的硬件平台，使本项目的产品系列化，我们需要再设计出使用国产CPU的终端主板。下一步还将设计新的终端主板，包括龙芯、方舟等硬件平台，使用国产CPU，使得龙星系统不但在软件上具有自主知识版权，而且在硬件上我们也使用中国自主知识版权的产品，因此可以完全有效的防止通过软、硬件预留后门等手段危害系统安全。完全自主知识版权的软、硬件产品能有效预防“后门”，更可以适用于政府、办公等应用，可使本产品的应用得到更大范围的推广普及。六、 结束语在龙星网络计算机系统的研制过程中，我们得到了部、省市各级业务主管部门领导的关心和支持，同时也得到了清华大学和湖大远程、湘计算机各级领导的关注和大力支持以及合作三方各职能部门的精诚合作，在此我们表示衷心的感谢。我们也将再接再励，为龙星网络计算机系统的大批量生产和走向市场而努力。龙星网络计算机系统课题组2003-12-30
