龍星網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制工作總結(jié)報(bào)告

1、龍星網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)鑒定會(huì)研制工作總結(jié)報(bào)告龍星網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制工作總結(jié)報(bào)告研制單位： 清華大學(xué) 湖南湖大遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)股份有限公司湖南計(jì)算機(jī)股份有限公司目 錄一、研制背景2二、立項(xiàng)的目的、意義5三、技術(shù)方案論證61硬件技術(shù)指標(biāo)：62軟件技術(shù)指標(biāo)63其它性能指標(biāo)74龍星模式下的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)85龍星項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介86系統(tǒng)組成11四、項(xiàng)目進(jìn)展基本情況12五、下一步研究發(fā)展目標(biāo)13六、結(jié)束語(yǔ)14龍星網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制工作總結(jié)報(bào)告一、 研制背景眾所周知，在后PC時(shí)代來(lái)臨的今天，商業(yè)計(jì)算環(huán)境再次發(fā)生變化。在這種變化的進(jìn)程中，各種新型的商用計(jì)算設(shè)備不斷涌現(xiàn)。先后出現(xiàn)了多種新型的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算設(shè)備,包括NC、NetP

2、C、WBT等等。NC (Network Computer)的概念是由Oracle公司提出的，客戶端的主要實(shí)現(xiàn)瀏覽器功能，提供對(duì)JAVA應(yīng)用程序的訪問(wèn)。IBM、Oracle和Sun共同制定了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)參考標(biāo)準(zhǔn)(Network Computer Reference Pro)。NC是一種使用基于Java技術(shù)的瘦客戶機(jī)系統(tǒng)，它提供了一個(gè)混合系統(tǒng)，在這個(gè)混合系統(tǒng)中，根據(jù)不同的應(yīng)用建立方式，某些應(yīng)用在服務(wù)器上執(zhí)行，某些應(yīng)用在客戶機(jī)上執(zhí)行。NC針對(duì)Internet/Intranet標(biāo)準(zhǔn)而采用全新設(shè)計(jì)，開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)下載Java小應(yīng)用程序(Java Applet)供本地使用，并與裝在服務(wù)器上的應(yīng)用相連，存取主機(jī)上的

3、數(shù)據(jù)。由于下載頻繁，因此NC只適用于高帶寬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。但是和網(wǎng)絡(luò)電腦一樣，NC關(guān)機(jī)時(shí)，所有的應(yīng)用和數(shù)據(jù)均保留在服務(wù)器或主機(jī)上。 NC最終未能很好地發(fā)展下去，原因是很明顯的，包括以下幾個(gè)方面：Java本身的技術(shù)不夠成熟實(shí)用，運(yùn)行效率低，對(duì)硬件要求高；JavaOS系統(tǒng)沒(méi)有得到很好的發(fā)展完善；支持NC的軟件資源有限；現(xiàn)有的NC產(chǎn)品與PC相比，沒(méi)有很好的體現(xiàn)設(shè)想中的優(yōu)勢(shì)；NC沒(méi)有在一定時(shí)間內(nèi)得到更多的軟硬件廠家支持；低價(jià)PC和Windows終端等瘦客戶機(jī)設(shè)備的沖擊；NetPC。NetPC是微軟應(yīng)對(duì)NC的一種方案。NetPC在硬件上和PC一樣，也帶有硬盤。它沒(méi)有傳統(tǒng)PC的靈活性和可擴(kuò)展性，但是力圖體現(xiàn)微

4、軟提出的零管理思想。這種PC只能運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)。開(kāi)機(jī)后從服務(wù)器上下載程序和數(shù)據(jù)到本地磁盤，計(jì)算在本地進(jìn)行，服務(wù)器只進(jìn)行管理工作。它的可配置性和管理性是通過(guò)ZAW(Zero Administration for Windows)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)ZAW實(shí)用工具，NetPC在具有傳統(tǒng)桌面應(yīng)用的同時(shí)大大減少了管理和維護(hù)的復(fù)雜性。由于NetPC采取將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序下載到本地運(yùn)行，所以經(jīng)常會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中的大量數(shù)據(jù)傳輸，而且不能運(yùn)行大軟件。同時(shí)NetPC同PC一樣本身的硬件配置也要根據(jù)需要不斷升級(jí)。因此后來(lái)微軟又推出了Windows終端技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)NC并實(shí)現(xiàn)減少總體成本的承諾。瘦客戶機(jī)(Thin

5、Client)。瘦客戶機(jī)是從Ct/S計(jì)算結(jié)構(gòu)中派生出來(lái)的一個(gè)使用很廣泛的概念。它在本地沒(méi)有硬盤。瘦客戶機(jī)在本機(jī)沒(méi)有操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理都是在服務(wù)器上進(jìn)行，本地只負(fù)責(zé)接收和顯示結(jié)果，但能支持圖形界面。它是傳統(tǒng)的啞終端的一種發(fā)展，也稱智能終端。由于是集中管理，這種方式能在一定程度上減少總體成本。瘦客戶機(jī)被分為兩大陣營(yíng)，一個(gè)是基于Unix的X-terminal終端。例如Sun公司的Sun Ray 1，100，150系列。一個(gè)是基于Windows的Windows終端WBT，如惠普公司的Compaq Evo thin client T20和T30。為了擴(kuò)展應(yīng)用，克服傳統(tǒng)NC應(yīng)用不足的缺點(diǎn)，U

6、nix終端機(jī)一般都能同時(shí)兼容Windows的應(yīng)用。這是通過(guò)支持ICA(Independent Computing Architecture)和RDP（Remote Desktop Protocol）協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)Windows應(yīng)用服務(wù)器的訪問(wèn)。也有人認(rèn)為傳統(tǒng)的NC，以及NetPC（它的硬盤只是起緩存功能）也是瘦客戶機(jī)。Windows終端機(jī)(Window-based Terminal，簡(jiǎn)稱WBT)。它其實(shí)也是一種瘦客戶機(jī)。它基于Windows終端技術(shù)。在微軟提出零管理思想以后，Citrix提出了支持以終端方式運(yùn)行Windows的WinFrame和Metaframe技術(shù)。這種技術(shù)使用ICA協(xié)議技術(shù)能

7、支持多個(gè)用戶同時(shí)使用運(yùn)行在服務(wù)器上的Window NT系統(tǒng)。由于ICA與X-Windows協(xié)議原理類似，因此它可以使得運(yùn)行非Windows操作系統(tǒng)（比如DOS，Unix，Linux）的機(jī)器能夠訪問(wèn)Windows應(yīng)用程序。后來(lái)微軟自己又提出了基于ITU T.120協(xié)議族的RDP協(xié)議。Windows終端機(jī)使用低性能CPU。它在本地ROM中有一個(gè)很小的嵌入式操作系統(tǒng)（如Windows CE，嵌入Linux等）。然后通過(guò)MS RDP或Citrix ICA來(lái)訪問(wèn)Windows 2000或Window XP (.NET)上的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)。無(wú)論是瘦客戶機(jī)還是Windows終端機(jī)，由于本地只負(fù)責(zé)界面處理，不

8、進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，所以對(duì)服務(wù)器的要求非常高。當(dāng)進(jìn)行需要大量計(jì)算功能的程序時(shí)，比如多媒體解碼，其所能承受的終端數(shù)量受到很大限制。無(wú)盤工作站(Diskless Workstation)。無(wú)盤工作站是C/S結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用。無(wú)盤工作站是普通PC或工作站，但是沒(méi)有硬盤。它通過(guò)遠(yuǎn)程啟動(dòng)協(xié)議引導(dǎo)計(jì)算機(jī)，下載操作系統(tǒng)，同時(shí)利用存儲(chǔ)在文件服務(wù)器上的文件數(shù)據(jù)。無(wú)盤技術(shù)最早由Novell公司提出。典型的有DOS無(wú)盤站，Windows 95無(wú)盤站。但是Novell無(wú)盤工作站的配置極其復(fù)雜，需要專業(yè)人員進(jìn)行。隨著微軟Windows NT 4.0對(duì)無(wú)盤技術(shù)的支持，Novell無(wú)盤技術(shù)逐漸淡出市場(chǎng)。但Windows

9、 95無(wú)盤工作站配置復(fù)雜，并且性能不穩(wěn)定，于是微軟在Windows 98后放棄了對(duì)無(wú)盤工作站的支持，轉(zhuǎn)而開(kāi)發(fā)Windows 2000終端技術(shù)。頁(yè)：5要說(shuō)明NetPC, Thin Client, WBT,等的缺點(diǎn)，引出新模式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的原因二、 立項(xiàng)的目的、意義各種NC體系都是基于單一商業(yè)計(jì)算環(huán)境而設(shè)計(jì)的，然而，在網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化家電迅猛發(fā)展的今天，網(wǎng)絡(luò)趨于無(wú)所不在，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下生存，人們的生活、辦公方式以及商業(yè)計(jì)算的內(nèi)容都將或者已經(jīng)發(fā)生了重大的變化。商業(yè)計(jì)算除了結(jié)構(gòu)化任務(wù)、知識(shí)型任務(wù)、數(shù)據(jù)錄入任務(wù)外，多媒體交互任務(wù)已經(jīng)融入。同時(shí)，單一的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的概念正在淡化，商業(yè)計(jì)算環(huán)境與包含豐富多媒體交互業(yè)

10、務(wù)的生活計(jì)算環(huán)境融合一體已成為是必然的發(fā)展。在這種情況下，基于商業(yè)計(jì)算環(huán)境而發(fā)展起來(lái)的各種計(jì)算模式以及建立在此基礎(chǔ)之上的網(wǎng)絡(luò)體系權(quán)構(gòu)架顯然已經(jīng)滿足不了現(xiàn)實(shí)的需要。通過(guò)對(duì)上述技術(shù)的考察和分析，我們可以看出現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)價(jià)過(guò)分依賴于服務(wù)器的處理能力，難于滿足現(xiàn)在多媒體交互業(yè)務(wù)的需求。很顯然，現(xiàn)實(shí)情況已迫切需要一種廣泛用途的新型計(jì)算模式的出現(xiàn)，在這種計(jì)算模式下的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，應(yīng)有高度的可管理性和安全性、極低的總擁有成本（TCO）、豐富的軟件資源、靈活的組網(wǎng)方式、支持多媒體交互業(yè)務(wù)等等。本項(xiàng)目提出了一種新的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的模式。采用遠(yuǎn)程啟動(dòng)技術(shù)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，支持操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程加載，并應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式計(jì)算

11、機(jī)技術(shù)來(lái)支持多種應(yīng)用，彌補(bǔ)傳統(tǒng)NC應(yīng)用不足的缺點(diǎn)。通過(guò)程序按需加載技術(shù)，實(shí)現(xiàn)NC和服務(wù)器的分布式計(jì)算，大大降低對(duì)服務(wù)器的計(jì)算能力的要求，克服了目前瘦客戶機(jī)對(duì)服務(wù)器過(guò)分依賴的缺點(diǎn)。在這種新模式下，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)利用服務(wù)器來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，加電后通過(guò)遠(yuǎn)程啟動(dòng)協(xié)議從服務(wù)器上下載操作系統(tǒng)，此后再訪問(wèn)存儲(chǔ)在服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，按需加載各種應(yīng)用。這種新模式計(jì)算機(jī)既具有NC的簡(jiǎn)化硬件，同時(shí)又能支持多種桌面應(yīng)用。由于新NC采用服務(wù)器來(lái)進(jìn)行集中管理，大大降低了總體成本。同時(shí)，通過(guò)調(diào)度和安全增強(qiáng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在低價(jià)格平臺(tái)上的高性能和高安全性。龍星網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)正是為實(shí)現(xiàn)上述目的而開(kāi)發(fā)的。三、 技術(shù)方案論證1 硬件技術(shù)指標(biāo)：l 處

12、理器： 使用國(guó)際國(guó)內(nèi)主流CPUl 系統(tǒng)存儲(chǔ)器： 2個(gè)DIMM槽，支持16MB-512MBl 總線結(jié)構(gòu)： ISA和PCIl 視頻控制器： 集成l 外部存儲(chǔ)控制：支持IDE硬盤和軟盤l 串行通訊口： 9針串行通訊口l 并行通訊口： 25芯打印口l USB接口： 2個(gè)l 鍵盤/鼠標(biāo)： PS/2接口，支持標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤/鼠標(biāo)l 網(wǎng)絡(luò)接口： RJ45接口l 聲卡： 集成2 軟件技術(shù)指標(biāo)l 系統(tǒng)BIOS 采用AWORD BIOS，支持ACPI，支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型IDE（自動(dòng)檢測(cè)硬盤類型，支持大容量硬盤）。l 遠(yuǎn)程引導(dǎo) 支持windows2000 Server服務(wù)器的遠(yuǎn)程引導(dǎo)；引導(dǎo)協(xié)議支持PXE協(xié)議和自主開(kāi)

13、發(fā)的支持多操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)協(xié)議。l 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持目前流行的Windows 2000 server、UNIXLinux等多種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)l 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持TCP/IP、SPX/IPX、NETBEUI等協(xié)議3 其它性能指標(biāo)l 交流電源適應(yīng)能力在供電交流電壓為220V，50HZ的情況下正常工作l 安全性符合GB 4943-1998信息技術(shù)設(shè)備的安全的規(guī)定，對(duì)地泄漏電流不超過(guò)3.5MAl 電磁兼容性實(shí)測(cè)達(dá)到GB 9254-1998信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電騷擾極限值和測(cè)量方法A級(jí)和GB/T 17618電子測(cè)量?jī)x器電磁兼容性實(shí)驗(yàn)規(guī)范的要求l 可靠性產(chǎn)品的平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）大于18000小時(shí)l 超薄機(jī)箱

14、、結(jié)構(gòu)緊湊龍星網(wǎng)絡(luò)終端主機(jī)箱采用超薄機(jī)箱、結(jié)構(gòu)緊湊。機(jī)箱可立置也可平置。4 龍星模式下的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在方案中按圖一設(shè)計(jì)龍星網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式下的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：Win98圖一數(shù)字網(wǎng)絡(luò)軟件平臺(tái)的龍星 操作系統(tǒng)§支持INTEL，PowerPC兩種硬件平臺(tái)§支持動(dòng)態(tài)可加載的模塊§內(nèi)核大小約為330KB§與Unix，Linux應(yīng)用程序編程接口(API)兼容5 龍星項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介頁(yè)：8關(guān)鍵技術(shù)主要是新的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，遠(yuǎn)程啟動(dòng)協(xié)議，調(diào)度技術(shù)，硬件設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)是：新的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，龍星嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程啟動(dòng)協(xié)議方法，調(diào)度技術(shù)和硬件設(shè)計(jì)。計(jì)算模式

15、的發(fā)展，大體上經(jīng)歷了從大型主機(jī)(Main Frame)計(jì)算到桌面(Desktop)計(jì)算，再到網(wǎng)絡(luò)計(jì)算(Network Computing)、普適計(jì)算(Pervasive Computing)的演變。在普適計(jì)算中，各種計(jì)算設(shè)備(包括嵌入式計(jì)算設(shè)備)通過(guò)有線或無(wú)線方式接入網(wǎng)絡(luò)，在一個(gè)公共分布式軟件平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流和控制流在網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)縫流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)人們可隨時(shí)隨地訪問(wèn)到所需數(shù)據(jù)和服務(wù)。這一普適計(jì)算模式的體系結(jié)構(gòu)如圖1二所示。圖1二 普適計(jì)算平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)MMNC是一種新型的基于普適計(jì)算模式的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，它通過(guò)可支持多操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程啟動(dòng)協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)，然后通過(guò)普適計(jì)算平臺(tái)，即MMN

16、C軟件平臺(tái)所提供的服務(wù)，按需從應(yīng)用服務(wù)器上下載應(yīng)用軟件到本地進(jìn)行執(zhí)行。這一思路改變了過(guò)去NC所有計(jì)算都在服務(wù)器上進(jìn)行的缺點(diǎn)。如果把數(shù)據(jù)和程序比作原材料，運(yùn)行和計(jì)算比作加工過(guò)程，這一思路可以形象化的用圖2三表示。即MMNC普適計(jì)算模式把服務(wù)器作為存儲(chǔ)和管理信息及程序的倉(cāng)庫(kù)，把用戶端系統(tǒng)作為加工與展示計(jì)算結(jié)果的工廠。圖2三 MMNC計(jì)算模式與傳統(tǒng)NC計(jì)算模式對(duì)比示意圖l 龍星嵌入式操作系統(tǒng)龍星嵌入式操作系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程引導(dǎo)傳到本地計(jì)算機(jī)，不需要在終端中存放嵌入式操作系統(tǒng)。§符合嵌入式OS規(guī)范§與Linux在用戶界面和開(kāi)發(fā)界面上兼容§提供多種聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和網(wǎng)管，例如:HomeP

17、NA, IEEE 1394, BSR(我們自己提出），HNMP (Home Network Management Protocol，我們自己提出，現(xiàn)已被IETF接受為Internet Draft)§支持動(dòng)態(tài)可加載模塊，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性§支持多種硬件平臺(tái): INTEL,X86 PowerPC等l 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程啟動(dòng)方法龍星啟動(dòng)軟件的模塊結(jié)構(gòu)按如下方案設(shè)計(jì)： 圖二四 啟動(dòng)軟件的模塊結(jié)構(gòu)6 系統(tǒng)組成龍星項(xiàng)目設(shè)計(jì)的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)，如圖五三，它由以下幾部分組成：有線龍星啟動(dòng)服務(wù)代理廣播衛(wèi)星電視MPEG 編碼器DVD VCD LCDVHS磁盤陣列NASLAS應(yīng)用服務(wù)器廣

18、播服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器WEB服務(wù)器節(jié)目服務(wù)器視頻服務(wù)器視頻服務(wù)器主干交換機(jī)接入交換機(jī)接入交換機(jī)龍星服務(wù)器龍星終端龍星終端龍星終端龍星終端龍星終端龍星終端 圖五三 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)圖第 14 頁(yè) 共 15 頁(yè)1）、服務(wù)器主 機(jī)：可以是目前常用的各種中、高檔PC或一般普通服務(wù)器都可以滿足要求；操作系統(tǒng)：Windows2000 Server 的中文操作系統(tǒng)；紅旗Linux Server 4.02）、網(wǎng)絡(luò)終端網(wǎng)絡(luò)終端機(jī)：龍星網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)顯示設(shè)備：普通彩色顯示器，LCD液晶顯示器；四、 項(xiàng)目進(jìn)展基本情況本項(xiàng)目的研制分為4個(gè)階段：項(xiàng)目立項(xiàng)及預(yù)研階段2001.3.2002.10.項(xiàng)目方案階段2002.10.

19、2003.3.工程研制階段2003.4. 2003.9.產(chǎn)品工程化及批量生產(chǎn)階段2003.9.以后1 項(xiàng)目立項(xiàng)及預(yù)研階段此階段主要完成了本項(xiàng)目的預(yù)研和技術(shù)準(zhǔn)備工作，進(jìn)行了立項(xiàng)。提出了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的新模式。2 項(xiàng)目方案階段此階段我們完成了項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)。在新的計(jì)算模式下設(shè)計(jì)了幾套軟件方案。對(duì)終端的硬件方案我們也設(shè)計(jì)了兩套方案，最后經(jīng)評(píng)審確定用INTELX86體系結(jié)構(gòu)的方案，可以有較方便的元器件采購(gòu)渠道，成本容易控制。3 工程研制階段在此階段，我們對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和測(cè)試。對(duì)新的計(jì)算模式，我們?cè)赪indows操作系統(tǒng)和Linux下進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了此方案。并對(duì)性能進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試。按照確定的硬件方案，我們?cè)贗NTELX86的方案上設(shè)計(jì)了龍星終端的硬件，對(duì)電路板進(jìn)行了調(diào)試、測(cè)試。系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)調(diào)，并完成了樣機(jī)。4 產(chǎn)品工程化及批量生產(chǎn)階段在此階段，我們對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了工程化設(shè)