（计算机应用技术专业论文）基于nc的vt100终端仿真机的设计与实现.pdf

西安建筑科技大学硕士学位论文 基于n c 的v t l 0 0 终端仿真机的设计与实现 专业：计算机应用技术 硕士生：褚长洪 指导教师：马光思教授 摘要 论文以实际项目“网络计算机软件系统”的研发为背景，简要介绍了网络计算 机的基本概念及特点，在国内外的发展现状，应用前景，构建网络计算机软件系统 的意义和作者在项目中承担的主要开发任务。 论文系统的介绍了网络计算机三种应用模式：w m d o w s 终端模式、x 终端模式 及终端仿真模式。深入分析了网络计算机系统定制阶段遇到的问题及其解决方案， 主要讨论了l i n u x 系统剪裁，建立交叉编译环境，系统优化，文件系统压缩，建立 内存文件系统等关键技术。 论文给出了v t l 0 0 终端仿真系统的体系结构，分别介绍了系统包含的四个功能 模块：屏幕显示，串口通信，网络通信，协议解释模块的功能和相互之间的关系。 分析了终端仿真系统的并发控制和系统测试方案。 论文重点讨论了通信模块和协议解释模块的实现方案。介绍了作者根据l i n u x 系统的特点，使用伪终端将t d n e t 客户端程序和串口通信程序t e l c o m 直接整合到终 端仿真系统，简化通信模块开发工作的设计思想。论文还全面介绍了作者通过分析 l i n u x 系统控制台程序和t c l n c t 客户端实现代码，给出的v t l 0 0 协议有限自动机描 述，具体实现过程及对软件扩展性方面的考虑。 论文最后结合客户反馈意见，讨论了目前网络计算机系统存在的不足及相应的 解决方案；并结合作者攻读硕士学位期间理论学习、工程实践的经验，提出了对今 后工作的设想。 关键词：龙芯；网络计算机；系统定制；伪终端；有限自动机 西安建筑科技大学硕士学位论文 d e s i g na n di m p l e m e n to f v t l 0 0e m u l a t o r b a s e do nn e t w o r kc o m p 【r i i e r s p e c i a l t y ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y n a m e ：c h uc h a n g h o n g i n s t r u c t o r ：p r o m ag u a n g s i b a s e do nt h ep r o j e c t d e s i g na n di m p l e m e n to fs o f t w a r es y s t e mf o rn e t w o r k c o m p m e r ( n c ) ”，t h i sp a p e rp m v i d e st h ed e f i n i t i o n , c h a r a c t e r s ，d e v e l o p m e n t , a n d p m m i s i n gf u t u r eo fn e t w o r kc o m p u t e r t h i sp a p e ra l s od i s c u s s e st h em e a n i n go f d e v e l o p i n gh o m e m a d en c a n dt h er e s p o n s i b i l i t i e so f t h ew r i t e ri nt h i sp r o j e c t t h i sp a p e rs y s t e m a t i c a l l yi n t r o d u c e sa l lt h e s et h r e ea p p l i c a t i o nm o d e so fn e t w o r k c o m p u t e r ；t h e ya 咒w i n d o w st e r m i n a lm o d e xt e r m i n a lm o d ea n dt e r m i n a le m u l a t i o n m o d e t h i sp a p e ra n a l y z e st h ep r o b l e m sd u r i n gc u s t o m i z i n gt h es o r w a ms y s t e mf o r n e t w o r kc o m p u t e r , a n dp r o v i d e st h er e s o l u t i o n sf o re a c hq u e s t i o n t h ek e yt e c h n o l o g yo f n e t w o r kc o m p u t e ri s c u s t o m i z i n gl i n u xs o f t w a r es y s t e m ，b u i l d i n gt h ec m s s - p l a t f o l a n c o m p i l ee n v i r o n m e n t , o p t i m i z i n gt h es o f i m i a r es y s t e m c o m p r e s s i n gt h ef i l es y s t e ma n d u s i n gt h er a m f i l es y s t e m t h i sp a p e rp r o v i d e st h es y s t e ma r c h i t e c t u r eo fo u rv t l 0 0e m u l a t o r , a n di t sf o u r m o d u l e ss e p a r a t e l y ；t h e ya r et h ed i s p l a ym o d u l e ，t h es e r i a lc o m m u n i c a t e sm o d u l e ，t h e n e t w o r kc o m m u n i c a t e sm o d u l ea n dt h ep r o t o c o lp a r s em o d u l e t h i sp a p e ra l s oa n a l y z e s t h ec o n c u r r e n ti oa n dt h ew a yo f s y s t e mt e s t i n g t h ec o m m u n i c a t e sm o d u l ea n dt h ep r o t o c o lp a r s em o d u l ea l ee m p h a s i z e di nt h i s p a p e r i nt h ec o m m u n i c a t e sm o d u l e ，ap s e l l d o 啊i su s e dt oi n t e g r a t et h et e l n e tc l i e n to r t h et e l c o m , as e d a lc o m m u n i c a t i o nt 0 0 1 i n t ot h ee m u l a t o r h lt h i sw a y , t h et o t a le f f o r t so f t h ec o m m u n i c a t e sm o d u l ec a nb eg r e a t l yr e d u c e d t od e s c r i b et h ev t l 0 0p r o t o c o lu s i n g t h ef i n i t es t a t em a c h i n e , t h ew r i t e rh a ss t u d i e dt h es o u r c ec o d eo f l i n u xc o n s o l ep r o g r a m a n dt h et e i n e tc l i e n tp r o g r a m f i n a l l y , t h i sp a p e rp o i n t so u tt h ed e f i c i e n c yo fn e t w o r kc o m p u t e ra c c o r d i n gt o c u s t o m e r s f e e d b a c k , a n dg i v e st h ec o r r e s p o n dr e s o l u t i o n s a c c o r d i n gt os t u d ya n d w o r k i n ge x p e r i e n c e s i nt h e s ey e a r s ，t h ew r i t e rb r i n g so u th i sp l a nf o r t h ef u t u r e k e y w o r d ：g o d s o n r u ；n e t w o r kc o m p u t e r ；c u s t o m i z i n gl i n u xs y s t e m ；p s e u d o - w ；f s m t t 声明 8 4 1 8 3 4 本人郑重声明我所呈关键所在论文是在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 括本人或其他人在其它单位已申请学位或为其他用途使用过的成果。 与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均已在论文中做了明 确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 布角啄移、 日期：pf 。厂群 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手 段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：蒂疡艺彩鲁师签名：二乡受。思日期： l 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 网络计算机的定义 网络计算机( n e t w o r kc o m p u t e r ) ，简称n c ，是专用于高速网络环境下的一种计 算机终端设备。网络计算机主板上d o c ( d i s ko nc h i p ) 或d o m ( d i s ko nm e m o r y ) 装有 一个小的操作系统，用于完成系统引导、桌面管理等工作；它一般不需要硬盘、软 驱、光驱等外部存储器，而是通过网络获取大部分资源，其所需要的大部分应用程 序和数据都存储在服务器上。 ( 1 ) p c 作为客户端的弊病 随着p c 机性能的高速攀升和网络规模的日趋庞大，以p c 为客户端设备的组网 方式己显露出越来越多的弊端： 微软公司和i n t e l 公司出于利益驱动，不断的推出新的软件系统和性能更高的硬 件设备，促使用户不停升级服务器端、客户端的操作系统和应用软件。为了运 行这些软件，客户端的硬件设备也要跟着不断升级，造成资源的很大浪费； 随着企业内部网络规模的扩大，网络管理员对分布在各个网络节点p c 的管理 越来越困难； 对于商业用户而言，p c 太多、太强的功能其实是一种浪费，大多数企业购置 p c ，仅仅是为了满足一项或几项应用# 网络病毒的泛滥给联网p c 中的重要数据造成了极大威胁。 c 砼n c 作为客户端的优势 网络计算机的价值在于能够在降低终端设备支出的同时提高使用价值，让用户 轻松实现信息化，主要体现在： 网络计算机能大大降低客户的采购成本：在硬件投资上，n c 的价格远低于p c ； 在软件系统投资上，使用n c 可节省软件许可证费用，不必给每个客户端安装 软件，整个系统只需在服务器上配备一套软件即可。经测算，基于n c 的解决 方案将比基于p c 的解决方案减少4 0 投资； 方案将比基于p c 的解决方案减少4 0 投资； 西安建筑科技大学硕士学位论文 网络计算机能大大降低客户的管理、维护、运营成本：使用网络计算机后，系 统的软硬件管理、维护将主要集中在服务器一端，变以往的多点管理为一点管 理。这将减轻许多重复性系统维护工作，大大降低企业i t 管理人员的工作负担： 网络计算机并不改变用户的使用习惯：利用w i n d o w s 2 0 0 0 的终端服务功能，网 络计算机可以像普通p c 一样运行所有w i n d o w s 下的应用程序；利用终端仿真 软件，网络计算机可以与银行业务服务器连接，像终端机一样处理储蓄业务： 网络计算机的安全性大大高于普通p c ：网络计算机本地不存储数据，不存在本 地数据丢失的风险；网络计算机本身不会感染计算机病毒，更不会成为计算机 病毒的传染源。 1 1 2 网络计算机的发展现状 早在1 9 9 5 年，o r a c l e 公司的c e o 拉里- 艾利森就提出了网络计算机的概念【“。 1 9 9 6 年m m 等五家公司在旧金山发布了网络计算机的第一版参考规范网络机计 算机参考简要特征。同年的十月，m i c r o s o f t 与i n t e l 抢在s u n 之前一天联合发表了 与网络计算机类似名为n e t p c 的全新计算机平台计划。在一年左右的时间里，各大 公司纷纷提出类似方案或推出样机。但当时网络计算机并没有像预期的那样如p c 机一样风行起来，当时的网络不像今天这样普及，常用的局域网的速度只有 1 0 m b i t s 。由于当时的网络计算机的应用软件需要从服务器上下载到本地运行，所 以它对网络设施和服务器提出了较高的要求，这在一定程度上冲抵了网络计算机在 总拥有成本c r c o ) 上的优势；同时n c 本身的技术也不够成熟，n c 需要低价且功能强 大的硬件芯片和功能强大体积小巧的o s 支持，在短时间内设计出专用与n c 的芯 片的条件还不成熟。这些阻碍了n c 的发展。但随着i n t e r n e t 的飞速发展和包括l i n u x 在内的技术的不断进步，n c 将一步步显示它强大的生命力，它的推广应用已经成 为技术和市场发展的必然趋势。2 0 0 2 年n c 在中国的1 1 r 界成为一个热点，包括海 尔、神州数码、京东方等国内几家i t 知名厂商纷纷推出自己的方案和样机，想挤进 这个预计每年上百万台的市场。联想也在2 0 0 3 年初加入了n c 市场并推出了它的 n c 产品。未来1 2 年内，n c 挤占p c 机市场的2 0 的份额是完全有可能的。 根据d c 调查，世界5 0 0 强公司中的8 0 0 卿世界1 0 0 强公司中的9 8 都使用了 n c ，这一数据反映了市场对n c 的强烈需求；另据其统计，2 0 0 1 年全球n c 采购量 为1 4 0 万台，n c 的年增长率达7 0 ，远远超过p c 的增长率。以这个速度，到2 0 0 5 年，全球n c 销量将达到1 0 0 0 万台以上。根据c c i d 调查资料显示，目前中国n c 整体销量虽小但增长很快，2 0 0 2 年销售2 0 万多台，与2 0 0 1 年相比，市场增长了3 4 西安建筑科技大学硕士学位论文 倍。2 0 0 3 年第一季度与去年同期相比增长了4 - 5 倍。随着中国信息化建设的推进， 电子政务、网络教育、企业信息化、智能化社区、软件工厂等领域对n c 的潜在需 求量将越来越大。据悉，n c 已经被列入“十五”国家重点新产品和当前优先发展 的国家高技术产业化重点领域。北京市政府采购办首次招标的5 0 0 0 台n c 中，就有 3 5 0 0 台基于国产c p u ；此外，科技部制定了一个“缩小数字鸿沟西部行动”的 计划，要求接受资助的西部地区采用安装了国产c p u 的网络计算机和国产l i n u x 操 作系统。政府的支持将为国产c p u 的发展提供强大动力。 除政府采购外，银行和保险业有望成为网络计算机的另一大买家。根据赛迪网 的调查，2 0 0 2 年仅这两个行业n c 采购量就超过1 0 万台，按照每台2 0 0 0 元人民币 计算，其市场规模超过2 亿元。 1 1 3 推广国产网络计算机的意义 计算机作为世界上推广速度最快，使用最广泛的一种工具，长期都由外国人拥 有其核心技术，对于国人来说不能不承认是一种悲哀。就目前国内的技术水平上看， 想要赶超i n t e l 、m i c r o s o f t ，要走的路还很长。网络计算机的出现标志着计算机体系 结构的革新。众所周知，p c 实际上是w m t e l 的同义词，w i n d o w s 的o s 和i n t e l 结 构c p u 是p c 的固有特征，在可以预见的将来，p c 的结构不会发生重大变化。w m t e l 的垄断使得除微软、i n t e l 以外的广大p c 厂商都得不到丰厚的利润，我国的p c 企 业也不例外。 网络计算机可以采用非w m t e l 结构，使用开放源码的l i n u x 操作系统。l i n u x 便宜、紧凑、稳定、对资源要求低，可以根据要求自行剪裁，有大量应用软件的支 持，为发展自主的核心技术创造了有利条件。网络计算机使每个厂家都可以尽情发 挥自己的想象力和创造力，在硬件和操作系统上做出自己的特色。网络计算机预示 着计算机行业的一个新的发展趋势，对我国厂商来说是一次很好的机会。 网络计算机的最大优势是价格，与p c 相比，在相似的使用效果下，两台n c 的 成本才相当于一台低价p c ( 这还包括分摊到每台n c 上的服务器成本在内) 。此外， 网络计算机的硬件、软件、维护成本都较之p c 有大幅下降，这对于中国这样的发 展中国家的信息化尤为重要。 1 2 课题背景 在最近两年多的时间里，国产c p u 如雨后春笋，频频展露出喜人的“尖尖角”： 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 0 0 1 年3 月，中星微公司开发出数码影像处理芯片“星光1 号”；7 月，方舟公司的 “方舟1 号”嵌入式c p u 问世；2 0 0 2 年9 月，中科院计算所研制成功我国首款通 用高性能c p u “龙芯1 号”：1 1 月，上海复旦微电子公司推出商陛能嵌入式3 2 位微 处理“神威1 号”；1 2 月，北京大学“众志1 号”面世；2 0 0 3 年2 月，上海交通大 学的“汉芯1 号”面世，这些国产c p u 的出现初步解决了多年来我国信息产业 无“芯”的问题。 在过去，我国设计的芯片，往往技术鉴定会就是“追悼会”。这倒不是设计者 不想让自己的设计得到推广应用，而是没有选准应用市场，缺乏上下游厂商的支持， 结果最终被市场所摈弃。发展国产c p u 还需要有配套的操作系统、应用软件并最后 用到整机中。个人电脑之所以有今天如此庞大的市场，就在于拥有c p u 的英特尔公 司与拥有w i n d o w s 操作系统的微软公司的相互促进。在目前国产c p u 研发还处于 初级阶段的情况下，不形成产业化、没有操作系统和大量应用软件的支持，国产c p u 就永远无法走出实验室。 国产c p u 能否实现产业化，说到底还是看最后能拥有多大的应用市场。在个人 电脑领域，英特尔、a m d 、i b m 等几家国际大厂商几乎垄断了1 0 0 的市场，国产 c p u 要和他们争夺市场实在是太难了。但正如中科院研究员唐志敏所说，个人电脑 c p u 的市场只占c p u 总量的1 5 ，c p u 的市场大得很，而且在其它领域尚未形成 绝对的垄断。关键是要选准相对成熟、又有广阔应用空间的市场【l 】。 目前，国产c p u 选择的应用领域主要在网络计算机( n c ) 、数字高清晰电视、i c 卡设备、数字相机、3 g 手机、信息安全六个方面。如方舟、龙芯、众志三款c p u 就不约而同的把n c 作为重要应用领域，并形成了n c 产业链条的雏形。各大国产 c p u 厂商首选进入n c 市场的原因有三：一是市场比较大，二是我国有自己一定的 优势，三是可以得到政府采购的支持。 北京首科灵通公司是一家专业开发和销售n c 产品的厂商，是北京市n c 产 品行业标准制定企业之一，该公司拥有一条完整的n c 生产线和一个具有丰富 l i n u x 核心应用开发经验的团队。作为神州龙芯公司的战略合作伙伴、龙芯c p u 的 一级集成商，北京首科灵通公司于2 0 0 2 年下半年承接了开发基于龙芯c p u 网络计 算机软件系统的任务，目标是为龙芯c p u 在政府、教育、银行和保险行业提供完整 的软件系统解决方案，为龙芯c p u 的后续开发积累资金。 然而，要进入银行和保险市场，n c 上就必须配备兼容这两个行业终端业务系统 的仿真软件。根据调查，这两个行业目前使用的终端协议有d e c 公司的 v t 5 洲t 1 0 0 t 1 0 2 m 2 2 0 ，v b 2 0 ，i b m 公司的3 2 7 0 5 2 5 0 ，原t a n d e m 公司( 现被 惠普收购) 的t n 6 5 3 0 等。目前使用w m 饴1 架构的n c 厂商，有大量终端仿真软件 4 西安建筑科技大学硕士学位论文 可供选择，如n e t t e r m ，s - t e r m 等；而采用国产c p u 、使用l i n u x 操作系统的n c 上还没有此类终端仿真软件，这在很大程度上限制了这些n c 产品在银行保险领域 的应用。 作者在硕士实习期间，作为主要开发人员参与了该项目大部分软件开发工作。 作者在项目中主要承担的任务有： ( 1 ) 协助定制n c 内核。针对龙芯c p u 和专用主板定制l i n u x 系统内核，减少系统 占用空间，优化系统性能； ( 2 ) 构建n c 应用系统，包括桌面管理程序，w m d o w s 终端协议客户端，w e b 浏览 器，媒体播放器等； ( 3 ) 开发终端仿真软件。在l i n u x 系统下开发支持多种终端协议的仿真系统，要求支 持银行保险业务系统中最常用的v t l 0 0 终端协议； ( 4 ) 产品化，包括系统升级方案，版权保护措施等。 1 3 论文结构 第一章为绪论，给出了课题的研究背景，简要介绍了网络计算机的基本概念、 特点、在国内外发展的现状、应用前景、推广国产网络计算机的意义和作者在项目 中承担的主要开发任务。第二章为网络计算机的应用模式。主要介绍了网络计算机 的三种应用模式：w m d o w s 终端模式、x 终端模式和终端仿真模式。第三章为网络 计算机系统定制。主要介绍这款龙芯n c 体系结构、定制软件系统的关键技术及其 采用的版权保护措施。第四章为v t l 0 0 终端仿真系统的设计与实现，主要介绍了基 于有限自动机的终端仿真系统设计方案，并以v t l 0 0 协议为例介绍了终端仿真系统 的具体实现方法。第五章为总结与展望。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 网络计算机的应用模式 网络计算机通过网络获取太部分资源，其所需的大部分应用程序和数据都存储 在服务器上。网络计算机主要通过三种应用模式使用服务器资源，它们是w i n d o w s 终端模式，x 终端模式和终端仿真模式。 2 1w i n d o w s 终端模式 w m d o w s 终端模式是网络计算机主要工作模式。网络计算机使用内置的 , s n d o w s 客户端程序通过网络登录到远程的黜w 终端服务器，在服务器上运行 应用程序。 m i g o m f t 公司于t 9 9 8 年发布了w m d o w s n t s e r v e r 4 0 终端服务器版佃如a l s e 州c ee d i t i o n ) ，从而正式宣告其进入服务器计算领域。m i c r o s o f t w m d o w sn t s e r v e r4 0 终端服务器版延伸了w i n d o w sn ts e i v e r 的产品系列，通过终端仿真将 w i n d o w s 操作系统的使用经验延伸到了其它的各种桌面硬件上。终端服务器版本提 供了传统大型机的低成本、集中化的管理环境，同时还添加了熟悉的基于图形界面 ( g i n ) 的环境、方便的使用、以及w m d o w s 平台提供的对丈量应用程序的支持“。 图2 - 1w m d o v 终端模式 在w i n d o w s2 0 0 0 发布以后，w m d o w s2 0 0 0s e a w e c 系列中的所有版本都将终端服 务功能集成进了操作系统的内核。这样可以带来以下几个好处：可以更好地与其它 w m d o w s 2 0 0 0 服务程序集成；降低管理费用，因为只需要一个服务程序包就可以同 西安建筑科技大学硕士学位论文 时进行操作系统和终端服务的升级；降低产品价格，因为不必为获得终端服务功能 而另外购买单独的软件包。通过终端仿真软件，应用程序及其执行结果将被显示在 用户的终端设备上：目前微软公司已经在其各种w i n d o w s 版本上开发了w m d o w 终 端服务客户端软件，它们可以运行在各种支持w i n d o w s 系统的硬件设备上，如个人 电脑、网络计算机、笔记本电脑以及基于w i n c e 的手持p c 设备。 在终端服务中，终端仿真的客户应用程序使用m i c r o s o f t 远程桌面协议( r e m o t e d e s k - t o pp r o t o c o l ，简称为r d p ) 向服务器发送击键和鼠标移动的信息。r d p 是基于 国际电信联合会( i n t e r n a t i o n a l t e l e e o m m u n i e a t i o n s u n i o n ，简称为i t u ) 的t 1 2 0 协 议，这是一个国际性的、标准的、多虚拟通道的会议协议，该协议在m i c r o s o f t n e l m e e l i n g 会议软件中首次使用。r d p 是一个为高宽带企业环境设计的兼容 u n i c o d e 编码的多通道协议，允许自动断开连接和远程设置，同时还支持三个层次 的加密，它还通过使用客户端位图缓存和可选的窄带宽下数据流压缩来进行带宽分 配优化。终端服务器进行所有的数据处理，然后将显示结果送回给用户。这样便于 应用程序管理的集中管理，同时可减少应用程序所占用的网络带宽，还能够进行终 端服务器的远程控制。 用户可以通过各种类型的网络对终端服务进行访问，如以太网( e t h e m e t ) 、互 联网、无线网、广域网或虚拟专用网( v p n ) 。w m d o w s 终端服务的表现仅 受网络带宽特性限制，其网络安全性由终端服务器的t c p i p 配置进行管理。 如果某个企业希望进行这些工作：如对网络资源的远程管理，为处于不同地点 的分支部门提供统一的使用过程，或者是在基于文本的计算机上使用带图形界面的 行业应用软件，那么w i n d o w s 终端服务将是一个理想的解决方案。终端服务的特点 在于： 可以使用低成本、基于w m d o w s 的终端设备。可以将最新的基于w m d o w s 的应用程序发送到老式的桌面设备上，如：m a c i n t o s h 计算机、u n i x 工作站、 甚至更早的使用d o s 或1 6 位w m d o w s 的个人计算机； 由于应用程序实际上是在终端服务器上运行，所以客户机只需很少的硬盘 空间、内存和较低的配置； 简化了对远程计算机和分支办公环境的支持； 提供了集中的安全性管理； 与现存的应用程序和网络基础架构没有冲突。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 1 2w i n d o w s 终端服务器的应用方式 远程管理方式 在远程管理模式下，有相应权限的系统管理员可以通过网络远程管理任意一台 w i n d o w s2 0 0 0 服务器。在这种模式下，系统管理员可以使用任意一种w i n d o w s2 0 0 0 内置的管理工具，如域管理器或者目录服务管理器来管理在其目录域内的服务器。 如果在远程管理模式中允许实现终端服务，那么就可以在w i n d o w s 域中使用服 务器管理，并对基于w m d o w s2 0 0 0 和基于w m d o w sn t 计算机组成的混合域进行管 理。终端服务也可以用来管理集群的w m d o w s2 0 0 0 服务器。 因为采用终端服务不会对其所在服务器有任何影响，所以为了便于管理，微软 公司建议在内部网中所有服务器上都使用终端服务。对于混合型的环境，或者需要 其它控制的环境，可以在其中一部分服务器上配置远程管理模式，如在域控制器上。 其它的服务器可以在此基础上利用基于广域网的管理工具通过域服务器来进行管 理。 每台终端服务器具有两个内置的、用于远程管理的连接许可证，而不需另外获 得许可证。远程管理模式不支持多用户计算和多个管理员同时运行不同任务。 集中应用程序配置 集中应用程序配置可通过将桌面应用程序上载到w i n d o w s2 0 0 0 服务器来实现， 需要使用w i n d o w s 终端服务器的“应用程序服务器模式”。在该模式下，每个客户 机都需要安装一个终端服务客户端程序，而应用程序实际上是在服务器上运行。由 于大多数用户对w i n d o w s 系统的使用都很熟悉，因而开发者只需利用像m i c r o s o f t v i s u a lb a s i c 这样的开发系统来为其应用开发基于w i n d o w s 的标准用户界面即可， 而不必针对每种操作系统开发用户界面了。 行业应用程序 行业应用程序是典型的基于服务器应用程序，终端服务客户端向服务器发送击 键和鼠标移动的信息，服务器据此顺次执行相应的数据存储和操作。 在这种情况下，数据录入人员访问一个行业应用程序，通过它向数据库中输入 产品信息。由于该应用程序位于某个终端服务器上，因而录入人员可以在任何一台 可登录服务器的终端上进行操作。如果某个服务器不能够正常工作，相应的业务可 以被自动地分配到其它服务器上。如果某个终端出现故障，它可以被简单的替换掉， 使得录入操作的损失降到最低限度。将行业应用程序的数据维护与终端服务独立开 来就可以实现这一点。 西安建筑科技大学硕士学位论文 在企业中，各个部门都是围绕某个核心应用组建起来的，使用适当的安全策略 可限制用户只能够访问其完成任务所必需的信息和网络资源。由于终端服务本身就 是操作系统的一部分，因而它可以与w i n d o w s 操作系统相互协作并且最大限度地发 挥其技术优势，从而消除因客户端使用老式操作系统所带来的安全性和可靠性问题。 远程访问 远程访问扩展了通过外部网络使用终端服务的能力。在这种情况下，在远端办 公室的用户可以通过本地计算机上的终端服务客户软件登录位于公司总部的终端服 务器，使用其上应用程序。由于客户机和终端服务器交换的主要是键盘输入和显示 信息，对带宽要求很低。如果应用程序对图像的要求不高，则可在使用很少带宽的 情况下在终端服务器中执行。许多公司使用终端服务作为向雇员提供信息的办法， 无论是在家中工作的雇员，还是出差在外的销售人员，都能够通过终端服务使用公 司内部提供的应用程序。对于那些拥有许多规模小且地理位置分散的分支机构的公 司，甚至可以通过拨号连接的方式来访问终端服务器。 远端用户登录终端服务器时必须提供身份证明，并通过严格的身份认证。这些 可以通过终端服务器集成的w i n d o w s2 0 0 0 安全基础架构来实现。 2 1 3w i n d 邮终端服务客户端 在这款使用龙芯1 号c p u 的网络计算机t ，我们使用g n u 的r d e s k t o p l 3 0 作 为终端服务的客户端。r d e s k t o p 【1 是一个开放源代码的w i n d o w s 2 0 0 0 2 0 0 3 终端服务 器客户端，能够较好的兼容r d p 5 0 协议，可运行在大多数安装x 系统的u n i x l i n u x 平台上。由于在终端模式下，应用程序主要使用的是终端服务器的资源，r a e s l a o p 仅需使用本地网络和屏幕显示功能，所以客户端资源占用量很少，非常适合在较低 配置的终端设备上使用。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 2 x 终端模式 一一 圈2 - 2 x 终端模式【3 xw i n d o w s 将显示和事件处理同应用程序本体分离开来，实际上应用程序是通 过网络套接字接口与x 服务器进行通信的，由x 服务器处理键盘输入，鼠标输入以 及屏幕显示操作。例如，当用户点击了鼠标，x 服务器检测到鼠标单击事件发生的 地点，然后将鼠标事件发送给相应的应用程序进行处理；当显示器上原先被其它窗 口遮住的内容变成可见时，x 服务器发送给相应的应用程序一个窗口曝光事件。窗 口曝光事件发生在当一个窗口的部分或者全部变成可见并因此需要重画时。应用程 序通过向x 服务器回送重画窗口内容的绘制操作来做出响应。x f r e e 8 6 是一种开放 源代码的xw i n d o w 系统实现，这款网络计算机上使用的是x f r e i 七8 6 版本为4 0 2 。 图2 - 2 说明了三个x 客户程序使用一个显示器的情况：其中一个x 客户程序与 服务器在同一台主机上，使用u n i x 系统本地协议连接；另外两个位于不同的主机上， 使用t c p 与服务器连接。这的注意的是，与f t p 、t e l n e t 的协议不同，对于x w m d o w 系统，键盘和显示器是属于服务器的。这里的服务器被认为是提供服务的 一方，x 提供的服务是对窗口、键盘和鼠标的访问；而对于f t p 服务是指服务器上 的文件系统；对于t e l n e t ，服务是登录远程的主机。 由于在x 终端模式运行的应用程序主要使用的是u n i x 服务器的资源，网络计 算机只负责进行显示和网络传输功能，这样一来就可以在较低配置的网络计算机上 运行大型的u n i x 程序了。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 3 终端仿真模式 2 3 1 终端仿真模式简介 终端仿真模式主要应用在银行的“母子所”业务系统中，该业务模式被国内各 大银行系统普遍采用。 圈2 - 3 银行“母- 子所”业务体系 银行业务体系一般可分为四层，总行一般负责金融政策制定，各个分行负责业 务信息汇总和统计，一般不直接处理储蓄业务。银行业务服务器一般建设在分行一 级( 个别也有在支行一级架设储蓄业务服务器的) ，地区支行通过微波天线或租用的 专线接入本地分行业务系统；储蓄所的柜台业务终端机通过串口连接器、网络或直 接拨号与地区支行服务器连接。这种由一台( 也可以是集群) u n i x 主机连接多个 储蓄所柜台业务终端的模式叫做“母子所”。这种模式的优点有： 1 ) 安全性高：“母予所”模式的安全性体现在：所有储户的数据都保存在分行数 据库中，柜台终端机通过交互方式从分行主机获取数据，储蓄所本地不保存储 户资料；储蓄每台终端有一个唯一的业务号码，使用口令进行保护；储蓄所到 支行，支行到分行的通信数据都经过加密；储蓄所的业务终端只有在上班时间 才能登录分行的服务器； 2 ) 便于集中管理：“母子所”模式非常适合银行业务集中管理的需要，如储蓄利 率只需在分行主机上进行修改就可以在本地区所有的储蓄所生效； 3 ) 资源占用小：“母子所”模式中业务终端与主机之间采用纯文本进行交互，对 通信带宽要求很低，9 6 0 0 b p s 的拨号网络就可满足要求； 4 ) 适用范围广：“母子所”模式中柜台业务终端有多种接入方式可供选择，发达 西安建筑科技大学硕士学位论文 地区可采用网络专线接入方式；偏远地区可利用普通电话网，使用拨号v p n 接 入方式。 5 ) 投资小：“母一子所”业务模式的投资主要集中在分行、支行的主机和网络接入 设备上，储蓄所一级只需很少的投资。 6 1 操作简便：储蓄所的业务终端机使用起来非常方便，操作人员只要经过简单的 培训就可以上岗。 2 3 2 终端设备简介 传统“母孑所”业务模式中使用终端设备如图2 - 4 所示，最早是由d e c 公司 开发，广泛应用于银行、保险和零售行业，我们可以将它看作一台用屏幕替代打印 纸的打字机，它需要通过网络或串行口与主机相连。终端具有两方面功能，首先它 作为输入设备，将所有键盘输入的字符发送绘主机；同时，它也是主机的输出设备， 将主机返回的信息( 包括屏幕控制命令) 显示在屏幕上。值得注意的是，用户键盘 输入的字符是通过主机处理后才显示在屏幕上的。图2 4 以v t l 0 0 终端为例说明了 这一过程。 图2 - 4 d e c 终端设备外观h 图2 - 5 v t l 0 0 终端数据目一 终端控制协议指的是“母一子所”业务模式中分行u n i x 主机对储蓄所终端的屏 幕控制协议，终端协议又可进一步分为连接协议和控制协议。下面以“母- 子所”业 务模式中应用最广泛的v t l 0 0 协议为例进行说明。 f n 连接协议 v t l 0 0 连接协议规定波特率最高可达到1 9 2 0 0 ，然而在实际应用条件下v t l 0 0 终端由于某些原因可能无法及时处理从主机发过来的数据。v t l 0 0 通过定义x o n 和x o f f 控制命令巧妙的解决了这个问题：v t l 0 0 终端有一个6 4 字节的f i f o 队列 西安建筑科技大学硕士学位论文 缓冲区，当队列中的数据超过3 2 字节时，终端发送x o f f ( 0 x 1 3 ) ，后台主机接收到 这个信号后，会暂停向终端发送数据；当f i f o 队列的数据少于1 6 字节时，终端向 主机发送x o n ( o x l l ) ，主机收到该信号后将继续向终端传输数据。如果主机没有响 应x o f f 信号，继续向终端发送数据，则会造成终端的接收缓存区溢出，这时从主 机发来的字符将被丢弃，终端应显示一个错误信息。 国控制协议 控制协议是v t l 0 0 协议中最复杂的部分，通过控制协议后台主机可以控制前台 终端的光标位置、改变终端显示模式和窗口大小等。v t l 0 0 协议的控制序列一般具 有以下格式：e s c 0 ；4 ；5 m ，在通信数据流中表现为( 十六进制) ：1 8 5 8 3 0 3 8 3 4 3 8 3 5 6 d 。 其中“e s c ”称为c s i ( c o n t r o ls e q u e n c ei n t r o d u c e r ) 命令序列前缀，；称为分隔符， 用于分离控制序列中的多个参数，m 为该控制序列的结束符，控制命令解释程序 收到这个字符后就认为该命令接收完成了，v t l 0 0 解释程序依靠结束符来区别不同 的命令。 这款网络计算机使用的是自行开发的终端仿真软件x c h t e r m ，该软件运行在 l i n u x 平台上，其功能类似于w i n d o w s 平台终端仿真软件n e t t e r m ，提供v t l 0 0 仿 真模式；支持密码小键盘、票据打印机、磁卡读写器、i c 卡读卡器等银行专用设备。 第四章将对x c h t e r m 进行详细介绍。 2 4 小结 本节介绍了网络计算机三种主要应用模式：w m d o w s 终端模式、x 终端模式以 及终端仿真模式。与p c 相比网络计算机具有安全性高、便于集中管理、投资小、 操作简便等优势，网络计算机完全可以代替p c 完成日常信息处理工作。 西安建筑科技大学硕士学位论文 3 网络计算机系统定制 3 1 总体设计思路 3 1 1 需求分析 龙芯是中国科学院计算技术研究所自行研制的高性能通用c p u ，也是国内研制 的第一款通用c p u ，计算所对其拥有全部知识产权。龙芯c p u 体系结构中采用了 寄存器换名、动态调度、乱序执行等主流技术，在通用c p u 体系结构设计技术方面 达到国内领先和国际先进水平，在动态流水线的具体实现技术和硬件对系统安全性 的支持方面，有重要创新。2 0 0 1 年1 0 月1 0 日，由中国科学院主持召开了中科院计 算所重大知识创新项目“龙芯c p u 设计与验证系统”鉴定会，通过了在我国信息技 术发展历程中可载入史册的这项重大成果的技术鉴定。鉴定委员们对龙芯c p u 给予 了高度评价。龙芯是一种与国际上流行的m i p s 指令系统兼容的通用c p u 。用f p g a 芯片实现的龙芯验证c p u 采用了动态流水线结构，定点字长3 2 位，浮点字长6 4 位，片内含4 k b 指令c a c h e 和4 k b 数据c a c h e ，及4 8 项的t l b ，支持精确中断处 理。龙芯- i 号是中科院计算所下属神州龙芯公司2 0 0 3 年初推出的第一款可用于批量 生产的通用c p u ，其频率为2 6 6 m h z t 5 】嘲。 表3 1 网络计算机配置 规格主板采用4 层设计a t x 规格2 2 8 公分x 2 0 5 公分 c p u龙芯g o d s o n1 号，2 6 6 mm i p sc p u 芯片组 s i s 本地存储 t r a n s a n d3 2 md o m ( d i s ko nm e m o r y ) i d e4 0 p i n 接口 内存标准d i m m 插座s d r a m 、6 4 m 可扩充至2 5 6 m ； 声卡 内置符合a c 9 7 规范的音频编解码器，1 6 位4 4 1 k 立体声，l i n e - i n 和麦克风输出端 网卡内置r e a l t e k 8 1 3 91 0 1 0 0 m 自适应网络适配器，r j - 4 5 接口 显卡内置s i s 5 3 0 ，2 d 图形加速和视频解码加速，可实时满屏播放 m p e g l 视频流 显存4 m b 最高分辨率1 0 2 4 7 6 8 ，最高屏幕刷新率7 5 h z 扩展槽一条3 3 m h