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释义
工作站,英文名称为Workstation,是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础,主要面向专业应用领域,具备强大的数据运算与图形、图像处理能力,为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。
工作站是一种高档的微型计算机,通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器,并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。
分类
工作站根据软、硬件平台的不同,一般分为基于RISC(精简指令系统)架构的UNIX系统工作站和基于Windows、Intel的PC工作站。
UNIX工作站是一种高性能的专业工作站,具有强大的处理器(以前多采用RISC芯片)和优化的内存、I/O(输入/输出)、图形子系统,使用专有的处理器(Alpha、MIPS、Power等)、内存以及图形等硬件系统,专有的UNIX操作系统,针对特定硬件平台的应用软件,彼此互不兼容。
PC工作站则是基于高性能的X86处理器之上,使用稳定的Linux、Mac OS、Windows NT及Windows2000、WINDOWS XP等操作系统,采用符合专业图形标准(OpenGL)的图形系统,再加上高性能的存储、I/O(输入/输出)、网络等子系统,来满足专业软件运行的要求;以Linux为架构的工作站采用的是标准、开放的系统平台,能最大程度的降低拥有成本──你甚至可以免费使用Linux系统及基于Linux系统的开源软件;以Mac OS和Windows为架构的工作站采用的是标准、闭源的系统平台,拥有成本十分高昂。
另外,根据体积和便携性,工作站还可分为台式工作站和移动工作站。
台式工作站类似于普通台式电脑,体积较大,没有便携性可言,但性能强劲,适合专业用户使用。移动工作站其实就是一台高性能的笔记本电脑。但其硬件配置和整体性能又比普通笔记本电脑高一个档次。
适用机型是指该工作站配件所适用的具体机型系列或型号。不同的工作站标配不同的硬件,工作站配件的兼容性问题虽然不像服务器那样明显,但从稳定性和兼容性等角度考虑,通常还是需要使用特定的配件,这主要是由工作站的工作性质决定的。
产品类型
产品类型:产品类型是指工作站配件的具体产品类型,例如显卡、CPU、内存、硬盘等。以下对其中的一些配件做一个简单介绍。
显卡:作为图形工作站的主要组成部分,一块性能强劲的3D专业显卡的重要性,从某种意义上来说甚至超过了处理器。与针对游戏、娱乐市场为主的消费类显卡相比,3D专业显卡主要面对的是3维动画(如3DS Max、Maya、Softimage|3D)、渲染(如LightScape、3DS VIZ)、CAD(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks)、模型设计(如Rhino)以及部分科学应用等专业OpenGL应用市场。对这部分图形工作站用户来说,它们所使用的硬件无论是速度、稳定性还是软件的兼容性都很重要。用户的高标准、严要求使得3D专业显卡从设计到生产都必须达到极高的水准,加上用户群的相对有限造成生产数量较少,以至于其总体成本的大幅上升也就不可避免了;与一般的消费类显卡相比3D专业显卡的价格要高得多,达到了几倍甚至十几倍的差距。
与消费类显卡市场类似,3D专业显卡市场的竞争也是日趋激烈,目前整个3D专业显卡市场演变成了3DLabs 、nVIDIA和ATI三足鼎立的局面。由于工作需求不同,工作站的显卡与消费类显卡差别比较大,一块在自己领域中出色的显卡在另一个领域中可以表现得很差。不过,目前nVIDIA和ATI的趋势是将娱乐级产品和专业级产品统一到几乎完全相同的硬件架构下,甚至是完全相同的芯片,由外围电路和软件控制到底是消费类显卡还是专业显卡。
内存:目前主流工作站的内存为ECC内存。ECC并非象常见的PC133,DDR400那样是内存的传输标准,ECC内存是具有错误校验和纠错功能的内存。ECC是Error Checking and Correcting的简称,它也是通过在原来的数据位上额外增加数据位来实现的。如8位数据,则需1位用于Parity(奇偶校验)检验,5位用于ECC,这额外的5位是用来重建错误的数据的。当数据的位数增加一倍,Parity也增加一倍,而ECC只需增加一位,所以当数据为64位时所用的ECC和Parity位数相同(都为8)。在那些Parity只能检测到错误的地方,ECC可以纠正绝大多数错误。若工作正常时,你不会发觉你的数据出过错,只有经过内存的纠错后,计算机的操作指令才可以继续执行。当然在纠错时系统的性能有着明显降低,不过这种纠错对服务器等应用而言是十分重要的,ECC内存的价格比普通内存要昂贵许多。
CPU:传统的工作站CPU一般为非Intel和AMD公司CPU,而使用RISC架构处理器,比如PowerPC处理器、SPARC处理器、Alpha处理器等,相应的操作系统一般为UNIX或者其他专门的操作系统。RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写,中文意思是“精简指令集”。它是在CISC(Complex Instruction Set Computer复杂指令集)指令系统基础上发展起来的,有人对CISC机进行测试表明,各种指令的使用频度相当悬殊,最常使用的是一些比较简单的指令,它们仅占指令总数的20%,但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,使处理器的研制时间长,成本高。并且复杂指令需要复杂的操作,必然会降低计算机的速度。基于上述原因,20世纪80年代RISC型CPU诞生了,相对于CISC型CPU ,RISC型CPU不仅精简了指令系统,还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力(并行处理并行处理是指一台服务器有多个CPU同时处理。并行处理能够大大提升服务器的数据处理能力。部门级、企业级的服务器应支持CPU并行处理技术)。也就是说,架构在同等频率下,采用RISC架构的CPU比CISC架构的CPU性能高很多,这是由CPU的技术特征决定的。目前在中高档工作站中普遍采用这一指令系统的CPU。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。
在工作站市场那高额利润的吸引下,Intel与Microsoft的Wintel联盟终于开始进军这一领域,Intel依靠它的Pentium Pro处理器配合Microsoft的Windows NT操作系统,在众多的PC系统大厂的积极响应下,逐渐占领了工作站的低端和部分中端市场。他们所使用的CPU为CISC构架,CISC是英文“Complex Instruction Set Computer”的缩写,中文意思是“复杂指令集”,它是指英特尔生产的x86(intel CPU的一种命名规范)系列CPU及其兼容CPU(其他厂商如AMD,VIA等生产的CPU),它基于PC机(个人电脑)体系结构。这种CPU一般都是32位的结构,所以我们也把它成为IA-32 CPU。(IA: Intel Architecture,Intel架构)。
硬盘:目前用于工作站系统的硬盘根据接口不同,主要有IDE(Integrated Drive Electronics)硬盘、scsi(Small Computer System Interface)硬盘、FC(Fiber Channel)接口硬盘以及SATA(Serial ATA)硬盘。
工作站对硬盘的要求介于普通台式机和服务器之间,因此低端的工作站也可以使用和台式机一样的IDE或者SATA硬盘。而中高端的工作站会使用SCSI硬盘。
应用领域
一般来讲,工作站主要应用在以下领域:
(1)计算机辅助设计及制造CAD/CAM:这一领域被视为工作站的传统领域。采用CAD/CAM技术可大大缩短产品开发周期,同时又降低了高技术产品的开发难度,提高产品的设计质量。在CAD领域,大到一幢楼房小到一个零部件,图形工作站都以其直观化、高精度、高效率显示出强有力的竞争优势。
(2) 动画设计:用户群主要是电视台、广告公司、影视制作公司、游戏软件开发公司、室内装饰公司。电视台利用图形工作站进行各个电视栏目的片头动画制作;而广告公司则用它制作广告节目的动画场面;影视制作公司将其用于电脑特技制作;游戏软件公司将其作为开发平台;室内装饰公司不仅利用图形工作站进行设计,而且可以让用户在装修之前就能看到其装修后的三维仿真效果图。
(3)GIS地理信息系统:它所面向的客户群主要是城市规划单位、环保部门、地理地质勘测院、研究所等。他们通常是用图形工作站来运行GIS软件。它使用户可以实时的、直观的了解项目地点及周围设施的详情,如路灯柱、地下排水管线等。这些大数据量的作业也只有在具有专业图形处理能力的工作站上才能高效率地运行。
(4) 平面图像处理:它是应用普及程度较高的行业。用户通常是以图形工作站为硬件平台,以PhotoShop、CorelDraw等软件为操作工具,致力于图片影像处理、广告及宣传彩页设计、包装设计、纺织品图案设计等。
(5) 模拟仿真:在军事领域,模拟仿真技术是训练战斗机驾驶员、坦克驾驶员以及模拟海上航行的有效手段;在科研开发领域,它使设计者在制作样机之前,就可以在图形工作站上进行仿真运行,及时发现问题,对设计进行修改。
目前,许多厂商都推出了适合不同用户群体的工作站,比如IBM、DELL(戴尔)、HP(惠普)等。
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