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工作站

工作站,是指連接到網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)。在過去,工作站是指高性能的工程系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)系統(tǒng)。隨著臺(tái)式PC的功能變得越來越強(qiáng),這一術(shù)語現(xiàn)在通常是指連接到網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。
工作站
功能簡(jiǎn)介
由計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的外部設(shè)備以及成套的應(yīng)用軟件包所組成的信息處理系統(tǒng)。它能夠完成用戶交給的特定任務(wù),是推動(dòng)計(jì)算機(jī)普及應(yīng)用的有效方式。工作站應(yīng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,有直觀的便于人機(jī)交換信息的用戶接口,可以與計(jì)算機(jī)網(wǎng)相連,在更大的范圍內(nèi)互通信息,共享資源。工作站在編程、計(jì)算、文件書寫、存檔、通信等各方面給專業(yè)工作者以綜合的幫助。常見的工作站有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)工作站(或稱工程工作站),辦公自動(dòng)化(OA)工作站,圖像處理工作站等。不同任務(wù)的工作站有不同的硬件和軟件配置。例如,一個(gè)小型CAD工作站的典型硬件配置為:小型計(jì)算機(jī)(或高檔的微型計(jì)算機(jī)),帶有功能鍵的 CRT終端,光筆,平面繪圖儀,數(shù)字化儀,打印機(jī)等。軟件配置為:操作系統(tǒng),編譯程序,相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),二維和三維的繪圖軟件,以及成套的計(jì)算、分析軟件包。它可以完成用戶提交的各種機(jī)械的、電氣的設(shè)計(jì)任務(wù)。OA工作站的主要硬件配置為:微型計(jì)算機(jī),辦公用終端設(shè)備(如電傳打字機(jī)、交互式終端、

傳真機(jī)、激光打印機(jī)、智能復(fù)印機(jī)等),通信設(shè)施(如局部區(qū)域網(wǎng))、程控交換機(jī)、公用數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等)。軟件配置為:操作系統(tǒng),編譯程序,各種服務(wù)程序,通信軟件,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),電子郵件,文字處理軟件,表格處理軟件,各種編輯軟件以及專門業(yè)務(wù)活動(dòng)的軟件包,如人事管理、財(cái)務(wù)管理、行政事務(wù)管理等軟件,并配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。OA工作站的任務(wù)是完成各種辦公信息的處理。圖像處理工作站的主要硬件配置為:計(jì)算機(jī),圖像數(shù)字化設(shè)備(包括電子的、光學(xué)的或機(jī)電的掃描設(shè)備,數(shù)字化儀),圖像輸出設(shè)備,交互式圖像終端。軟件配置除了一般的系統(tǒng)軟件外還要有成套的圖像處理軟件包。它可以完成用戶提出的各種圖像處理任務(wù)。越來越多的計(jì)算機(jī)廠家在生產(chǎn)和銷售各種工作站。

具體分類
工作站根據(jù)軟、硬件平臺(tái)的不同,一般分為基于RISC(精簡(jiǎn)指令系統(tǒng))架構(gòu)的UNIX系統(tǒng)工作站和基于Windows、Intel的PC工作站。

UNIX工作站是一種高性能的專業(yè)工作站,具有強(qiáng)大的處理器(以前多采用RISC芯片)和優(yōu)化的內(nèi)存、I/O(輸入/輸出)、圖形子系統(tǒng),使用專有的處理器(Alpha、MIPS、Power等)、內(nèi)存以及圖形等硬件系統(tǒng),專有的UNIX操作系統(tǒng),針對(duì)特定硬件平臺(tái)的應(yīng)用軟件,彼此互不兼容。

PC工作站則是基于高性能的X86處理器之上,使用穩(wěn)定的WindowsNT及Windows2000、WINDOWSXP等操作系統(tǒng),采用符合專業(yè)圖形標(biāo)準(zhǔn)(OpenGL)的圖形系統(tǒng),

再加上高性能的存儲(chǔ)、I/O(輸入/輸出)、網(wǎng)絡(luò)等子系統(tǒng),來滿足專業(yè)軟件運(yùn)行的要求;以NT、WIN2000、XP為架構(gòu)的工作站采用的是標(biāo)準(zhǔn)、開放的系統(tǒng)平臺(tái),能最大程度的降低擁有成本。 根據(jù)體積和便攜性,工作站還可分為臺(tái)式工作站和移動(dòng)工作站。

臺(tái)式工作站類似于普通臺(tái)式電腦,體積較大,沒有便攜性可言,但性能強(qiáng)勁,適合專業(yè)用戶使用。移動(dòng)工作站其實(shí)就是一臺(tái)高性能的筆記本電腦。但其硬件配置和整體性能又比普通筆記本電腦高一個(gè)檔次。

適用機(jī)型是指該工作站配件所適用的具體機(jī)型系列或型號(hào)。不同的工作站標(biāo)配不同的硬件,工作站配件的兼容性問題雖然不像服務(wù)器那樣明顯,但從穩(wěn)定性和兼容性等角度考慮,通常還是需要使用特定的配件,這主要是由工作站的工作性質(zhì)決定的。

產(chǎn)品類型
產(chǎn)品類型:產(chǎn)品類型是指工作站配件的具體產(chǎn)品類型,例如顯卡、CPU、內(nèi)存、硬盤等。以下對(duì)其中的一些配件做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

顯卡:作為圖形工作站的主要組成部分,一塊性能強(qiáng)勁的3D專業(yè)顯卡的重要性,從某種意義上來說甚至超過了處理器。與針對(duì)游戲、娛樂市場(chǎng)為主的消費(fèi)類顯卡相比,3D專業(yè)顯卡主要面對(duì)的是3維動(dòng)畫(如3DSMax、Maya、Softimage|3D)、渲染(如LightScape、3DSVIZ)、CAD(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks)、模型設(shè)計(jì)(如Rhino)以及部分科學(xué)應(yīng)用等專業(yè)OpenGL應(yīng)用市場(chǎng)。對(duì)這部分圖形工作站用戶來說,它們所使用的硬件無論是速度、穩(wěn)定性還是軟件的兼容性都很重要。

用戶的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求使得3D專業(yè)顯卡從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)都必須達(dá)到極高的水準(zhǔn),加上用戶群的相對(duì)有限造成生產(chǎn)數(shù)量較少,以至于其總體成本的大幅上升也就不可避免了;與一般的消費(fèi)類顯卡相比3D專業(yè)顯卡的價(jià)格要高得多,達(dá)到了幾倍甚至十幾倍的差距。 與消費(fèi)類顯卡市場(chǎng)類似,3D專業(yè)顯卡市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也是日趨激烈,目前整個(gè)3D專業(yè)顯卡市場(chǎng)演變成了3DLABS、nVIDIA和ATI三足鼎立的局面。由于工作需求不同,工作站的顯卡與消費(fèi)類顯卡差別比較大,一塊在自己領(lǐng)域中出色的顯卡在另一個(gè)領(lǐng)域中可以表現(xiàn)得很差。不過,目前nVIDIA和ATI的趨勢(shì)是將娛樂級(jí)產(chǎn)品和專業(yè)級(jí)產(chǎn)品統(tǒng)一到幾乎完全相同的硬件架構(gòu)下,甚至是完全相同的芯片,由外圍電路和軟件控制到底是消費(fèi)類顯卡還是專業(yè)顯卡。

內(nèi)存:目前主流工作站的內(nèi)存為ECC內(nèi)存。ECC并非象常見的PC133,DDR400那樣是內(nèi)存的傳輸標(biāo)準(zhǔn),ECC內(nèi)存是具有錯(cuò)誤校驗(yàn)和糾錯(cuò)功能的內(nèi)存。ECC是ErrorCheckingandCorrecting的簡(jiǎn)稱,它也是通過在原來的數(shù)據(jù)位上額外增加數(shù)據(jù)位來實(shí)現(xiàn)的。如8位數(shù)據(jù),則需1位用于Parity(奇偶校驗(yàn))檢驗(yàn),5位用于ECC,這額外的5位是用來重建錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)的。當(dāng)數(shù)據(jù)的位數(shù)增加一倍,Parity也增加一倍,而ECC只需增加一位,所以當(dāng)數(shù)據(jù)為64位時(shí)所用的ECC和Parity位數(shù)相同(都為8)。在那些Parity只能檢測(cè)到錯(cuò)誤的地方,ECC可以糾正絕大多數(shù)錯(cuò)誤。若工作正常時(shí),你不會(huì)發(fā)覺你的數(shù)據(jù)出過錯(cuò),只有經(jīng)過內(nèi)存的糾錯(cuò)后,計(jì)算機(jī)的操作指令才可以繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)然在糾錯(cuò)時(shí)系統(tǒng)的性能有著明顯降低,不過這種糾錯(cuò)對(duì)服務(wù)器等應(yīng)用而言是十分重要的,ECC內(nèi)存的價(jià)格比普通內(nèi)存要昂貴許多。

CPU:傳統(tǒng)的工作站CPU一般為非Intel和AMD公司CPU,而使用RISC架構(gòu)處理器,比如PowerPC處理器、SPARC處理器、Alpha處理器等,相應(yīng)的操作系統(tǒng)一般為UNIX或者其他專門的操作系統(tǒng)。RISC是英文“ReducedInstructionSetComputing”的縮寫,中文意思是“精簡(jiǎn)指令集”。它是在CISC(ComplexInstructionSetComputer復(fù)雜指令集)指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,有人對(duì)CISC機(jī)進(jìn)行測(cè)試表明,

各種指令的使用頻度相當(dāng)懸殊,最常使用的是一些比較簡(jiǎn)單的指令,它們僅占指令總數(shù)的20%,但在程序中出現(xiàn)的頻度卻占80%。復(fù)雜的指令系統(tǒng)必然增加微處理器的復(fù)雜性,使處理器的研制時(shí)間長(zhǎng),成本高。并且復(fù)雜指令需要復(fù)雜的操作,必然會(huì)降低計(jì)算機(jī)的速度。基于上述原因,20世紀(jì)80年代RISC型CPU誕生了,相對(duì)于CISC型CPU,RISC型CPU不僅精簡(jiǎn)了指令系統(tǒng),還采用了一種叫做“超標(biāo)量和超流水線結(jié)構(gòu)”,大大增加了并行處理能力(并行處理并行處理是指一臺(tái)服務(wù)器有多個(gè)CPU同時(shí)處理。并行處理能夠大大提升服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理能力。部門級(jí)、企業(yè)級(jí)的服務(wù)器應(yīng)支持CPU并行處理技術(shù))。也就是說,架構(gòu)在同等頻率下,采用RISC架構(gòu)的CPU比CISC架構(gòu)的CPU性能高很多,這是由CPU的技術(shù)特征決定的。目前在中高檔工作站中普遍采用這一指令系統(tǒng)的CPU。RISC型CPU與Intel和AMD的CPU在軟件和硬件上都不兼容。 在工作站市場(chǎng)那高額利潤(rùn)的吸引下,Intel與Microsoft的Wintel聯(lián)盟終于開始進(jìn)軍這一領(lǐng)域,Intel依靠它的PentiumPro處理器配合Microsoft的WindowsNT操作系統(tǒng),在眾多的PC系統(tǒng)大廠的積極響應(yīng)下,逐漸占領(lǐng)了工作站的低端和部分中端市場(chǎng)。他們所使用的CPU為CISC構(gòu)架,CISC是英文“ComplexInstructionSetComputer”的縮寫,中文意思是“復(fù)雜指令集”,它是指英特爾生產(chǎn)的x86(intelCPU的一種命名規(guī)范)系列CPU及其兼容CPU(其他廠商如AMD,VIA等生產(chǎn)的CPU),它基于PC機(jī)(個(gè)人電腦)體系結(jié)構(gòu)。這種CPU一般都是32位的結(jié)構(gòu),所以我們也把它成為IA-32CPU。(IA:IntelArchitecture,Intel架構(gòu))。

硬盤:目前用于工作站系統(tǒng)的硬盤根據(jù)接口不同,主要有IDE(IntegratedDriveElectronics)硬盤、SCSI(SmallComputerSystemInterface)硬盤、FC(FiberChannel)接口硬盤以及SATA(SrialATA)硬盤。

工作站對(duì)硬盤的要求介于普通臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器之間,因此低端的工作站也可以使用和臺(tái)式機(jī)一樣的IDE或者SATA硬盤。而中高端的工作站會(huì)使用SCSI硬盤。

應(yīng)用領(lǐng)域
一般來講,工作站主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域:

1、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造CAD/CAM:這一領(lǐng)域被視為工作站的傳統(tǒng)領(lǐng)域。采用CAD/CAM技術(shù)可大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,同時(shí)又降低了高技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)難度,提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。在CAD領(lǐng)域,大到一幢樓房小到一個(gè)零部件,圖形工作站都以其直觀化、高精度、高效率顯示出強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2、動(dòng)畫設(shè)計(jì):用戶群主要是電視臺(tái)、廣告公司、影視制作公司、游戲軟件開發(fā)公司、室內(nèi)裝飾公司。電視臺(tái)利用圖形工作站進(jìn)行各個(gè)電視欄目的片頭動(dòng)畫制作;而廣告公司則用它制作廣告節(jié)目的動(dòng)畫場(chǎng)面;影視制作公司將其用于電腦特技制作;游戲軟件公司將其作為開發(fā)平臺(tái);室內(nèi)裝飾公司不僅利用圖形工作站進(jìn)行設(shè)計(jì),而且可以讓用戶在裝修之前就能看到其裝修后的三維仿真效果圖。

3、GIS地理信息系統(tǒng):它所面向的客戶群主要是城市規(guī)劃單位、環(huán)保部門、地理地質(zhì)勘測(cè)院、研究所等。他們通常是用圖形工作站來運(yùn)行GIS軟件。它使用戶可以實(shí)時(shí)的、直觀的了解項(xiàng)目地點(diǎn)及周圍設(shè)施的詳情,如路燈柱、地下排水管線等。這些大數(shù)據(jù)量的作業(yè)也只有在具有專業(yè)圖形處理能力的工作站上才能高效率地運(yùn)行。

4、平面圖像處理:它是應(yīng)用普及程度較高的行業(yè)。用戶通常是以圖形工作站為硬件平臺(tái),以PhotoShop、CorelDraw等軟件為操作工具,致力于圖片影像處理、廣告及宣傳彩頁設(shè)計(jì)、包裝設(shè)計(jì)、紡織品圖案設(shè)計(jì)等。

5、模擬仿真:在軍事領(lǐng)域,模擬仿真技術(shù)是訓(xùn)練戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員、坦克駕駛員以及模擬海上航行的有效手段;在科研開發(fā)領(lǐng)域,它使設(shè)計(jì)者在制作樣機(jī)之前,就可以在圖形工作站上進(jìn)行仿真運(yùn)行,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。

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