Stație de lucru - Workstation
O stație de lucru este un computer special conceput pentru aplicații tehnice sau științifice . Destinate în primul rând să fie utilizate de o singură persoană la un moment dat, acestea sunt conectate în mod obișnuit la o rețea locală și rulează sisteme de operare multi-utilizator . Termenul stație de lucru a fost, de asemenea, utilizat în mod vag pentru a se referi la orice, de la un terminal de computer mainframe la un PC conectat la o rețea , dar cea mai comună formă se referă la clasa de hardware oferită de mai multe companii actuale și defuncte, cum ar fi Sun Microsystems , Silicon Graphics , Apollo Computer , DEC , HP , NeXT și IBM, care au deschis ușa revoluției animației grafice 3D de la sfârșitul anilor '90.
Stațiile de lucru oferă performanțe mai mari decât computerele personale obișnuite , în special în ceea ce privește procesorul și grafica , capacitatea de memorie și capacitatea de multitasking. Stațiile de lucru sunt optimizate pentru vizualizarea și manipularea diferitelor tipuri de date complexe, cum ar fi proiectarea mecanică 3D, simulări de inginerie (de exemplu, dinamica de calcul a fluidelor ), animația și redarea imaginilor și graficele matematice. De obicei, factorul de formă este cel al unui computer desktop , constă dintr-un afișaj de înaltă rezoluție, o tastatură și un mouse la minimum, dar oferă și mai multe afișaje, tablete grafice , șoareci 3D (dispozitive pentru manipularea obiectelor 3D și navigarea scenelor), Stațiile de lucru au fost primul segment al pieței computerelor care a prezentat accesorii avansate și instrumente de colaborare .
Capacitățile crescânde ale computerelor de masă de la sfârșitul anilor 1990 au estompat liniile dintre computere și stațiile de lucru tehnice / științifice. Stațiile de lucru tipice foloseau anterior hardware proprietar care le făcea distincte de PC-uri; de exemplu, IBM a folosit procesoare bazate pe RISC pentru stațiile sale de lucru și procesoare Intel x86 pentru computerele sale de afaceri / consumatori în anii 1990 și 2000. Cu toate acestea, la începutul anilor 2000, această diferență a dispărut în mare măsură, deoarece stațiile de lucru utilizează acum hardware extrem de comodizat, dominat de furnizori mari de PC-uri, cum ar fi Dell , Hewlett-Packard (mai târziu HP Inc. și Hewlett Packard Enterprise ) și Fujitsu , care vând sisteme Microsoft Windows sau Linux . rulează pe procesoare x86-64 .
Istorie
Origini și dezvoltare
Poate că primul computer care s-ar putea califica drept „stație de lucru” a fost IBM 1620 , un mic computer științific conceput pentru a fi utilizat interactiv de o singură persoană care stă la consolă. A fost introdus în 1960. O caracteristică particulară a mașinii a fost că nu avea circuite aritmetice reale. Pentru a efectua adăugarea, a fost nevoie de un tabel rezident în memorie cu reguli de adăugare zecimală. Acest lucru a economisit costul circuitelor logice, permițând IBM să-l facă ieftin. Mașina a fost denumită cod CADET și a fost închiriată inițial pentru 1000 USD pe lună.
În 1965, IBM a introdus computerul științific IBM 1130 , care a fost menit ca succesor al anului 1620. Ambele sisteme au venit cu capacitatea de a rula programe scrise în Fortran și în alte limbi. Atât modelul 1620, cât și modelul 1130 au fost încorporate în dulapuri de dimensiuni de birou. Ambele erau disponibile cu unități de disc suplimentare, imprimante și atât I / O cu bandă de hârtie, cât și cu card perforat. O mașină de scris consolă pentru interacțiunea directă era standard pe fiecare.
Primele exemple de stații de lucru erau în general minicomputere dedicate ; un sistem conceput pentru a sprijini un număr de utilizatori ar fi în schimb rezervat exclusiv unei singure persoane. Un exemplu notabil a fost PDP-8 de la Digital Equipment Corporation , considerat a fi primul minicomputer comercial.
La mașinile Lisp dezvoltat la MIT la începutul anilor 1970 pionier unele dintre principiile de calculator statie de lucru, așa cum au fost de înaltă performanță, în rețea, sisteme cu un singur utilizator destinate utilizării puternic interactiv. Lisp Machines au fost comercializate începând cu 1980 de companii precum Symbolics , Lisp Machines , Texas Instruments ( TI Explorer ) și Xerox ( stațiile de lucru Interlisp-D ). Primul computer conceput pentru un singur utilizator, cu facilități grafice de înaltă rezoluție (și deci o stație de lucru în sensul modern al termenului) a fost Xerox Alto dezvoltat la Xerox PARC în 1973. Alte stații de lucru timpurii includ Terak 8510 / a ( 1977), Three Rivers PERQ (1979) și ulterior Xerox Star (1981).
Popularitatea anilor 1980 crește
La începutul anilor 1980, odată cu apariția microprocesoarelor pe 32 de biți , cum ar fi Motorola 68000 , au apărut un număr de noi participanți în acest domeniu, inclusiv Apollo Computer și Sun Microsystems , care au creat stații de lucru Unix bazate pe acest procesor. Între timp, DARPA e VLSI Proiectul a creat mai multe produse grafice spinoff , precum și, în special SGI 3130 , și Silicon Graphics "gamă de mașini care au urmat. Nu a fost neobișnuit să se diferențieze piața țintă pentru produse, Sun și Apollo fiind considerate stații de lucru în rețea , în timp ce mașinile SGI erau stații de lucru grafice . Pe măsură ce microprocesoarele RISC au devenit disponibile la mijlocul anilor 1980, acestea au fost adoptate de mulți furnizori de stații de lucru.
Stațiile de lucru au avut tendința de a fi foarte scumpe, de obicei de câteva ori mai mari decât un computer standard și uneori costă la fel de mult ca o mașină nouă . Cu toate acestea, minicomputerele costă uneori la fel de mult ca o casă. Cheltuielile mari provin de obicei de la utilizarea unor componente mai costisitoare care funcționau mai repede decât cele găsite în magazinul local de calculatoare, precum și de includerea caracteristicilor care nu se găsesc în computerele din acea vreme, cum ar fi rețeaua de mare viteză și grafica sofisticată. De asemenea, producătorii de stații de lucru tind să adopte o abordare „echilibrată” în ceea ce privește proiectarea sistemului, asigurându-se că evită blocajele, astfel încât datele să poată circula fără obstacole între numeroasele subsisteme diferite dintr-un computer. În plus, stațiile de lucru, având în vedere natura lor mai specializată, tind să aibă marje de profit mai mari decât PC-urile bazate pe marfă .
Sistemele care ies din companiile de stații de lucru dispun adesea de sisteme de stocare pe disc SCSI sau Fibre Channel , acceleratoare 3D high-end , procesoare simple sau multiple pe 64 de biți , cantități mari de RAM și răcire bine concepută. În plus, companiile care produc produsele tind să aibă planuri complete de reparații / înlocuire. Pe măsură ce distincția dintre stația de lucru și PC se estompează, totuși, producătorii de stații de lucru au folosit din ce în ce mai multe componente pentru PC și soluții grafice, mai degrabă decât hardware sau software proprietar. Unele stații de lucru „low-cost” sunt încă scumpe conform standardelor PC-ului, dar oferă compatibilitate binară cu stații de lucru de ultimă generație și servere realizate de același furnizor. Acest lucru permite dezvoltarea software-ului să aibă loc pe mașini desktop cu costuri reduse (în raport cu serverul).
Stații de lucru grafice
Stațiile de lucru pentru grafică (de exemplu, mașini de la Silicon Graphics ) sunt livrate adesea cu acceleratoare grafice .
Clienți subțiri și terminale X
Au existat mai multe încercări de a produce o mașină de tip stație de lucru special pentru cel mai mic preț posibil, spre deosebire de performanță. O abordare este de a elimina spațiul de stocare local și de a reduce aparatul la procesor, tastatură, mouse și ecran. În unele cazuri, aceste noduri fără disc ar rula în continuare un sistem de operare tradițional și ar efectua calcule la nivel local, cu stocare pe un server la distanță . Aceste abordări sunt destinate nu doar reducerii costului inițial de achiziție a sistemului, ci reducerea costului total de proprietate prin reducerea cantității de administrare necesare pentru fiecare utilizator.
Această abordare a fost de fapt încercată mai întâi ca înlocuitor pentru computerele din aplicațiile de productivitate de birou, 3Station by 3Com fiind un exemplu timpuriu; în anii 1990, terminalele X au îndeplinit un rol similar pentru calculul tehnic. Sun a introdus, de asemenea, „ clienți subțiri ”, în special linia sa de produse Sun Ray . Cu toate acestea, stațiile de lucru tradiționale și computerele continuă să scadă în preț, ceea ce tinde să scadă piața produselor de acest tip.
„Computer 3M”
La începutul anilor 1980, o stație de lucru de ultimă generație trebuia să îndeplinească cele trei doamne . Așa-numitul „ computer 3M ” avea un M egabyte de memorie, un afișaj M egapixel (aproximativ 1000 × 1000) și un calcul „ M egaFLOPS ” performanță (cel puțin un milion de operații în virgulă mobilă pe secundă). Oricât de limitat pare acest lucru astăzi, era cel puțin un ordin de mărime dincolo de capacitatea computerului personal al vremii; computerul personal IBM original din 1981 avea memorie de 16 KB, un afișaj doar text și performanță în virgulă mobilă în jur de 1 kiloFLOPS (30 kiloFLOPS cu coprocesorul matematic 8087 opțional). Alte caracteristici de dorit care nu se găseau în computerele desktop la acel moment includ rețelele, accelerarea grafică și magistralele de date interne și periferice de mare viteză.
Un alt obiectiv a fost de a reduce prețul pentru un astfel de sistem sub un „ M egapenny”, adică mai puțin de 10.000 $; acest lucru nu a fost realizat până la sfârșitul anilor 1980, deși multe stații de lucru, în special gama medie sau high-end, costă încă de la 15.000 la 100.000 USD și peste la începutul până la mijlocul anilor 1990.
Tendințe care duc la declin
Adoptarea mai răspândită a acestor tehnologii în PC-urile de masă a fost un factor direct în declinul stației de lucru ca segment de piață separat:
- De înaltă performanță CPU : în timp ce RISC în zilele sale timpurii (începutul anilor 1980) a oferit aproximativ o îmbunătățire a performanței ordin-de-magnitudine de peste CISC procesoare de costuri comparabile, o familie special de procesoare CISC, Intel e x86 , au avut întotdeauna marginea în piață cota și economiile de scară pe care aceasta le implica. Până la mijlocul anilor 1990, unele procesoare x86 obținuseră performanțe pe o paritate cu RISC în unele domenii, cum ar fi performanța întreagă (deși cu prețul unei complexități mai mari a cipurilor), relegând-o pe cea din urmă pe piețe și mai high-end. .
- Suport hardware pentru operații în virgulă mobilă : opțional pe computerul original IBM; a rămas pe un cip separat pentru sistemele Intel până la procesorul 80486DX . Chiar și atunci, performanța în virgulă mobilă x86 a continuat să rămână în urma celorlalte procesoare din cauza limitărilor arhitecturii sale. Astăzi chiar și PC-urile cu prețuri reduse au acum performanțe în gama gigaFLOPS.
- Configurații mari de memorie: computerele (adică compatibile IBM) au fost inițial limitate la o capacitate de memorie de 640 KB (fără a lua în considerare „memoria extinsă” comutată de bancă ) până la introducerea procesorului 80286 în 1982 ; stațiile de lucru timpurii au oferit acces la mai mulți megabyți de memorie. Chiar și după ce computerele au depășit limita de 640 KB cu 80286, au fost necesare tehnici speciale de programare pentru a aborda cantități semnificative de memorie până la 80386, spre deosebire de alte procesoare pe 32 de biți, cum ar fi SPARC, care au oferit acces direct la aproape întreaga lor adresă de memorie de 4 GB gamă. Stațiile de lucru pe 64 de biți și serverele care acceptă o gamă de adrese mult peste 4 GB au fost disponibile de la începutul anilor 1990, o tehnologie care abia a început să apară pe piața desktop-ului și serverelor PC-urilor la mijlocul anilor 2000.
- Sistem de operare : stațiile de lucru timpurii au rulat sistemul de operare Unix (OS), o variantă similară Unix sau un sistem de operare echivalent fără legătură, cum ar fi VMS . CPU-urile de pe vremuri aveau limitări în ceea ce privește capacitatea de memorie și protecția accesului la memorie , făcându-le improprii pentru a rula sisteme de operare de această sofisticare, dar și aceasta a început să se schimbe la sfârșitul anilor 1980 ca PC-uri cu 32-bit 80386 cu MMU-uri paginate integrate a devenit pe scară largă accesibilă.
- De mare viteză de rețea (10 Mbit / s sau mai bine): interfețe de rețea 10 Mbit / s au fost disponibile în mod obișnuit pentru PC - uri de către începutul anilor 1990, cu toate că până la acea dată stațiile de lucru au fost urmăresc chiar mai mari viteze de rețea, se deplasează la 100 Mbit / s, 1 Gbit / s și 10 Gbit / s. Cu toate acestea, economiile de scară și cererea de rețele de mare viteză chiar și în domeniile non-tehnice au scăzut dramatic timpul necesar pentru ca noile tehnologii de rețea să atingă punctele de preț ale mărfurilor.
- Ecranele mari (de la 17 la 21 inci) cu rezoluții ridicate și o rată de reîmprospătare ridicată, rare în rândul computerelor la sfârșitul anilor 1980 și începutul anilor 1990, dar au devenit obișnuite în rândul computerelor la sfârșitul anilor '90.
- Hardware grafic 3D de înaltă performanță pentru proiectare asistată de computer (CAD) și animație pentru imagini generate de computer (CGI): deși acest lucru este din ce în ce mai popular pe piața computerelor de la mijlocul până la sfârșitul anilor 1990, în mare parte condus de jocurile pe computer. Pentru Nvidia , integrarea hardware-ului de transformare și iluminare în GPU-ul în sine a stabilit GeForce 256 în afară de acceleratoarele 3D mai vechi care se bazau pe CPU pentru a efectua aceste calcule (cunoscute și sub numele de transformare și iluminare software). Această reducere a complexității soluției grafice 3D a adus costul unui astfel de hardware la un nivel scăzut și a făcut-o accesibilă plăcilor grafice ieftine pentru consumatori , în loc să fie limitată la nișa anterioară, costisitoare, orientată profesional, concepută pentru proiectarea asistată de computer (CAD). Motorul T&L al NV10 a permis, de asemenea, Nvidia să intre pe piața CAD pentru prima dată, cu linia Quadro care folosește aceleași cipuri de siliciu ca și cardurile GeForce, dar are suport pentru șofer și certificări diferite adaptate cerințelor unice ale aplicațiilor CAD. Cu toate acestea, utilizatorii ar putea modifica softul GeForce astfel încât să poată îndeplini multe dintre sarcinile destinate mult mai scumpului Quadro.
- Stocare de date de înaltă performanță / capacitate mare: stațiile de lucru timpurii au avut tendința de a utiliza interfețe de disc proprietare până la apariția standardului SCSI la mijlocul anilor 1980. Deși interfețele SCSI au devenit în curând disponibile pentru PC-uri, acestea erau relativ scumpe și tindeau să fie limitate de viteza magistralei periferice ISA a PC-ului (deși SCSI a devenit standard pe Apple Macintosh ). SCSI este o interfață avansată a controlerului, care este deosebit de bună atunci când discul trebuie să facă față mai multor cereri simultan. Acest lucru îl face adecvat pentru utilizare pe servere, dar beneficiile sale pentru computerele desktop care rulează în mare parte sisteme de operare pentru un singur utilizator sunt mai puțin clare. În zilele noastre, cu sistemele desktop care capătă mai multe capabilități multi-utilizator, noua interfață de disc la alegere este Serial ATA , care are un randament comparabil cu SCSI, dar la un cost mai mic.
- Componente extrem de fiabile: împreună cu mai multe procesoare cu memorie cache mai mare și cu corectarea erorilor, aceasta poate rămâne astăzi caracteristica distinctivă a unei stații de lucru. Deși majoritatea tehnologiilor implementate în stațiile de lucru moderne sunt, de asemenea, disponibile la un cost mai mic pentru piața consumatorilor, găsirea unor componente bune și asigurarea faptului că funcționează compatibil între ele este o mare provocare în construirea stațiilor de lucru. Deoarece stațiile de lucru sunt proiectate pentru sarcini de ultimă generație, cum ar fi prognoza meteo, redarea videoclipurilor și proiectarea jocurilor, este de la sine înțeles că aceste sisteme trebuie să funcționeze sub încărcare completă, non-stop timp de câteva ore sau chiar zile fără probleme. Orice componente disponibile la raft pot fi utilizate pentru a construi o stație de lucru, dar fiabilitatea acestor componente în condiții atât de riguroase este incertă. Din acest motiv, aproape nici o stație de lucru nu este construită de client, ci este achiziționată de la un furnizor precum Hewlett-Packard / HP Inc. , Fujitsu , IBM / Lenovo , Sun Microsystems , SGI , Apple sau Dell .
- Integrare strânsă între sistemul de operare și hardware: furnizorii de stații de lucru ambele proiectează hardware-ul și mențin varianta de sistem de operare Unix care rulează pe acesta. Acest lucru permite testări mult mai riguroase decât este posibil cu un sistem de operare precum Windows. Windows cere ca furnizorii de hardware terți să scrie drivere hardware compatibile, care să fie stabile și fiabile. De asemenea, o variație minoră a calității hardware, cum ar fi sincronizarea sau calitatea construcției, poate afecta fiabilitatea mașinii generale. Furnizorii de stații de lucru sunt capabili să asigure atât calitatea hardware-ului, cât și stabilitatea driverelor sistemului de operare prin validarea acestor lucruri în interior, ceea ce duce la o mașină, în general, mult mai fiabilă și mai stabilă.
Locul pe piață
.jpeg)
De la începutul mileniului, definiția „stației de lucru” s-a estompat într-o oarecare măsură. Multe dintre componentele utilizate în „stațiile de lucru” de nivel inferior sunt acum aceleași cu cele utilizate pe piața de consum, iar diferența de preț între stația de lucru de nivel inferior și PC-urile de consum poate fi mai îngustă decât era odinioară (și în anumite cazuri în piața de consum high-end, cum ar fi piața de jocuri „entuziastă”, poate fi dificil să se spună ce se califică drept „computer desktop” și „stație de lucru”). Într-un alt caz, placa grafică Nvidia GeForce 256 a generat Quadro , care avea același GPU, dar suport pentru driver diferit și certificări adaptate cerințelor unice ale aplicațiilor CAD și comercializate la un preț mult mai ridicat, așa că mulți au luat în considerare utilizarea GeForce ca cardul stației de lucru „săracului”, deoarece hardware-ul era în mare măsură capabil, plus ar putea fi modificat pentru a debloca caracteristici nominal exclusiv pentru Quadro.
Stațiile de lucru au fost în mod obișnuit motoarele avansurilor în tehnologia CPU. Deși atât desktop-ul consumatorului, cât și stația de lucru beneficiază de procesoare concepute în jurul conceptului multicore (în esență, procesoare multiple pe o matriță , a cărei aplicație IBM POWER4 a fost un pionier), stațiile de lucru moderne folosesc de obicei mai multe procesoare multicore, memorie de corectare a erorilor și mult memorii cache mai mari decât cele găsite pe procesoarele „la nivel de consumator”. O astfel de putere și fiabilitate nu sunt necesare în mod normal pe un computer desktop general. Plăcile de procesor IBM bazate pe POWER și plăcile de procesare Intel Xeon la nivel de stație de lucru, de exemplu, au mai multe procesoare, mai multe cache on-die și memorie ECC, care sunt caracteristici mai potrivite pentru crearea de conținut, inginerie și lucrări științifice exigente decât la computerul desktop general.
Unele stații de lucru sunt concepute pentru a fi utilizate cu o singură aplicație specifică, cum ar fi AutoCAD , Avid Xpress Studio HD , 3D Studio Max etc. Pentru a asigura compatibilitatea cu software-ul, cumpărătorii solicită de obicei un certificat de la furnizorul de software. Procesul de certificare face ca prețul stației de lucru să crească cu câteva crestături, dar în scopuri profesionale, fiabilitatea poate fi mai importantă decât costul inițial de achiziție.
Piața actuală a stațiilor de lucru
Declinul stațiilor de lucru bazate pe RISC
Până în ianuarie 2009, toate liniile de produse pentru stații de lucru bazate pe RISC au fost întrerupte:
- SGI a încheiat disponibilitatea generală a stațiilor sale de lucru SGI Fuel și SGI Tezro, bazate pe MIPS, în decembrie 2006.
- Hewlett-Packard a retras de pe piață ultimele sale produse desktop HP 9000 PA-RISC de pe piață în ianuarie 2008.
- Sun Microsystems a anunțat sfârșitul vieții pentru ultimele stații de lucru Sun Ultra SPARC în octombrie 2008.
- IBM a retras IntelliStation POWER pe 2 ianuarie 2009.
La începutul anului 2018 s-a reintrodus stațiile de lucru bazate pe RISC disponibile comercial sub forma unei serii de sisteme bazate pe IBM POWER9 de către Raptor Computing Systems .
Treceți la stațiile de lucru x86-64
Piața actuală a stațiilor de lucru folosește microprocesoare x86-64. Sistemele de operare disponibile pentru aceste platforme includ Microsoft Windows , FreeBSD , diverse distribuții Linux , Apple macOS (cunoscut anterior ca OS X) și Oracle Solaris . Unii furnizori comercializează, de asemenea, sisteme mono-socket de marfă ca stații de lucru.
Trei tipuri de produse sunt comercializate sub umbrela stației de lucru:
- Sisteme blade de stații de lucru (IBM HC10 sau Hewlett-Packard xw460c. Sun Visualization System este asemănător cu aceste soluții)
- Stație de lucru ultra high-end ( SGI Virtu VS3xx)
- Sisteme Deskside care conțin procesoare și chipset-uri de clasă server pe plăci de bază mari de clasă server cu RAM de ultimă generație (stații de lucru HP seria Z și stații de lucru Fujitsu CELSIUS)
Definiția stației de lucru
Un segment semnificativ al pieței desktop-urilor sunt calculatoarele care se așteaptă să funcționeze ca stații de lucru, dar folosind sisteme de operare și componente ale computerului. Producătorii de componente își vor segmenta deseori linia de produse și vor comercializa componente premium care sunt funcțional similare cu modelele mai ieftine „de consum”, dar care prezintă un nivel mai ridicat de robustețe sau performanță.
Un computer din clasa stațiilor de lucru poate avea unele dintre următoarele caracteristici:
- Suport pentru memoria ECC
- Număr mai mare de prize de memorie care utilizează module înregistrate (tamponate)
- Socluri multiple pentru procesor, procesoare puternice
- Afișaje multiple
- Rulați un sistem de operare fiabil cu funcții avansate
- Placă grafică de înaltă performanță fiabilă
Vezi si
- Lista producătorilor de sisteme informatice
- Stație de lucru muzicală
- Supercomputer personal
- Software grafic la distanță