Arbejdsstation - Workstation
En arbejdsstation er en særlig computer designet til tekniske eller videnskabelige applikationer. De er primært beregnet til at blive brugt af én person ad gangen, de er normalt forbundet til et lokalt netværk og kører operativsystemer til flere brugere . Begrebet arbejdsstation er også blevet brugt løst til at henvise til alt fra en mainframe -computerterminal til en pc, der er forbundet til et netværk , men den mest almindelige form refererer til hardwareklassen, der tilbydes af flere nuværende og nedlagte virksomheder som Sun Microsystems , Silicon Graphics , Apollo Computer , DEC , HP , NeXT og IBM, som åbnede døren for 3D -grafisk animationsrevolution i slutningen af 1990'erne.
Arbejdsstationer tilbyder højere ydeevne end almindelige personlige computere , især med hensyn til CPU og grafik , hukommelseskapacitet og multitasking -kapacitet. Arbejdsstationer er optimeret til visualisering og manipulation af forskellige typer komplekse data såsom 3D mekanisk design, ingeniørsimuleringer (f.eks. Beregningsvæskedynamik ), animation og gengivelse af billeder og matematiske plots. Typisk er formfaktoren den for en stationær computer , består af et skærm i høj opløsning, et tastatur og en mus som minimum, men tilbyder også flere skærme, grafiske tablets , 3D -mus (enheder til manipulation af 3D -objekter og navigation i scener), etc. Arbejdsstationer var det første segment på computermarkedet, der præsenterede avanceret tilbehør og samarbejdsværktøjer .
De stigende muligheder for almindelige pc'er i slutningen af 1990'erne har sløret grænserne mellem pc'er og tekniske/videnskabelige arbejdsstationer. Typiske arbejdsstationer har tidligere brugt proprietær hardware, der adskiller dem fra pc'er; for eksempel brugte IBM RISC -baserede CPU'er til sine arbejdsstationer og Intel x86 CPU'er til sine forretnings-/forbruger -pc'er i løbet af 1990'erne og 2000'erne. Imidlertid forsvandt denne forskel i begyndelsen af 2000'erne stort set, da arbejdsstationer nu bruger stærkt kommodiseret hardware domineret af store pc-leverandører, såsom Dell , Hewlett-Packard (senere HP Inc. og Hewlett Packard Enterprise ) og Fujitsu , der sælger Microsoft Windows eller Linux- systemer kører på x86-64 processorer.
Historie
Oprindelse og udvikling
Måske var den første computer, der kunne kvalificere sig som en "arbejdsstation", IBM 1620 , en lille videnskabelig computer designet til at blive brugt interaktivt af en enkelt person, der sad ved konsollen. Den blev introduceret i 1960. Et særligt træk ved maskinen var, at den manglede egentlige aritmetiske kredsløb. For at udføre tilføjelse krævede det en hukommelsesbaseret tabel med decimalregler. Dette sparer på omkostningerne ved logiske kredsløb, hvilket gør IBM i stand til at gøre det billigt. Maskinen blev kodenavnet CADET og lejede oprindeligt for $ 1000 om måneden.
I 1965 introducerede IBM IBM 1130 videnskabelig computer, der var ment som efterfølgeren til 1620. Begge disse systemer kom med evnen til at køre programmer skrevet på Fortran og andre sprog. Både 1620 og 1130 blev indbygget i nogenlunde skabe i skrivebord. Begge var tilgængelige med add-on diskdrev, printere og både papirbånd og hulkort-I/O. En konsol skrivemaskine til direkte interaktion var standard på hver.
Tidlige eksempler på arbejdsstationer var generelt dedikerede minicomputere ; et system designet til at understøtte et antal brugere ville i stedet være forbeholdt en person. Et bemærkelsesværdigt eksempel var PDP-8 fra Digital Equipment Corporation , der betragtes som den første kommercielle minicomputer.
De Lisp maskiner er udviklet på MIT i begyndelsen af 1970'erne banebrydende nogle af principperne i arbejdsstationen computer, som de var højtydende, netværk, single-brugersystemer beregnet til stærkt interaktiv brug. Lisp Machines blev kommercialiseret fra 1980 af virksomheder som Symbolics , Lisp Machines , Texas Instruments ( TI Explorer ) og Xerox ( Interlisp-D- arbejdsstationer). Den første computer designet til en enkeltbruger med grafikfaciliteter i høj opløsning (og dermed en arbejdsstation i den moderne forstand) var Xerox Alto udviklet på Xerox PARC i 1973. Andre tidlige arbejdsstationer omfatter Terak 8510/a ( 1977), Three Rivers PERQ (1979) og den senere Xerox Star (1981).
1980'erne stiger i popularitet
I begyndelsen af 1980'erne, med fremkomsten af 32 -bit mikroprocessorer såsom Motorola 68000 , dukkede en række nye deltagere op på dette område, herunder Apollo Computer og Sun Microsystems , der skabte Unix -baserede arbejdsstationer baseret på denne processor. I mellemtiden skabte DARPA 's VLSI Project også flere spinoff -grafikprodukter, især SGI 3130 og Silicon Graphics ' maskinudvalg , der fulgte. Det var ikke ualmindeligt at differentiere målmarkedet for produkterne, idet Sun og Apollo blev betragtet som netværksarbejdsstationer , mens SGI -maskinerne var grafiske arbejdsstationer . Da RISC- mikroprocessorer blev tilgængelige i midten af 1980'erne, blev disse vedtaget af mange arbejdsstationsleverandører.
Arbejdsstationer havde en tendens til at være meget dyre, typisk flere gange prisen på en standard -pc og nogle gange så meget som en ny bil . Minicomputere koster dog nogle gange lige så meget som et hus. Den høje omkostning kom normalt fra at bruge dyrere komponenter, der kørte hurtigere end dem, der blev fundet i den lokale computerbutik, samt inkludering af funktioner, der ikke findes på datidens pc'er, såsom højhastighedsnetværk og sofistikeret grafik. Arbejdsstationsproducenter har også en tendens til at have en "afbalanceret" tilgang til systemdesign og sørger for at undgå flaskehalse, så data uhindret kan flyde mellem de mange forskellige undersystemer i en computer. Derudover arbejdsstationer, på grund af deres mere specialiserede natur, har en tendens til at have højere avancer end råvare -driven pc'er.
De systemer, der kommer ud af arbejdsstationsvirksomheder, har ofte SCSI- eller Fiber Channel- disklagringssystemer, avancerede 3D-acceleratorer , enkelt eller flere 64-bit processorer , store mængder RAM og veldesignet køling. Derudover har de virksomheder, der fremstiller produkterne, en tendens til at have omfattende reparations-/udskiftningsplaner. Efterhånden som sondringen mellem arbejdsstation og pc forsvinder, har arbejdsstationsproducenter imidlertid i stigende grad ansat pc -komponenter og grafikløsninger "på hylden" frem for proprietær hardware eller software. Nogle "billige" arbejdsstationer er stadig dyre efter pc-standarder, men tilbyder binær kompatibilitet med avancerede arbejdsstationer og servere fremstillet af den samme leverandør. Dette tillader softwareudvikling at finde sted på billige (i forhold til serveren) stationære maskiner.
Grafiske arbejdsstationer
Grafiske arbejdsstationer (f.eks. Maskiner fra Silicon Graphics ) leveres ofte med grafikacceleratorer .
Tynde klienter og X terminaler
Der har været flere forsøg på at producere en arbejdsstationslignende maskine specifikt til det lavest mulige prispunkt i modsætning til ydeevne. En tilgang er at fjerne lokalt lager og reducere maskinen til processor, tastatur, mus og skærm. I nogle tilfælde er disse diskfrie noder ville stadig køre en traditionel operativsystem og udføre beregninger lokalt, med opbevaring på en ekstern server . Disse tilgange er ikke kun beregnet til at reducere de oprindelige omkostninger til systemkøb, men sænke de samlede ejeromkostninger ved at reducere den mængde administration, der kræves pr. Bruger.
Denne fremgangsmåde blev faktisk først forsøgt som en erstatning for pc'er i kontorproduktivitetsapplikationer, med 3Station fra 3Com som et tidligt eksempel; i 1990'erne fyldte X -terminaler en lignende rolle for teknisk computing. Sun har også introduceret " tynde klienter ", især Sun Ray -produktlinjen. Imidlertid fortsætter traditionelle arbejdsstationer og pc'er med at falde i pris, hvilket har en tendens til at undergrave markedet for produkter af denne type.
"3M computer"
I begyndelsen af 1980'erne skulle en high-end arbejdsstation opfylde de tre fru. Den såkaldte " 3M computer " havde en M egabyte hukommelse, en M egapixel display (omtrent 1000 × 1000) og en " M egaFLOPS " -beregning ydelse (mindst en million flydende punktoperationer pr. sekund). Så begrænset som dette ser ud til i dag, var det i det mindste en størrelsesorden ud over datidens personlige computers kapacitet; den originale IBM Personal Computer fra 1981 havde 16 KB hukommelse, en tekst-kun skærm og floating-point ydeevne omkring 1 kiloFLOPS (30 kiloFLOPS med den valgfrie 8087 matematiske coprocessor). Andre ønskelige funktioner, der ikke findes på stationære computere på det tidspunkt, omfattede netværk, grafikacceleration og højhastigheds interne og perifere databusser.
Et andet mål var at bringe prisen for et sådant system ned under en " M egapenny", det vil sige mindre end $ 10.000; dette blev først opnået i slutningen af 1980'erne, selvom mange arbejdsstationer, især mellemklasser eller high-end stadig koster alt fra $ 15.000 til $ 100.000 og derover i begyndelsen til midten af 1990'erne.
Tendenser, der fører til tilbagegang
Den mere udbredte anvendelse af disse teknologier i almindelige pc'er var en direkte faktor i faldet på arbejdsstationen som et separat markedssegment:
- High-performance CPU'er : mens RISC i sin vorden (tidligt 1980'erne), der tilbydes omtrent en ordre-of-størrelsesorden ydeevne forbedring i forhold CISC processorer af sammenlignelige omkostninger, en bestemt familie af CISC processorer, Intel 's x86 , altid haft kanten på markedet andel og stordriftsfordele, som dette indebar. I midten af 1990'erne havde nogle x86 CPU'er opnået ydeevne på lige fod med RISC på nogle områder, f.eks. Heltalsydelse (omend på bekostning af større chipkompleksitet), der for det meste henviste til endnu flere high-end markeder .
- Hardware-understøttelse til floating-point operationer: valgfri på den originale IBM-pc; forblev på en separat chip til Intel -systemer indtil 80486DX -processoren. Selv dengang blev x86 floating-point ydeevne ved med at halte bagefter andre processorer på grund af begrænsninger i arkitekturen. I dag har selv billige pc'er nu ydeevne i gigaFLOPS-serien.
- Store hukommelseskonfigurationer: PC'er (dvs. IBM-kompatible) blev oprindeligt begrænset til en 640 KB hukommelse (ikke medregnet bank-switched "udvidet hukommelse"), indtil 1982 indførelsen af 80286 -processor; tidlige arbejdsstationer gav adgang til flere megabyte hukommelse. Selv efter at pc'er brød 640 KB-grænsen med 80286, var særlige programmeringsteknikker påkrævet for at adressere betydelige mængder hukommelse indtil 80386, i modsætning til andre 32-bit processorer som SPARC, som gav ligetil adgang til næsten hele deres 4 GB hukommelsesadresse rækkevidde. 64-bit arbejdsstationer og servere, der understøtter et adresseområde langt over 4 GB, har været tilgængelige siden begyndelsen af 1990'erne, en teknologi, der lige begyndte at dukke op på pc'ens desktop- og servermarked i midten af 2000'erne.
- Operativsystem : Tidlige arbejdsstationer kørte Unix- operativsystemet (OS), en Unix-lignende variant eller et ikke-relateret tilsvarende operativsystem som f.eks. VMS . Datidens pc-CPU'er havde begrænsninger i hukommelseskapacitet og hukommelsesadgangsbeskyttelse , hvilket gjorde dem uegnede til at køre operativsystemer af denne sofistikering, men også dette begyndte at ændre sig i slutningen af 1980'erne som pc'er med 32-bit 80386 med integrerede paged MMU'er blev bredt overkommelig.
- High-speed netværk (10 Mbit / s eller bedre): 10 Mbit / s netværksgrænseflader var almindeligt tilgængelige til pc'er ved begyndelsen af 1990'erne, selv om den tid arbejdsstationer forfulgte endnu højere netværk hastigheder, der flytter til 100 Mbit / s, 1 Gbit /s og 10 Gbit/s. Stordriftsfordele og efterspørgslen efter højhastighedsnetværk i selv ikke-tekniske områder har dog drastisk reduceret den tid, det tager for nyere netværksteknologier at nå vareprispunkter.
- Store skærme (17 til 21 tommer) med høje opløsninger og høj opdateringshastighed, som var sjældne blandt pc'er i slutningen af 1980'erne og begyndelsen af 1990'erne, men blev almindelige blandt pc'er i slutningen af 1990'erne.
- Højtydende 3D-grafikhardware til computerstøttet design (CAD) og computergenereret billedanimation (CGI) animation: selvom dette stadig mere populært på pc-markedet omkring midten til slutningen af 1990'erne, hovedsagelig drevet af computerspil. For Nvidia adskilte integrationen af transformations- og belysningshardwaren i selve GPU'en GeForce 256 bortset fra ældre 3D -acceleratorer, der stolede på CPU'en til at udføre disse beregninger (også kendt som softwaretransform og belysning). Denne reduktion af kompleksiteten i 3D-grafikløsninger bragte omkostningerne ved sådan hardware til et nyt lavpunkt og gjorde det tilgængeligt for billige forbruger- grafikkort i stedet for at være begrænset til den tidligere dyre, professionelt orienterede niche designet til computerstøttet design (CAD). NV10s T&L -motor tillod også Nvidia at komme ind på CAD -markedet for første gang med Quadro -linjen, der bruger de samme siliciumchips som GeForce -kortene, men har forskellige driverstøtte og certificeringer, der er skræddersyet til de unikke krav til CAD -applikationer. Brugerne kunne dog soft-modere GeForce, så den kunne udføre mange af de opgaver, der var beregnet til den langt dyrere Quadro.
- Datalagring med høj ydeevne/høj kapacitet: Tidlige arbejdsstationer havde en tendens til at bruge proprietære diskgrænseflader indtil fremkomsten af SCSI-standarden i midten af 1980'erne. Selvom SCSI -grænseflader hurtigt blev tilgængelige til pc'er, var de forholdsvis dyre og havde en tendens til at blive begrænset af hastigheden på pc'ens ISA -periferibus (selvom SCSI blev standard på Apple Macintosh ). SCSI er en avanceret controller -grænseflade, som er særlig god, hvor disken skal klare flere anmodninger på én gang. Dette gør den velegnet til brug på servere, men fordelene ved stationære pc'er, der hovedsagelig kører enkeltbrugeroperativsystemer, er mindre klare. I disse dage, hvor desktop-systemer får flere multi-brugerfunktioner, er den nye diskgrænseflade , der vælges, Serial ATA , der har en kapacitet, der kan sammenlignes med SCSI, men til en lavere pris.
- Ekstremt pålidelige komponenter: sammen med flere CPU'er med større cache og fejlkorrigerende hukommelse kan dette fortsat være kendetegnende for en arbejdsstation i dag. Selvom de fleste teknologier, der er implementeret i moderne arbejdsstationer, også er tilgængelige til lavere omkostninger til forbrugermarkedet, er det en stor udfordring at bygge gode komponenter og sørge for, at de fungerer kompatibelt med hinanden. Fordi arbejdsstationer er designet til avancerede opgaver såsom vejrudsigter, videoredigering og spildesign, tages det for givet, at disse systemer skal køre under fuld belastning, non-stop i flere timer eller endda dage uden problemer. Alle komponenter på hylden kan bruges til at bygge en arbejdsstation, men pålideligheden af sådanne komponenter under så strenge forhold er usikker. Af denne grund er næsten ingen arbejdsstationer bygget af kunden selv, men snarere købt fra en leverandør som Hewlett-Packard / HP Inc. , Fujitsu , IBM / Lenovo , Sun Microsystems , SGI , Apple eller Dell .
- Tæt integration mellem operativsystemet og hardwaren: Workstation -leverandører designer både hardwaren og vedligeholder Unix -operativsystemvarianten, der kører på den. Dette giver mulighed for meget mere stringent test, end det er muligt med et operativsystem som Windows. Windows kræver, at tredjeparts hardwareleverandører skriver kompatible hardwaredrivere, der er stabile og pålidelige. En mindre variation i hardwarekvalitet som timing eller byggekvalitet kan også påvirke pålideligheden af den overordnede maskine. Arbejdsstationsleverandører er i stand til at sikre både hardwareens kvalitet og stabiliteten i operativsystemdriverne ved at validere disse ting internt, og dette fører til en generelt meget mere pålidelig og stabil maskine.
Plads på markedet
.jpeg)
Siden årtusindskiftet er definitionen af "arbejdsstation" til en vis grad sløret. Mange af de komponenter, der bruges i "endestation" arbejdsstationer ", er nu de samme som dem, der bruges på forbrugermarkedet, og prisforskellen mellem den lavere ende arbejdsstation og forbruger-pc'er kan være smallere end den engang var (og i visse tilfælde i high-end-forbrugermarkedet, såsom "entusiast" -spilmarkedet, kan det være svært at sige, hvad der kvalificeres som en "stationær pc" og en "arbejdsstation"). I et andet tilfælde affødte Nvidia GeForce 256 -grafikkortet Quadro , der havde den samme GPU, men forskellig driverstøtte og certificeringer skræddersyet til de unikke krav til CAD -applikationer og solgt til en langt højere pris, så mange tog til at bruge GeForce som en "fattigmands" arbejdsstationskort, da hardwaren stort set var så dygtig, og det kunne være blødt modificeret til at låse funktioner op, der nominelt er eksklusive til Quadro.
Arbejdsstationer har typisk været drivkræfterne for fremskridt inden for CPU -teknologi. Selvom både forbrugerens skrivebord og arbejdsstationen drager fordel af CPU'er designet omkring multicore-konceptet (hovedsageligt flere processorer på en matrice , hvis anvendelse IBM's POWER4 var en pioner), bruger moderne arbejdsstationer typisk flere multicore-CPU'er, fejlkorrigerende hukommelse og meget større on-die-caches end dem, der findes på "forbruger-niveau" CPU'er. Sådan kraft og pålidelighed er normalt ikke påkrævet på en almindelig stationær computer. IBMs POWER-baserede processorkort og Intel-baserede Xeon-processorkort på arbejdsstation-niveau har f.eks. Flere CPU'er, mere on-die-cache og ECC-hukommelse, som er funktioner, der er mere velegnede til krævende indholdsoprettelse, teknik og videnskabeligt arbejde end til almindelig desktop computing.
Nogle arbejdsstationer er designet til brug med kun et specifikt program, f.eks. AutoCAD , Avid Xpress Studio HD , 3D Studio Max osv. For at sikre kompatibilitet med softwaren beder indkøbere normalt om et certifikat fra softwareleverandøren. Certificeringsprocessen får arbejdsstationens pris til at springe flere niveauer, men til professionelle formål kan pålidelighed være vigtigere end de oprindelige købsomkostninger.
Nuværende marked for arbejdsstationer
Nedgang i RISC-baserede arbejdsstationer
I januar 2009 var alle RISC -baserede produktionslinjer for arbejdsstationer blevet afbrudt:
- SGI endte generelle tilgængelighed af sine MIPS-baserede SGI Fuel og SGI Tezro arbejdsstationer i december 2006.
- Hewlett-Packard trak sine sidste HP 9000 PA-RISC-baserede desktopprodukter tilbage fra markedet i januar 2008.
- Sun Microsystems annoncerede udløb af sine sidste Sun Ultra SPARC-arbejdsstationer i oktober 2008.
- IBM pensionerede IntelliStation POWER den 2. januar 2009.
I begyndelsen af 2018 genindførtes kommercielt tilgængelige RISC -baserede arbejdsstationer i form af en række IBM POWER9 -baserede systemer af Raptor Computing Systems .
Skift til x86-64 arbejdsstationer
Det nuværende arbejdsstationsmarked anvender x86-64 mikroprocessorer. Tilgængelige operativsystemer til disse platforme inkluderer Microsoft Windows , FreeBSD , forskellige Linux -distributioner , Apple macOS (tidligere kendt som OS X) og Oracle Solaris . Nogle leverandører markedsfører også mono-socket-systemer til varer som arbejdsstationer.
Tre typer produkter markedsføres under arbejdsstationsparaplyen:
- Workstation blade-systemer (IBM HC10 eller Hewlett-Packard xw460c. Sun Visualization System ligner disse løsninger)
- Ultra high-end arbejdsstation ( SGI Virtu VS3xx)
- Skrivebordssystemer, der indeholder CPU'er og chipsæt i serverklasse på store bundkort i serverklasse med avanceret RAM (arbejdsstationer i HP Z-serien og Fujitsu CELSIUS-arbejdsstationer)
Definition af arbejdsstation
Et betydeligt segment af desktopmarkedet er computere, der forventes at fungere som arbejdsstationer, men ved hjælp af pc -operativsystemer og komponenter. Komponentproducenter vil ofte segmentere deres produktlinje og markedsføre premium -komponenter, der funktionelt ligner de billigere "forbruger" -modeller, men har et højere robusthed eller ydeevne.
En pc på en arbejdsstation kan have nogle af følgende funktioner:
- Understøttelse af ECC -hukommelse
- Større antal hukommelsesstik, der bruger registrerede (buffer) moduler
- Flere processorstik, kraftfulde CPU'er
- Flere skærme
- Kør pålideligt operativsystem med avancerede funktioner
- Pålideligt grafikkort med høj ydeevne
Se også
- Liste over producenter af computersystemer
- Musik arbejdsstation
- Personlig supercomputer
- Fjern grafisk software