隨著制造業(yè)的發(fā)展和三維設(shè)計(jì)的普及，越來(lái)越多的中小設(shè)計(jì)企業(yè)和個(gè)人用戶開(kāi)始逐步告別PC機(jī)、“山寨工作站”做設(shè)計(jì)的階段。市場(chǎng)上種類繁多的品牌、型號(hào)、配置可能使很多工程師已經(jīng)眼花繚亂，更加無(wú)從談起如何能選擇一臺(tái)性價(jià)比合適，服務(wù)質(zhì)量良好，又適合自己使用的三維設(shè)計(jì)軟件的工作站了。今天智造網(wǎng)特別為工程師選擇合適自己的工作站策劃了本期專題，希望能讓讀者撥開(kāi)云霧見(jiàn)南山。
要選擇一臺(tái)適合自己的工作站，首先必須了解什么是工作站。工作站是一種高檔的微型計(jì)算機(jī)，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內(nèi)存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器，并且具有較強(qiáng)的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能。工作站是一種以個(gè)人計(jì)算機(jī)和分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算為基礎(chǔ)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)制作、科學(xué)研究、軟件開(kāi)發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的高性能計(jì)算機(jī)。
工作站根據(jù)軟、硬件平臺(tái)的不同，一般分為基于RISC/UNIX系統(tǒng)的傳統(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，他具有強(qiáng)大的處理器(以前多采用RISC芯片)和優(yōu)化的內(nèi)存、I/O、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。而PC工作站則是基于高性能的X86處理器之上，使用穩(wěn)定的Windows NT及Windows2000 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、網(wǎng)絡(luò)等子系統(tǒng)，來(lái)滿足專業(yè)軟件運(yùn)行的要求;以NT為架構(gòu)的工作站采用的是標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的系統(tǒng)平臺(tái)，能最大程度的降低擁有成本;并且由于ISV加強(qiáng)NT及2000平臺(tái)軟件的開(kāi)發(fā)和移植工作，為NT及2000工作站提供大量的專業(yè)應(yīng)用軟件。
功能
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(shū)寫(xiě)、存檔、通信等各方面給專業(yè)工作者以綜合的幫助。常見(jiàn)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(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(kù)。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(lái)越多的計(jì)算機(jī)廠家在生產(chǎn)和銷售各種工作站。
工作站的分類
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Linux、Mac OS、Windows NT及Windows2000、WINDOWS XP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(lái)滿足專業(yè)軟件運(yùn)行的要求;以Linux為架構(gòu)的工作站采用的是標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的系統(tǒng)平臺(tái)，能最大程度的降低擁有成本──你甚至可以免費(fèi)使用Linux系統(tǒng)及基于Linux系統(tǒng)的開(kāi)源軟件;以Mac OS和Windows為架構(gòu)的工作站采用的是標(biāo)準(zhǔn)、閉源的系統(tǒng)平臺(tái)，擁有成本十分高昂。另外，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(méi)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(wèn)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。
工作站的應(yīng)用領(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)可使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)從最初的外觀設(shè)計(jì)及美術(shù)創(chuàng)意，到開(kāi)模具加工正式產(chǎn)品的全過(guò)程"一條龍"服務(wù)，極大縮短了開(kāi)發(fā)周期，迅速占有市場(chǎng);同時(shí)又降低了高技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)難度，提高了該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。而且由于其開(kāi)發(fā)流程主要是在圖形工作站及數(shù)控機(jī)床上完成的，人為介入部分較少，更易于管理。對(duì)于當(dāng)今激烈競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)市場(chǎng)，新產(chǎn)品是否能夠快速的搶占市場(chǎng)，已經(jīng)與商家所能得到的利潤(rùn)直接掛鉤。總之，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(huà)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(kāi)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(huà)制作;而廣告公司則用它制作廣告節(jié)目的動(dòng)畫(huà)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(kāi)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，使用戶對(duì)其裝修方案事先進(jìn)行確認(rèn)，在一定程度上，避免了糾紛。
(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(lái)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(yè)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(kāi)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(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。
工作站產(chǎn)品組成
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(lái)說(shuō)甚至超過(guò)了處理器。與針對(duì)游戲、娛樂(lè)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(huà)(如3DS Max、Maya、Softimage|3D)、渲染(如LightScape、3DS VIZ)、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(lái)說(shuō)，它們所使用的硬件無(wú)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(guò)，目前nVIDIA和ATI的趨勢(shì)是將娛樂(lè)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(jiàn)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Error Checking and Correcting的簡(jiǎn)稱，它也是通過(guò)在原來(lái)的數(shù)據(jù)位上額外增加數(shù)據(jù)位來(lái)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(lái)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(jué)你的數(shù)據(jù)出過(guò)錯(cuò)，只有經(jīng)過(guò)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(guò)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“Reduced Instruction Set Computing ” 的縮寫(xiě)，中文意思是“精簡(jiǎn)指令集”。它是在CISC(Complex Instruction Set Computer復(fù)雜指令集)指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)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(shuō)，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(kāi)始進(jìn)軍這一領(lǐng)域，Intel依靠它的Pentium Pro處理器配合Microsoft的Windows NT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“Complex Instruction Set Computer”的縮寫(xiě)，中文意思是“復(fù)雜指令集”，它是指英特爾生產(chǎn)的x86(intel CPU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-32 CPU。(IA: Intel Architecture，Intel架構(gòu))。
硬盤(pán)
目前用于工作站系統(tǒng)的硬盤(pán)根據(jù)接口不同，主要有IDE(Integrated Drive Electronics)硬盤(pán)、SCSI(Small Computer System Interface)硬盤(pán)、FC(Fiber Channel)接口硬盤(pán)以及SATA(Serial ATA)硬盤(pán)。工作站對(duì)硬盤(pán)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(pán)。而中高端的工作站會(huì)使用SCSI硬盤(pán)。
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本文標(biāo)題：什么是圖形工作站
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