Особенности рабочих станций, их назначение и выбор

5 основных отличий рабочей станции от настольного ПК

Применительно к компьютерному миру термин «Workstation» эксплуатировался столь нещадно, что со временем растерял свою суть. Конечно, ведь ты не загонишь в узкие рамки то, что подпадает под термин «Рабочее место»? Хотите маленький бесшумный компьютер для бухгалтера — пожалуйста, хотите двухпроцессорную зверюгу на 6 видеокарт — пожалуйста, и то и другое в понимании производителей ПК можно обозвать словом «Workstation», но сам этот термин зародился в мире приложений для работы с графикой и различными научными программными пакетами. И уж если руководство поставило перед вами задачу выбора «Рабочей станции», то чтобы не тратить деньги дважды, умейте отличать обычный офисный ПК от настоящей рабочей лошадки.

Все точные расчёты, будь то рендеринг фильма или расчёт молекул, производятся на CPU, и все современные программные пакеты, будь то Ansys, Blender, Knime или простые фреймворки на Python, используют многопоточность, то есть одновременно обсчитывают данные на нескольких процессорных ядрах. Поэтому типичная рабочая станция имеет от 24 и более ядер. Готовьтесь к тому, что вам потребуется от 48 до 128 физических ядра, дающие 256 потоков в режиме HyperThreading.

Имейте в виду, что с ростом числа ядер на процессоре, у вас будет снижаться базовая частота каждого из ядер. Игровые компьютеры запросто щеголяют частотами от 3.5 ГГц и выше, но имеют по 4-8 ядер. В многоядерных процессорах она может составлять 2.1-2.8 ГГц, но из-за большого объёма кэша, целочисленные операции на таких процессорах осуществляются быстрее, и хотя скорее всего такой компьютер будет уступать рабочей станции в скорости загрузки Windows или в играх, в задачах рендеринга типичный игровой компьютер может увязнуть на недели, а рабочая станция посчитает сцену за считанные дни или часы.

Кому нужны рабочие станции?

В самом определении рабочей станции заключен ответ на этот вопрос. В первую очередь такое устройство нужно профессионалу, использующему сложное специфическое программное обеспечение. Проектирование гражданских и промышленных объектов в строительстве, конструкторская работа в машиностроении и других отраслях, создание и редактирование цифровых видео- и аудиопродуктов, медицинские исследования, дизайн и художественное творчество требуют именно такого специфического обеспечения, а следовательно, и специальных компьютеров.

Но использование подобных устройств не ограничивается только профессиональной сферой. Фотолюбители, те пользователи, которые увлекаются видеосъемками, домашние дизайнеры интерьера или одежды могут быть не удовлетворены производительностью обычного ПК. Ведь не секрет, что порою обработка материалов в фотошопе или других приложения длится достаточно долго. Иногда пользователь сталкивается с тем, что некоторые операции выполнять с помощью стандартных приложений можно, но очень неудобно. Тогда пользователь вполне может воспользоваться возможностями рабочей станции.

СОДЕРЖАНИЕ

Истоки и развитие [ править ]

Возможно, первым компьютером, который можно было квалифицировать как «рабочую станцию», был IBM 1620 , небольшой научный компьютер, предназначенный для интерактивного использования одним человеком, сидящим за консолью. Он был представлен в 1960 году. Одной из отличительных особенностей машины было отсутствие каких-либо арифметических схем. Для выполнения сложения требовалась резидентная в памяти таблица правил сложения десятичных чисел. Это позволило сэкономить на стоимости логических схем, что позволило IBM сделать их недорогими. Машина имела кодовое название CADET и изначально была арендована за 1000 долларов в месяц.

В 1965 году IBM представила научный компьютер IBM 1130 , который должен был стать преемником 1620. Обе эти системы имели возможность запускать программы, написанные на Фортране и других языках. И 1620, и 1130 были встроены в шкафы размером примерно с рабочий стол. Оба были доступны с дополнительными дисковыми накопителями, принтерами и вводом-выводом как для бумажной ленты, так и для перфокарт. Пишущая машинка пульта для прямого взаимодействия была стандартной на каждой.

Ранними примерами рабочих станций, как правило, были специализированные мини-компьютеры ; система, предназначенная для поддержки нескольких пользователей, вместо этого будет зарезервирована исключительно для одного человека. Ярким примером является PDP-8 от Digital Equipment Corporation , который считается первым коммерческим мини-компьютером.

На машины Лисп , разработанные в MIT в начале 1970 — х годов впервые некоторые из принципов рабочей станции, так как они были высокими эксплуатационными характеристиками, сеть, системы однопользовательские , предназначенные для сильно интерактивного использования. Машины на Лиспе были коммерциализированы в начале 1980 года такими компаниями, как Symbolics , Lisp Machines , Texas Instruments ( TI Explorer ) и Xerox ( рабочие станции Interlisp-D ). Первым компьютером, разработанным для однопользовательского режима, с графическими средствами высокого разрешения (и, следовательно, рабочей станцией в современном смысле этого слова), был Xerox Alto, разработанный в Xerox PARC. в 1973 году. Среди других ранних рабочих станций — Terak 8510 / a (1977), Three Rivers PERQ (1979) и более поздняя Xerox Star (1981).

Рост популярности 1980-х [ править ]

В начале 1980-х, с появлением 32-битных микропроцессоров, таких как Motorola 68000 , появился ряд новых участников в этой области, в том числе Apollo Computer и Sun Microsystems , которые создали рабочие станции на базе Unix на основе этого процессора. Между тем, DARPA «s VLSI Project создал несколько графических продуктов Побочные а также, в частности, SGI 3130 и Silicon Graphics » ассортимент машин , которые следовали. Не было ничего необычного в том, чтобы выделить целевой рынок для продуктов: Sun и Apollo считались сетевыми рабочими станциями , в то время как машины SGI были графические рабочие станции . Когда в середине 1980-х годов стали доступны микропроцессоры RISC , они были приняты многими поставщиками рабочих станций.

Рабочие станции, как правило, были очень дорогими, обычно в несколько раз дороже стандартного ПК, а иногда и стоили столько же, сколько новый автомобиль . Однако иногда миникомпьютеры стоят столько же, сколько дом. Высокие расходы обычно происходили из-за использования более дорогих компонентов, которые работали быстрее, чем те, которые можно было найти в местном компьютерном магазине, а также из-за включения функций, которых не было в ПК того времени, таких как высокоскоростная сеть и сложная графика. Производители рабочих станций также склонны придерживаться «сбалансированного» подхода к проектированию системы, стараясь избегать узких мест, чтобы данные могли беспрепятственно перемещаться между множеством различных подсистем внутри компьютера. Кроме того, рабочие станции, учитывая их более специализированный характер, как правило, имеют более высокую рентабельность, чем обычные товары. -приводимые ПК.

Системы, выпускаемые производителями рабочих станций, часто включают дисковые системы хранения SCSI или Fibre Channel , высокопроизводительные 3D-ускорители , один или несколько 64-битных процессоров , большой объем оперативной памяти. , и хорошо продуманное охлаждение. Кроме того, компании, производящие продукцию, обычно имеют комплексные планы ремонта / замены. Однако по мере того, как стирается различие между рабочей станцией и ПК, производители рабочих станций все чаще используют готовые компоненты ПК и графические решения, а не проприетарное оборудование или программное обеспечение. Некоторые «недорогие» рабочие станции по-прежнему дороги по стандартам ПК, но предлагают двоичную совместимость с рабочими станциями более высокого уровня и серверами того же производителя. Это позволяет разрабатывать программное обеспечение на недорогих (по сравнению с сервером) настольных машинах.

Графические рабочие станции [ править ]

Графические рабочие станции (например, машины от Silicon Graphics ) часто поставляются с графическими ускорителями .

Тонкие клиенты и X-терминалы [ править ]

Было предпринято несколько попыток создать машину, подобную рабочей станции, специально по минимально возможной цене, а не по производительности. Один из подходов — удалить локальное хранилище и уменьшить размер машины до процессора, клавиатуры, мыши и экрана. В некоторых случаях эти бездисковые узлы по- прежнему будут работать под управлением традиционной операционной системы и выполнять вычисления локально с хранением на удаленном сервере . Эти подходы предназначены не только для снижения первоначальной стоимости приобретения системы, но и для снижения общей стоимости владения за счет уменьшения объема администрирования, необходимого для каждого пользователя.

Фактически, этот подход был впервые применен в качестве замены ПК в офисных приложениях для повышения производительности, в качестве раннего примера использовалась 3Station от 3Com ; в 1990-х X-терминалы выполняли аналогичную роль для технических вычислений. Sun также представила « тонкие клиенты », в первую очередь свою линейку продуктов Sun Ray . Однако традиционные рабочие станции и ПК продолжают падать в цене, что, как правило, подрывает рынок продуктов этого типа.

Отличие рабочих станций от серверов

Теперь самое главное. Обычная рабочая станция служит только для обеспечения рабочего процесса и взаимодействия между ней самой, ее оператором и доступом к локальным или другим ресурсам путем формирования запроса (обращения) к серверу, к которому она подключается.

Сервер представляет собой либо аппаратно-программный комплекс, либо просто программный (в случае его виртуального варианта), который принимает, обрабатывает и выдает ответы на запросы локальных клиентских машин, непосредственно с ним связанных.

Что такое сервер?

Слово «сервер» является переводом английского означающего «сервер», и его происхождение восходит к эпохе персональных компьютеров, когда существовали вычисления с разделением времени, когда центральный компьютер обслуживал вычисления на различных терминалах, которые были подключены к локальному сеть. Таким образом, первое очевидное различие между сервером и рабочей станцией состоит в том, что первая нацелена на передачу мощности не только одному пользователю, но и нескольким одновременно.

Тот факт, что сервер должен обрабатывать запросы нескольких пользовательских программ, также означает, что он должен иметь гораздо более высокую мощность, чем у ПК с точки зрения пользователя, ноутбука или настольного компьютера, но в то же время его мощность будет быть разделенным между разными пользователями, которые используют его возможности. Чтобы управлять несколькими пользователями одновременно, серверы обычно используют специальные операционные системы для выполнения этой функции, и сегодня используются операционные системы в облаке, состоящие из гипервизора, способного запускать несколько операционных систем поверх, по одной для каждого из клиентов. .

• Его можно использовать в качестве файлового сервера, к которому можно получить доступ через приложение FTP для передачи файлов.
• Для хранения и управления корпоративной электронной почтой.
• Как веб-сервер, хранящий веб-страницу и ее услуги.
• Для удаленного запуска приложения для одного или нескольких пользователей.
• Хранение большой базы данных, где требуется доступ нескольких консультантов.

Характеристики сервера

Общая архитектура серверов такая же, как у персонального компьютера и рабочей станции, поэтому они относятся к типу фон Неймана. Однако в день написания этой статьи мы можем немного рассказать о том, что такое сервер сегодня.

• В настоящее время они, как правило, состоят из десятков ядер на процессор, самые продвинутые достигли 64, а некоторые даже 128. Вот почему это большие процессоры со сложной инфраструктурой. В некоторых случаях на сервере может быть несколько процессоров.
• Большое количество ядер требует большого объема памяти, если в настоящее время используются два канала памяти DDR4 или четыре в случае DDR5, на рабочих станциях нам придется увеличивать оба числа в четыре раза.
• В них используются модули памяти с системой коррекции данных.
• Серверные процессоры предназначены для постоянной работы, поэтому их ядра не предназначены для достижения очень высоких пиков производительности в виде тактовых частот.
• Система ввода-вывода на сервере в несколько раз сложнее, поскольку технически они должны работать как несколько разных компьютеров, и именно поэтому они обычно имеют большее количество интерфейсов PCI Express, SATA, USB по сравнению с рабочей станцией или персональным компьютером. .

Следует уточнить, что любой ПК с соответствующей операционной системой может стать сервером, но он будет делать это в меньшем масштабе с точки зрения мощности, например, есть пользователи, которые настроили сервер для Minecraft с помощью простого домашнего ПК. .

Преимущества VDI

Виртуальная графическая станция может включаться в действующую ИТ-инфраструктуру компании. Все проекты могут сохраняться в корпоративной сети или в облачных хранилищах, к которым обеспечивается доступ из любой точки с интернетом.

Инфраструктура VDI дает более высокий уровень защиты при передаче и хранения важной информации, централизованное управление ИТ-инфраструктурой рабочих мест и предоставление сотрудникам ИТ-сервисов. При этом стоимость внедрения VDI оказывается сопоставимой с заменой парка ПК.

В архитектуре VDI все данные хранятся на сервере в ЦОД. Такое решение значительно повышает уровень информационной безопасности, обеспечивает гораздо более эффективное по сравнению с полнофункциональными физическими рабочими станциями использование вычислительных ресурсов и предоставляет удобные инструменты централизованного администрирования рабочих станций.

Одно из преимуществ VDI состоит в том, что при необходимости создается рабочее место пользователя любой доступной производительности, а когда в нем отпадет необходимость — удаляется. Таким образом, при наличии современных интернет-каналов можно выделить значительные вычислительные мощности удаленным пользователям.

Кстати, как показывает тестирование, скорости мобильной сети 3G 17 Мбит/с (2,12 МБайт/с) явно недостаточно — работать некомфортно, не говоря уже о видео HD, которое VMware Verizon на таком канале просто «не тянет».

В целом VDI дает следующие основные преимущества:

• возможность динамического и оперативного управления вычислительными ресурсами;
• унификация парка ПО и АРМ;
• централизованное администрирование ПО и АРМ;
• значительное сокращение количества инцидентов информационной безопасности;
• сокращение сроков предоставления новых АРМ;
• повышение безопасности хранения и обработки данных;
• сокращение издержек при поддержке удаленных офисов.

Использовать виртуальные графические станции можно в тех случаях, когда требуется:

• Выделить графические мощности под краткосрочный проект.
• Быстро расширить текущую инфраструктуру без длительной процедуры закупки новых графических станций.
• Привлечь удаленных сотрудников или фрилансеров к работе над проектом.
• Перенести часть рабочих мест в облако (например, если устарело существующее оборудование, а обновлять его не позволяет бюджет).
• Получить экономию, в том числе на программных лицензиях.
• Обеспечить защиту доступа и результатов работы (можно воспользоваться опциями VPN, антивирусной защиты, резервного копирования).

Компоненты рабочей станции

Современные рабочие станции используют интерфейс SCSI или Fiber для жестких дисков, высокого класса графических ускорителей 3D , один или несколько процессоров 64-разрядные и много ресурсов памяти . Из-за относительно высоких рабочих температур также необходимы усовершенствованные системы охлаждения .

Как правило, рабочие станции в несколько раз дороже персональных компьютеров, а их цена часто сопоставима, например, с новым автомобилем. Это предполагает использование более дорогих компонентов, которые работают быстрее, чем обычно доступные. Однако в последнее время наблюдается тенденция к обеднению рабочих станций и использованию в них стандартных компонентов, чтобы удешевить их и привлечь больше клиентов. Это часто приводит к ситуации, когда станция имеет более низкую производительность, чем персональный компьютер, но все же стоит дороже, чем она.