图形工作站是什么

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图形工作站是一种专业从事图形、图像(静态)、图像(动态)与视频工作的高档次专用电脑的总称。从工作站的用途来看,无论是三维动画、数据可视化处理乃至cad/cam和eda,都要求系统具有很强的图形处理能力,从这个意义上来说,可以认为大部分工作站都用作图形工作站。

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VIE
程序开发/运营

什么是图形工作站

图形工作站是一种专业从事图形、图像(静态)、图像(动态)与视频工作的高档次专用电脑的总称。从工作站的用途来看,无论是三维动画、数据可视化处理乃至cad/cam和eda,都要求系统具有很强的图形处理能力,从这个意义上来说,可以认为大部分工作站都用作图形工作站。

图形工作站的特点

稳定性:

图形工作站面向关键和大计算量应用,要求各部件具有较高的稳定性。因系统运行错误(如普通PC经常因内存数据错误造成当机)而造成的程序中止、图档资料丢失等都令人极度沮丧。而普通显示器长期工作所发生的画面变形等问题,则是任何一个设计人员都不愿意看到的。消费类市场上那些产品,由于品牌定位等原因,在稳定性方面根本无法满足专业图形工作站的要求。图形工作站所使用的关键部件,自产品设计之时便以稳定性为第一标准,如ECC内存的使用,便可最大限度地杜绝上述类似事件的发生。

安全性:

图形工作的最后步骤就是输出图档、图像,但无论这些设计成品是否已提交给客户或者投入使用,都必须通过文件的形式保存在计算机及其外部存储设备中。只通过单机的硬盘来保存数据,这只是在经费不足及安全性要求不高的前提下所使用的方法(硬盘是计算机中少有的包含大量机械部件的产品,其故障率很高,特别是普通PC的IDE硬盘),即使是使用刻录机进行文件的保护,也只是简单的“拷贝”。多硬盘建立磁盘阵列、磁带机/库备份数据、外部存储设备保存数据,这才是真正有意义的数据保护方式,这些都是普通PC所无法进行的。在关键的应用中,通过异地保存、异地备份的方式,是避免灾难性结果的最好方法。

运行连续性:

图形工作站往往数十小时连续运行(典型的如模具CAD/CAM和模拟船舶驾驶等应用),这要求工作站系统能够承受长时间的连续大负荷运行。这就象部门级、企业级网络服务器一样,最大限度地杜绝“计划外停机”事件的发生,是保证工作站最大发挥生产力的准则!虽然一些高档、高价的普通PC也具有一定的稳定性,但是对于工作站的应用来说,那远远不够!即使您的普通PC的一些部件具有良好的保修,但是其返修及再次装配的时间还是会造成工作的停顿。工作站的部件以稳定为第一,是系统最大生产力发挥的有利保障。

性能:

当进行大部件、多部件的装配和动画中复杂场景的渲染时,普通的Pentium4系统根本无法满足要求,必须使用Xeon甚至是多CPU的SMP系统。而大幅面的Photoshop效果图和复杂的CAM图档尺寸往往达到数百兆甚至1G以上,处理这些文件必须具有超大容量内存和速度极快的硬盘系统,比较典型的是由两个硬盘组建RAID 0,从实际使用效果来看,可以提高硬盘系统60~70%的性能。

2D/3D画面质量:

典型地,复杂动画场景的渲染错误和CAD/CAM中面与面衔接线的锯齿、断裂,这是普通显示卡必定会存在的问题,而专业图形加速卡在产品设计时便会考虑到这些,可以最大程度地避免此类现象。

图形工作站应用领域

现已被广泛地使用在以下领域。

◇ 专业平面设计, 如广告、媒体设计

◇ 建筑/装潢设计,如建筑效果图

◇ CAD/CAM/CAE,如机械、模具设计与制造

◇视频编辑,如非线性编辑

◇ 影视动画,如三维的影视特效

◇视频监控/检测,如产品的视觉检测

◇虚拟现实,如船舶、飞行器的模拟驾驶

◇ 军事仿真,如三维的战斗环境模拟

图形工作站分类

从软硬件平台来看,工作站可分为:

◇ Unix工作站,基于Unix/RISC的传统Unix工作站

◇ NT工作站,基于Windows/Intel架构的新型NT工作站

从结构形式来看,工作站可分为:

◇台式工作站

◇超级图形工作站

◇机架式工作站

◇刀片式工作站

◇移动工作站。

图形工作站影响因素

图形加速卡

图形加速卡是决定一台图形工作站性能的主要因素。WIN7工作站之所以主导图形计算市场的主要原因,就是它们都有高性能的图形加速卡,日前主要是丽台系列和ATI系列专用图形显卡。通常,图形卡的功能分为图形加速和帧缓冲(frame buffer)两部分,形成从数据输入到输出至dac的管道(pipeline)。管道的前部运算可以由系统的主CPU完成,为了提高性能,也可能由专门的硬件完成;NVIDIA进军高性能计算领域,推出了Tesla&CUDA高性能计算系列解决方案,CUDA技术,一种基于NVIDIA图形处理器(GPU)上全新的并行计算体系架构,让科学家、工程师和其他专业技术人员能够解决以前无法解决的问题,作为一个专用高性能GPU计算解决方案,NVIDIA把超级计算能够带给任何工作站或服务器,以及标准、基于CPU的服务器集群。CUDA的数目在很大程度上已经决定了显卡的性能。显存已经普及到第五代GDDR5,带宽也达到了几十GB每秒。

系统cpu

CPU也是决定图形工作站性能的主要因素。全新的英特尔NEHALEM架构,解放了主板北桥芯片,内存控制器直接通过QPI通道集成在CPU上,彻底解决的前端总线带宽瓶颈,与桌面机相比性能提升巨大。在南桥芯片上也有了很大的改进,显卡插槽换成了超带宽PCI-E X16第二代插槽。

系统内存

系统内存的速度(latency)和容量是决定系统图形处理性能的重要因素,常见的3d图形应用通常都要占据大量的内存,这也成了制约工作站往中高端市场发展的一个因素。在2011年,工作站和服务器上已经使用了REG内存,REG内存带有ECC功能(错误检查纠正)又带有缓存,数据存取和纠错能力保证了工作站的性能和稳定性。

系统i/o

最终决定一个图形工作站的性能高低并非上述这些孤立的要素,它们之间的数据传递和协同工作至为关键。系统i/o作为各要素(cpu、内存、图形卡)间数据传递的通道。把图形加速卡插在专门的高速插槽上,而非一般的pci插槽上,是解决系统性能瓶颈的重要手段。

操作系统(os)

操作系统也是一个不容忽视的因素,操作系统对于图形操作的优化以及3d图形应用对于操作系统的优化,都是影响最终性能的重要因素。作为世界标准的opengl提供2d和3d图形函数,包括建模、变换、着色、光照、平滑阴影、以及高级特点如纹理映射、nurbs、x混和等。使用64位的opengl库,并利用操作系统的64位寻址能力,可以大幅度提高opengl应用的性能。支持4G及以上内存和双屏以上显示的WIN764位系统可以最大程度的发挥正太工作站的性能,DELL、联想、苹果都提供正版WIN7旗舰、专业系统。

更新时间:2021-02-18 12:05:09

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