视觉时代的设计利器：图形工作站
2006-1-21 11:00:00 文/ 出处：摘自论坛
计算机在普及之路上，一个重要的突破便是其在多媒体处理上的广泛使用。特别是在图形，视频等领域，人们在计算机的帮助下得以轻松地进行工作，甚至创造出无与伦比的视觉效果。
在医疗，气象等行业领域，我们时刻都可以感受到计算机图形技术所带来的便利。而在制造，广告，娱乐等企业运作中，图形工作站更多地被人们赋予生产工具的地位。通过图形工作站的使用，制造业者在做产品设计时可以完全实现无纸化办公，有力地压缩成本并提高工作效率；媒体企业做平面设计时，可以依靠图形工作站快速完成工作，新奇的创意也能够得到自由发挥；而在今天娱乐领域的每一个角落，从游戏的制作，到影视效果的加工，我们几乎都可以看到图形工作站的身影。由于市场需求和图形处理技术的不断变化，为了让企业始终保持良好的竞争力，采购一台合适的图形工作站就显得非常重要，正所谓“公欲善其事，必先利其器”！那么，在性能和价格面前，我们如何完美平衡才能选购到合适的产品呢？
组装不能代替专业
在实际调查中，我们发现目前的图形工作站市场，由于用户的预算，应用目的等方面的差异，仍然存在着类似于普通PC的两极分化现象，即行业用户普遍选用品牌产品，而中小企业或是普通用户更倾向于自己组装或是使用高性能计算机代替图形工作站。从保障相关工作正常运作的角度出发，后一种做法并不可取，原因有三：
（一）系统搭配的合理性
图形工作站是非常特殊的产品，其性能设计完全为专业应用而考虑，售价昂贵的产品在诸如高端游戏等领域甚至有可能还不如普通计算机。品牌产品从设计之初到最终产品成熟，都会有针对性地选择特殊的组件，甚至会有针对性地定制，一切都以提高计算机的图形能力作为最终目标，怎样使各组件达到最完美的协作，而不仅仅是将各组件安装在一起，这是需要大量技术和经验来完成的。而用户自行组装的工作站却没有这方面的考虑或者考虑不周全，就算是完全采用工作站的配件，比如特殊的内存，专业的图形卡等，不同厂家所生产的通用型产品也无法保证良好的兼容性，而在软硬件上良好的兼容能力却是一台合格的图形工作站所必须具备的。
（二）系统稳定性
在用户的使用过程中，图形工作站往往是一台关键性设备，其正常运作与否，直接影响用户是否能正常开展工作，因此，更多的用户将图形工作站的稳定性放在第一位。而图形工作站在其运行时，往往各部件都处于全速的状态，这样的工作环境对于其稳定性是极大的考验，自行组装的工作站在此时就可能暴露出缺陷，或者电源所提供的电压不稳定，或者配件间接触不够良好，或者系统散热不及时，这些都可能造成故障而导致手中的工作被耽误。
（三）技术支持能力
由于图形工作站专业性强和最新技术的大量使用，而用户又往往不是软/硬件方面的专家，因此，当工作站出现故障或是在使用中存在疑问时，技术支持的完善与否就非常重要了，及时，有力的技术支持能迅速排除故障，解决疑问，最大程度地减少使用者的损失，很明显，组装的工作站在这方面几乎是空白，出现问题时，用户能够依靠的，只有自己。而由此给企业带来的损失，有可能是非常巨大的。
下图中列出了品牌图形工作站和普通组装机的区别。读者可以从中看到品牌产品所具备的优势，同时也可了解到品牌图形工作站价格比较贵的原因。
从上图我们可以看到，品牌图形工作站无论是硬件配置，软件兼容性还是售后技术支持，同普通组装台式机相比都具有明显的优势，这也是品牌图形工作站售价昂贵的原因之一。
不过，由于图形工作站的特殊性，即便是品牌产品，其具体配置也千变万化，如果我们不了解这些配置对性能带来的影响，就可能造成资金的浪费或者买回来的设备不符合应用需求的尴尬局面。
图形工作站的“核心成员”
图形工作站的计算系统由CPU、主板芯片组和内存构成。
1．CPU
由于CPU是系统工作的核心，因此强大的CPU性能对于整机的影响极大。目前，在图形工作站上应用的CPU主要是Intel和AMD两大处理器供应商的产品，分别为Xeon和Opteron两大类，并且开始支持64位计算，当然也有例外的情况，比如在某些入门级工作站中也有采用高频奔4处理器的，而某些高端产品中也有使用特殊的RISC架构的处理器。Intel和AMD两家公司的产品各有千秋，在多任务处理和软件支持等方面，Intel处理器略有优势。Xeon处理器目前最高频率已达到3.6G，并且已开始出现双核产品，其搭配的主板芯片组在兼容性方面经过了较长时间的考验，许多大工作站厂商采用的Xeon处理器系统通过了一些最主要专业软件厂商的兼容性认证，保证了良好的兼容性，这是其最大的优势。Opteron处理器最近两年才异军突起，性能上和Xeon难分伯仲，而价格上却很有优势。但由于面世时间不久，软件厂商针对该类处理器的优化相对滞后，使其在应用中性能得不到最大程度的发挥，并且兼容性也受到一定影响。因此，该处理器大多出现在为特殊应用而定制的机型上，并且在其中有着优秀表现。
2．主板芯片组
主板是计算机中最基本、最重要的一块电路板，是计算机中其他器件赖以生存和相互通讯的一个平台。与台式机相比工作站作为高性能的专业计算机，其主板的做工要求更加精良，工艺要求更高，对兼容性、稳定性的要求更加严格。在主板上的各种芯片中，由南/北桥芯片构成的芯片组起着关键的作用，CPU和内存以及其他设备间的通讯，系统和外围设备的通讯，设备间的数据交换等都需要由南/北桥协同工作来实现。同时，优秀的芯片组还能保证系统各组件的良好协调以最大程度地发挥系统性能。目前Intel平台多采用E7525芯片组，该产品和以往产品相比最大的特点就是增加了对PCI Express x16的支持，并且支持双显卡的SLI模式，系统的图形性能优势显露无疑。AMD 8000芯片组结构要特殊一点，它包括了AMD-8111芯片（控制HyperTransport I/O集线器）；AMD-8131芯片（控制HyperTransport PCI-X通道）和AMD-8151芯片（控制HyperTransport AGP3.0图形通道）。该芯片组中比较吸引人注意的是其特有的HyperTransport技术，该技术所提供的高带宽使整个系统的传输量、RAS功能和数据管理功能均能得到很大提高。
3．内存
图形工作站的内存一般都采用ECC内存， ECC（Error Checking and Correcting，错误校验与纠正）是一种纠错机制，它时刻检查数据传输的完整性，不仅能探测出每位内存的错误，还可以纠正该错误，从而减少系统因为数据纠错而产生的延迟，是提高工作站容错能力和系统工作效率的有效手段之一。目前的图形工作站中，Xeon系统普遍采用DDR2内存，而Opteron系统仍然采用DDR内存，两种内存相比较，在现阶段DDR2内存并没有因为技术的先进而取得太大的性能优势，其性能大致和DDR内存持平，甚至在某些方面还不如DDR内存。
4、图形子系统
图形工作站所采用的专业图形加速卡是其灵魂所在。也几乎成为了图形工作站区别于其他计算机的最大标志。从某种程度上来说，在图形工作站上它的重要性甚至超过了CPU。与针对游戏、娱乐和办公市场为主的消费类显卡相比，专业显示卡主要针对的是三维动画软件（如3DS Max、Maya、Softimage|3D等）、渲染软件（如LightScape、3DS VIZ等）、CAD软件（如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等）、模型设计（如Rhino）以及部分科学应用等专业应用市场。并针对这些专业图形图像软件进行必要的优化，因此有着极佳的兼容性。
普通家用显卡主要针对Direct 3D加速，而专业显示卡则是针对OpenGL来加速。OpenGL（Open Graphics Library开放图形库）和微软所提供的DirectX同属于图形API，但应用范围不同，OpenGL是目前科学和工程绘图领域大量使用的图形技术标准。最初由SGI公司提出，并随后得到了广泛支持。OpenGL注重快速绘制2D和3D物体用于CAD、仿真、可视化技术和虚拟现实技术中。它是一个开放的三维图形软件包，独立于窗口系统和操作系统，能十分方便地在各平台间移植，具有开放性、独立性和兼容性三大特点。当然在OpenGL之外，还有其他更为专业的图形API，但大多仅仅使用在特殊领域。
同时专业图形卡的优势还在于对专业应用软件性能和兼容性方面的优势。相对于普通游戏卡来说，专业图形卡的驱动程序一般都是针对专业软件而进行优化的，对于最常用的应用软件如AutoCAD、3Dmax等提供有专门的优化驱动程序，而且针对市场上主要的应用软件具有优化的选项，以解决兼容性方面的问题。虽然专业卡一般比普通显卡贵一些，但却是必需的，因为非专业图形卡在稳定性、兼容性方面可能造成的问题所带来的损失远远超出专业图形卡与普通显卡之间的价格区别。
目前专业显卡厂商有3DLabs、NVIDIA和ATI等几家公司，3DLabs公司主要有“强氧（OXYGEN）”和“野猫（Wildcat）”两个系列的产品，是一家专注于研发、制造专业显卡的厂家，其产品走高端路线的较多。NVIDIA公司主要业务在普通家用显卡市场，专业显卡领域近几年才开始涉足，但凭借其雄厚的技术力量，其Quadro系列显卡在专业市场也取得了很大的成功，但大多为中低端产品。ATI公司同样也是涉足专业显卡时间不长，在收购了原来“帝盟（DIAMOND）”公司的FireGL分部后，才开始推出自己的专业显卡，目前FireGL同样也有不俗的表现，市场定位和Quadro系列类似。市场还有艾尔莎、丽台等公司也在生产专业显卡，但其并不自主开发显示芯片，而是采用上面三家公司的显示芯片来生产自有品牌的产品。
5、磁盘子系统
图形工作站的磁盘子系统主要包括硬盘驱动器及其附属的适配器。在工作过程中，CPU和图形加速卡需要持续不断、大流量地与硬盘进行数据的交换，为了保证计算的速度、稳定性和正确性，有必要选择高性能的磁盘子系统。在当前工作站的磁盘子系统中应用最多的是RAID技术和SCSI系统。
冗余磁盘阵列（RAID,Redundant Array of Inexpensive Disks）通过把多个磁盘驱动器连接在一起协同工作，不仅提高速度，同时磁盘系统的可靠性也可提高到接近无错。RAID共有RAID0-RAID5和RAID10七种模式，其中工作站常用的有RAID1、RAID5、RAID10三种模式。
小型计算机标准接口(SCSI,Small Computer standard Interface)是一种智能化的接口，完全通过独立的高速SCSI总线来控制数据的传输，对CPU资源的占用很少，特别适合于并发数据的请求处理。它能够最大限度地减少寻道时间，因而在并发数据的处理中具有极佳的性能。SCSI接口通常应用在对数据传输能力和安全性能要求较高的服务器和工作站系统中。目前图形工作站多采用Ultra3/160M SCSI控制器配合大容量、大缓存高速SCSI硬盘（15000RPM）。
在对图形工作站的硬件系统有所了解后，我们就可以在此基础上开始考虑采购的事情了，不过，图形工作站大都价格不菲，对于中小企业而言，采购费用将是笔不小的开支，因此，采购之前我们还需要“三思”！
2006 经营许可证编号： 粤B2-20050807
