Рабочая станция — это специальный компьютер, разработанный для технических или научных приложений. [2] Предназначенные в первую очередь для использования одним пользователем, [2] они обычно подключаются к локальной сети и запускают многопользовательские операционные системы . Термин «рабочая станция» использовался в широком смысле для обозначения всего, от терминала мэйнфрейма до ПК, подключенного к сети , но наиболее распространенная форма относится к классу оборудования, предлагаемого несколькими нынешними и прекратившими свое существование компаниями, такими как Sun Microsystems , [3] Silicon Graphics , Apollo Computer , [4] DEC , HP , NeXT и IBM , которые привели к революции в области трехмерной компьютерной графики в конце 1990-х годов. [5]
Рабочие станции ранее предлагали более высокую производительность, чем обычные персональные компьютеры , особенно в процессоре , графике , памяти и многозадачности. Рабочие станции оптимизированы для визуализации и обработки различных типов сложных данных, таких как 3D-механическое проектирование, инженерное моделирование, например, вычислительная гидродинамика , анимация , видеомонтаж , редактирование изображений , медицинская визуализация , рендеринг изображений, вычислительная наука и математические графики. Обычно форм-фактор — это настольный компьютер , который состоит из дисплея с высоким разрешением, клавиатуры и мыши как минимум, но также предлагает несколько дисплеев, графические планшеты и 3D-мыши для управления объектами и навигации по сценам. Рабочие станции были первым сегментом компьютерного рынка [6], который представил передовые аксессуары и инструменты для совместной работы, такие как видеоконференции . [5]
Растущие возможности основных ПК с конца 1990-х годов уменьшили различие между ПК и рабочими станциями. [7] Типичные рабочие станции 1980-х годов имеют дорогостоящее фирменное оборудование и операционные системы, чтобы категорически отличать их от стандартизированных ПК. С 1990-х и 2000-х годов RS/6000 и IntelliStation от IBM имеют процессоры POWER на базе RISC, работающие под управлением AIX , а ее корпоративные и потребительские ПК IBM PC Series и Aptiva имеют процессоры Intel x86. Однако к началу 2000-х годов эта разница в значительной степени исчезла, поскольку рабочие станции используют высококоммерческое оборудование , на котором доминируют крупные поставщики ПК, такие как Dell , Hewlett-Packard и Fujitsu , продающие системы x86-64 под управлением Windows или Linux .
Рабочие станции старше первого персонального компьютера (ПК). [8] Первым компьютером, который можно было бы назвать рабочей станцией, был IBM 1620 , небольшой научный компьютер, предназначенный для интерактивного использования одним человеком, сидящим за консолью. [9] Он был представлен в 1959 году. [10] Одной из особенностей машины является отсутствие какой-либо арифметической схемы. [11] Для выполнения сложения ему требуется таблица правил сложения десятичных чисел, находящаяся в памяти. [12] Это снизило стоимость логической схемы, что позволило IBM сделать ее недорогой. Машина имеет кодовое название CADET и изначально сдавалась в аренду за 1000 долларов в месяц.
В 1965 году научный компьютер IBM 1130 стал преемником 1620. Обе эти системы работают на Фортране и других языках. [13] Они встроены в шкафы размером с стол, с консольными пишущими машинками. Они имеют опциональные дополнительные дисководы, принтеры и как перфолентный, так и перфокарточный ввод-вывод.
Ранние рабочие станции, как правило, представляли собой специализированные мини-компьютеры , многопользовательские системы, предназначенные для одного пользователя. [8] Например, PDP-8 от Digital Equipment Corporation считается первым коммерческим мини-компьютером. [14]
Рабочие станции исторически были более продвинутыми, чем современные ПК, с более мощной архитектурой ЦП, более ранними сетевыми возможностями, более продвинутой графикой, большим объемом памяти и многозадачностью со сложными операционными системами, такими как Unix. Из-за своего наследия миникомпьютеров, с самого начала рабочие станции запускали профессиональное и дорогое программное обеспечение, такое как САПР и графический дизайн, в отличие от игр и текстовых редакторов ПК. [8] Машины Lisp, разработанные в Массачусетском технологическом институте в начале 1970-х годов, стали пионерами некоторых принципов рабочих станций, как высокопроизводительные, сетевые, однопользовательские системы, предназначенные для интенсивного интерактивного использования. Машины Lisp были коммерциализированы в начале 1980-х годов такими компаниями, как Symbolics , Lisp Machines , Texas Instruments ( TI Explorer ) и Xerox ( рабочие станции Interlisp-D ). Первым компьютером, предназначенным для одного пользователя, с графикой высокого разрешения (и, следовательно, рабочей станцией в современном понимании) стал Alto , разработанный в Xerox PARC в 1973 году. [15] Другими ранними рабочими станциями являются Terak 8510/a (1977), [16] Three Rivers PERQ (1979) и более поздняя Xerox Star (1981).
В начале 1980-х годов с появлением 32-разрядных микропроцессоров , таких как Motorola 68000 , появилось несколько новых конкурентов, включая Apollo Computer и Sun Microsystems , [17] с рабочими станциями на базе 68000 и Unix . [18] [19] Тем временем, проект DARPA VLSI создал несколько побочных графических продуктов, таких как Silicon Graphics 3130. Целевые рынки были дифференцированы, при этом Sun и Apollo считались сетевыми рабочими станциями, а SGI — графическими рабочими станциями. Процессоры RISC увеличились в середине 1980-х годов, что типично для поставщиков рабочих станций. [20] Конкуренция между поставщиками RISC снизила цены на процессоры до всего лишь 10 долларов за MIPS, что намного дешевле, чем у Intel 80386 ; [21] После значительного снижения цен в 1987 и 1988 годах персональная рабочая станция, подходящая для 2D CAD, стоила от 5000 долларов США (что эквивалентно 12 000 долларов США в 2023 году) до 25 000 долларов США (что эквивалентно 61 000 долларов США в 2023 году) и была доступна у нескольких поставщиков. Модели среднего класса, способные работать с 3D-графикой, стоят от 35 000 долларов США (что эквивалентно 86 000 долларов США в 2023 году) до 60 000 долларов США (что эквивалентно 147 000 долларов США в 2023 году), в то время как высококлассные модели, пересекающиеся с мини-компьютерами, стоят от 80 000 долларов США (что эквивалентно 197 000 долларов США в 2023 году) до 100 000 долларов США (что эквивалентно 246 000 долларов США в 2023 году) или больше. [22]
К тому времени «персональная рабочая станция» стоимостью 12 000 долларов (что эквивалентно 29 000 долларов в 2023 году) могла быть высокопроизводительным ПК, таким как Macintosh II или IBM PS/2 Model 80 , низкопроизводительной рабочей станцией или гибридным устройством, таким как NeXT Computer , все со схожими, перекрывающимися характеристиками. [8] Одним из отличий между ПК и рабочей станцией было то, что последний с гораздо большей вероятностью имел графический ускоритель с поддержкой графического стандарта, такого как PHIGS или X Window , в то время как первый обычно зависел от программного рендеринга или фирменных ускорителей. Потребности индустрии компьютерной анимации обычно вызывали улучшения в графической технологии, а САПР позже использовали те же улучшения. [22] BYTE предсказал в 1989 году: «Скоро единственным способом отличить традиционные рабочие станции от ПК будет операционная система, на которой они работают», причем первые будут работать под управлением Unix, а вторые — под управлением OS/2 , классической Mac OS и/или Unix. К тому времени многие рабочие станции имели какой-то способ запуска все более популярного и мощного программного обеспечения для ПК, такого как Lotus 1-2-3 или Microsoft Word . [8] В том году журнал продемонстрировал, что человек может построить рабочую станцию из стандартных компонентов со спецификациями, сопоставимыми с коммерчески доступными рабочими станциями начального уровня. [23]
Рабочие станции часто имели дисковые системы хранения SCSI или Fibre Channel , высокопроизводительные 3D-ускорители , один или несколько 64-разрядных процессоров , [24] большие объемы оперативной памяти и хорошо спроектированное охлаждение. Кроме того, компании, которые производят продукцию, как правило, имеют комплексные планы ремонта/замены. Однако, поскольку различие между рабочей станцией и ПК стирается, производители рабочих станций все чаще используют «готовые» компоненты ПК и графические решения, а не фирменное оборудование или программное обеспечение. Некоторые «недорогие» рабочие станции по-прежнему дороги по стандартам ПК, но предлагают двоичную совместимость с более высокопроизводительными рабочими станциями и серверами, произведенными тем же поставщиком. Это позволяет разрабатывать программное обеспечение на недорогих (по сравнению с сервером) настольных компьютерах.
Рабочие станции диверсифицированы до минимально возможной цены в противовес производительности, называемой тонким клиентом или сетевым компьютером . Зависимость от сети и сервера сводит машину к отсутствию жесткого диска, а только к наличию процессора, клавиатуры, мыши и экрана. Некоторые бездисковые узлы по-прежнему работают под управлением традиционной операционной системы и выполняют вычисления локально, с хранением на удаленном сервере . [25] Они предназначены для снижения первоначальной стоимости покупки системы и общей стоимости владения за счет сокращения объема администрирования, необходимого для каждого пользователя. [26]
Впервые этот подход был опробован в качестве замены ПК в офисных приложениях производительности с 3Station от 3Com . В 1990-х годах X-терминалы выполняли аналогичную роль для технических вычислений. Тонкие клиенты Sun включают линейку продуктов Sun Ray . [27] Однако традиционные рабочие станции и ПК продолжали падать в цене и сложности по мере того, как становились доступными инструменты удаленного управления для ИТ-персонала, подрывая этот рынок.
Высокопроизводительная рабочая станция начала 1980-х годов с тремя М, или «3M computer» (придуманное Раджем Редди и его коллегами из CMU), имеет один мегабайт оперативной памяти, мегапиксельный дисплей (примерно 1000×1000 пикселей) и производительность вычислений в один « MegaFLOPS » (не менее миллиона операций с плавающей точкой в секунду). [28] RFC 782 определяет среду рабочей станции в более общем плане как «аппаратное и программное обеспечение, предназначенное для обслуживания одного пользователя», и что оно предоставляет дополнительные общие ресурсы. Это, по крайней мере, на порядок превышает возможности персонального компьютера того времени. Оригинальный персональный компьютер IBM 1981 года имел 16 КБ памяти, текстовый дисплей и производительность вычислений с плавающей точкой около1 кФЛОПС (30 кФЛОПС с дополнительным математическим сопроцессором 8087. Другие функции, выходящие за рамки типичного персонального компьютера, включают сетевые возможности, графическое ускорение и высокоскоростные внутренние и периферийные шины данных.
Другой целью было снизить цену ниже одного «мегапенни», то есть менее 10 000 долларов (что эквивалентно 28 000 долларов в 2023 году), что было достигнуто в конце 1980-х годов. В течение начала и середины 1990-х годов многие рабочие станции стоили от 15 000 до 100 000 долларов (что эквивалентно 200 000 долларов в 2023 году) или больше.
Более широкое внедрение этих технологий в массовые ПК стало прямым фактором упадка рабочих станций как отдельного сегмента рынка: [29]
.jpeg/1280px-Sun_Ultra_20_Workstation_(2005).jpeg)
С конца 1990-х годов рабочие станции и потребительские рынки еще больше слились. Многие компоненты рабочих станций начального уровня теперь такие же, как и на потребительском рынке, а разница в цене сократилась. Например, большинство компьютеров Macintosh Quadra изначально предназначались для научных или проектных работ, все с процессором Motorola 68040 , обратно совместимым с Macintosh 68000. Потребительские модели Macintosh IIcx и Macintosh IIci можно обновить до Quadra 700. «В эпоху, когда многие профессионалы предпочитали рабочие станции Silicon Graphics, Quadra 700 была интригующим вариантом за малую часть стоимости», поскольку ресурсоемкое программное обеспечение, такое как Infini-D, принесло «3D-рендеринг и анимацию студийного качества на домашний рабочий стол». Quadra 700 может работать под управлением A/UX 3.0, что делает ее рабочей станцией Unix . [31] Другим примером является потребительская видеокарта Nvidia GeForce 256 , которая породила рабочую карту Quadro , имеющую тот же графический процессор, но другую поддержку драйверов и сертификацию для приложений САПР, а также гораздо более высокую цену.
Рабочие станции обычно являются движущей силой прогресса в технологии ЦП. Все компьютеры выигрывают от многопроцессорных и многоядерных конструкций (по сути, несколько процессоров на кристалле ) . Многоядерная конструкция была впервые представлена в POWER4 от IBM ; она и Intel Xeon имеют несколько ЦП, больше кэша на кристалле и память ECC.
Некоторые рабочие станции разработаны или сертифицированы для использования только с одним конкретным приложением, таким как AutoCAD , Avid Xpress Studio HD или 3D Studio Max . Процесс сертификации увеличивает цены на рабочие станции.
_012.png/1280px-HP_Z6_(%E6%9E%81%E5%AE%A2%E6%B9%BEGeekerwan)_012.png)
Современные рабочие станции, как правило, представляют собой настольные компьютеры с графическими процессорами AMD или NVIDIA для выполнения высокопроизводительных вычислений в таких программах, как видеоредактирование , 3D-моделирование , автоматизированное проектирование и рендеринг . [32]
К январю 2009 года все линейки рабочих станций на базе RISC были сняты с производства:
В начале 2018 года рабочие станции RISC были повторно представлены в серии систем на базе IBM POWER9 компанией Raptor Computing Systems. [37] [38] В октябре 2024 года System 76 представляет рабочую станцию Thelio Astra на базе Arm, предназначенную для автономных автомобилей. [39]
Большая часть текущего рынка рабочих станций использует микропроцессоры x86-64. Операционные системы включают Windows , FreeBSD , дистрибутивы Linux , macOS и Solaris . [40] Некоторые поставщики также продают товарные односокетные системы как рабочие станции.
Существует три типа рабочих станций:
Сегмент рынка высокопроизводительных настольных ПК включает рабочие станции с операционными системами и компонентами ПК. Линейки компонентов могут быть сегментированы с премиальными компонентами, которые функционально похожи на потребительские модели, но с более высокой надежностью или производительностью. [42]
ПК класса рабочей станции может иметь некоторые из следующих функций:
Медиа, связанные с рабочими станциями на Wikimedia Commons