什么是圖形工作站_有哪些特性
圖形工作站是一種專業(yè)從事圖形、圖像(靜態(tài))、圖像(動(dòng)態(tài))與視頻工作的高檔次專用電腦的總稱。那么你對圖形工作站了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是圖形工作站的內(nèi)容，希望大家喜歡!
圖形工作站的性能
一般說來，計(jì)算機(jī)圖形是將抽象的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)顯示器的發(fā)光點(diǎn)的過程，不同類型的抽象信息需要不同類型的處理過程。抽象信息通常分為2d或3d，二者有著本質(zhì)的不同：2d圖形用2d向量、2d區(qū)域和光柵數(shù)據(jù)，而3d圖形使用3d向量和3d表面。3d表面可以具有不同的光高度和不同的顏色，可以透明或不透明，也可以是堆疊的對象。3d圖形常用來表達(dá)以下三類信息：
●3d表面—如cad系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)計(jì);
●圖形圖像處理;
●高性能計(jì)算—如有限元分析、流體計(jì)算、材料模擬計(jì)算、分子模擬計(jì)算等等
●現(xiàn)實(shí)世界的仿真—如飛行仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng);
●影視動(dòng)畫—如3D動(dòng)畫、視頻編輯、特效合成、動(dòng)畫渲染等等。
在大多數(shù)工作站應(yīng)用中，3d圖形性能是構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。因此，衡量圖形工作站的性能主要是看3d圖形性能。
圖形工作站性能的度量
如何來評判一臺(tái)工作站的圖形性能呢?那就是spec(standard performance evaluation council)提供的世界公認(rèn)的圖形標(biāo)準(zhǔn)度量，其中主要的圖形性能指標(biāo)為：
1、specfp95
specfp95是系統(tǒng)浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算能力的指標(biāo)，一般說來，specfp值越高，系統(tǒng)的3d圖形能力越強(qiáng)。
2、xmark93
xmark93是系統(tǒng)運(yùn)x-windows性能的度量。
3、plb
plb(picture level benchmark)分為plbwire93和plbsurf93，是由specino gpc分會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)。plbwire93表示幾個(gè)常用3d線框操作的幾何平均值，而plbsurf93表示幾個(gè)常用的3d面操作的幾何平均值。
4、opengl
opengl是與圖形硬件的標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，允許編程人員創(chuàng)建交互式3d應(yīng)用。open gl常用的性能指標(biāo)有兩個(gè)：cdrs和dx。其中，cdrs包含7種不同的測試，是關(guān)于3d建模和再現(xiàn)的度量，它是以ptc(parametric technology)公司的caid應(yīng)用為基準(zhǔn)的。dx則基于ibm的通用軟件包visualization data explorer(dx)，用于科學(xué)數(shù)據(jù)可視化和分析的能力測定，它包含10種不同的測試，通過加權(quán)平均來得出最后的值。
應(yīng)該說，評判一臺(tái)圖形工作站的性能是件復(fù)雜的事情，如果用戶自己有現(xiàn)成的應(yīng)用，不妨就用它作為尺度來評測一下各家的產(chǎn)品，如此就可避免霧里看花，從各有千秋的產(chǎn)品中選出適合自己的款式。
圖形工作站的影響因素
圖形加速卡
圖形加速卡是決定一臺(tái)圖形工作站性能的主要因素。WIN7工作站之所以主導(dǎo)圖形計(jì)算市場的主要原因,就是它們都有高性能的圖形加速卡，日前主要是麗臺(tái)系列和ATI系列專用圖形顯卡。通常，圖形卡的功能分為圖形加速和幀緩沖(frame buffer)兩部分，形成從數(shù)據(jù)輸入到輸出至dac的管道(pipeline)。管道的前部運(yùn)算可以由系統(tǒng)的主CPU完成，為了提高性能，也可能由專門的硬件完成;NVIDIA進(jìn)軍高性能計(jì)算領(lǐng)域，推出了Tesla&CUDA高性能計(jì)算系列解決方案，CUDA技術(shù)，一種基于NVIDIA圖形處理器(GPU)上全新的并行計(jì)算體系架構(gòu)，讓科學(xué)家、工程師和其他專業(yè)技術(shù)人員能夠解決以前無法解決的問題，作為一個(gè)專用高性能GPU計(jì)算解決方案，NVIDIA把超級計(jì)算能夠帶給任何工作站或服務(wù)器，以及標(biāo)準(zhǔn)、基于CPU的服務(wù)器集群。CUDA的數(shù)目在很大程度上已經(jīng)決定了顯卡的性能。顯存已經(jīng)普及到第五代GDDR5，帶寬也達(dá)到了幾十GB每秒。
系統(tǒng)cpu
CPU也是決定圖形工作站性能的主要因素。全新的英特爾NEHALEM架構(gòu)，解放了主板北橋芯片，內(nèi)存控制器直接通過QPI通道集成在CPU上，徹底解決的前端總線帶寬瓶頸，與桌面機(jī)相比性能提升巨大。在南橋芯片上也有了很大的改進(jìn)，顯卡插槽換成了超帶寬PCI-E X16第二代插槽。
系統(tǒng)內(nèi)存
系統(tǒng)內(nèi)存的速度(latency)和容量是決定系統(tǒng)圖形處理性能的重要因素，常見的3d圖形應(yīng)用通常都要占據(jù)大量的內(nèi)存，這也成了制約工作站往中高端市場發(fā)展的一個(gè)因素。在2011年，工作站和服務(wù)器上已經(jīng)使用了REG內(nèi)存，REG內(nèi)存帶有ECC功能(錯(cuò)誤檢查糾正)又帶有緩存，數(shù)據(jù)存取和糾錯(cuò)能力保證了工作站的性能和穩(wěn)定性。
系統(tǒng)i/o
最終決定一個(gè)圖形工作站的性能高低并非上述這些孤立的要素，它們之間的數(shù)據(jù)傳遞和協(xié)同工作至為關(guān)鍵。系統(tǒng)i/o作為各要素(cpu、內(nèi)存、圖形卡)間數(shù)據(jù)傳遞的通道。把圖形加速卡插在專門的高速插槽上，而非一般的pci插槽上，是解決系統(tǒng)性能瓶頸的重要手段。
操作系統(tǒng)(os)
操作系統(tǒng)也是一個(gè)不容忽視的因素，操作系統(tǒng)對于圖形操作的優(yōu)化以及3d圖形應(yīng)用對于操作系統(tǒng)的優(yōu)化，都是影響最終性能的重要因素。作為世界標(biāo)準(zhǔn)的opengl提供2d和3d圖形函數(shù)，包括建模、變換、著色、光照、平滑陰影、以及高級特點(diǎn)如紋理映射、nurbs、x混和等。使用64位的opengl庫，并利用操作系統(tǒng)的64位尋址能力，可以大幅度提高opengl應(yīng)用的性能。支持4G及以上內(nèi)存和雙屏以上顯示的WIN764位系統(tǒng)可以最大程度的發(fā)揮正太工作站的性能，DELL、聯(lián)想、蘋果都提供正版WIN7旗艦、專業(yè)系統(tǒng)。
圖形工作站的特性
大部分用戶一直存在這樣一個(gè)疑問：“為何圖形工作站的價(jià)格要大大超出普通電腦，難道僅僅是因?yàn)槭褂昧艘恍└邫n、高價(jià)的部件?”由于工作站具有特殊的應(yīng)用定位，這就決定了其在性能、可擴(kuò)充性、穩(wěn)定性、圖形/圖像畫質(zhì)等多方面要大大超越普通電腦，但是：圖形工作站絕對不是普通電腦的簡單增強(qiáng)!工作站的配置準(zhǔn)則在于：切實(shí)了解應(yīng)用單位需求，以合理的價(jià)格組建一個(gè)符合應(yīng)用軟件要求的穩(wěn)定、高速、高效的設(shè)計(jì)平臺(tái)，以最大程度地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，使之真正成為提高生產(chǎn)力的工具。這與普通辦公、家用電腦注重多媒體性能和價(jià)格因素的配置方法是截然不同的。
穩(wěn)定性：
圖形工作站面向關(guān)鍵和大計(jì)算量應(yīng)用，要求各部件具有較高的穩(wěn)定性。因系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤(如普通PC經(jīng)常因內(nèi)存數(shù)據(jù)錯(cuò)誤造成當(dāng)機(jī))而造成的程序中止、圖檔資料丟失等都令人極度沮喪。而普通顯示器長期工作所發(fā)生的畫面變形等問題，則是任何一個(gè)設(shè)計(jì)人員都不愿意看到的。消費(fèi)類市場上那些產(chǎn)品，由于品牌定位等原因，在穩(wěn)定性方面根本無法滿足專業(yè)圖形工作站的要求。圖形工作站所使用的關(guān)鍵部件，自產(chǎn)品設(shè)計(jì)之時(shí)便以穩(wěn)定性為第一標(biāo)準(zhǔn)，如ECC內(nèi)存的使用，便可最大限度地杜絕上述類似事件的發(fā)生。
安全性：
圖形工作的最后步驟就是輸出圖檔、圖像，但無論這些設(shè)計(jì)成品是否已提交給客戶或者投入使用，都必須通過文件的形式保存在計(jì)算機(jī)及其外部存儲(chǔ)設(shè)備中。只通過單機(jī)的硬盤來保存數(shù)據(jù)，這只是在經(jīng)費(fèi)不足及安全性要求不高的前提下所使用的方法(硬盤是計(jì)算機(jī)中少有的包含大量機(jī)械部件的產(chǎn)品，其故障率很高，特別是普通PC的IDE硬盤)，即使是使用刻錄機(jī)進(jìn)行文件的保護(hù)，也只是簡單的“拷貝”。多硬盤建立磁盤陣列、磁帶機(jī)/庫備份數(shù)據(jù)、外部存儲(chǔ)設(shè)備保存數(shù)據(jù)，這才是真正有意義的數(shù)據(jù)保護(hù)方式，這些都是普通PC所無法進(jìn)行的。在關(guān)鍵的應(yīng)用中，通過異地保存、異地備份的方式，是避免災(zāi)難性結(jié)果的最好方法。
運(yùn)行連續(xù)性：
圖形工作站往往數(shù)十小時(shí)連續(xù)運(yùn)行(典型的如模具CAD/CAM和模擬船舶駕駛等應(yīng)用)，這要求工作站系統(tǒng)能夠承受長時(shí)間的連續(xù)大負(fù)荷運(yùn)行。這就象部門級、企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器一樣，最大限度地杜絕“計(jì)劃外停機(jī)”事件的發(fā)生，是保證工作站最大發(fā)揮生產(chǎn)力的準(zhǔn)則!雖然一些高檔、高價(jià)的普通PC也具有一定的穩(wěn)定性，但是對于工作站的應(yīng)用來說，那遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠!即使您的普通PC的一些部件具有良好的保修，但是其返修及再次裝配的時(shí)間還是會(huì)造成工作的停頓。工作站的部件以穩(wěn)定為第一，是系統(tǒng)最大生產(chǎn)力發(fā)揮的有利保障。
性能：
當(dāng)進(jìn)行大部件、多部件的裝配和動(dòng)畫中復(fù)雜場景的渲染時(shí)，普通的Pentium4系統(tǒng)根本無法滿足要求，必須使用Xeon甚至是多CPU的SMP系統(tǒng)。而大幅面的Photoshop效果圖和復(fù)雜的CAM圖檔尺寸往往達(dá)到數(shù)百兆甚至1G以上，處理這些文件必須具有超大容量內(nèi)存和速度極快的硬盤系統(tǒng)，比較典型的是由兩個(gè)硬盤組建RAID 0，從實(shí)際使用效果來看，可以提高硬盤系統(tǒng)60～70%的性能。
2D/3D畫面質(zhì)量：
典型地，復(fù)雜動(dòng)畫場景的渲染錯(cuò)誤和CAD/CAM中面與面銜接線的鋸齒、斷裂，這是普通顯示卡必定會(huì)存在的問題，而專業(yè)圖形加速卡在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)便會(huì)考慮到這些，可以最大程度地避免此類現(xiàn)象。
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