| 出版日期：2001-10-29 总期号：1067 本年期号：82 |
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NT图形工作站发展趋势
赵斌 NT图形工作站是一种基于Windows NT和PC架构的侧重于图形处理的计算机。随着计算机技术的发展与应用的提高，加上国内客户观念的逐步转变，NT图形工作站(Workstation)在国内销量迅速提高。目前NT图形工作站的应用主要分为机械设计（MDA）、数字内容创作（DCC）、电子工程分析（EDA）、金融分析（FA）和虚拟现实（Visualize）等五类。 传统UNIX/RISC工作站能够长期占领市场的原因是在计算速度、图形处理、系统I/O、操作系统等方面表现出的卓越性能。但计算机工业发展至今，这种局面已经完全改变，采用计算机领域先进技术的NT图形工作站，已经赶上甚至在某些方面完全超越了UNIX/RISC图形工作站，同时在性价比上保持着一定优势。 更高的计算性能 以Xeon(Foster核心)为代表的新一代32位处理器，以其低廉的价格、良好的性能迅速占领了中端图形工作站的心脏。这款基于Pentium4核心的Xeon处理器，在结构上与Pentium4大致相同，包括采用了Quad Speed为400MHz的前端总线、双通道的RDRAM等，SSE2指令在计算性能上超越传统的RISC处理器，主频将达1.7GHz、2GHz甚至更高。唯一美中不足的是目前发布版本的二级缓存只有256K，相信在不久的将来这种局面将会发生改变。 5月28日，Intel发布了IA-64(Intel Architecture-64bit)架构第一款处理器Itanium（安腾）。它是Intel第一个商业化的64位处理器架构，也是Intel统一64位平台的第一步。IA－64架构可以说是Intel自80386起确立IA－32架构以来最大的发展，根据Intel的设计思想，IA－64架构体系将拥有64位内存寻址能力，能够支持更大的内存寻址空间。同时IA－64采用显式并行指令处理（Explicitly Parallel Instruction Processing ，EPIC）技术及借助EPIC技术，编译器在保证并行处理指令时可以更加有效，并利用分枝判定技术来更加有效地处理条件分枝，降低分枝预测的失误率。安腾处理器还具备全新的推理（Speculation）技术，通过这一技术，编码指令与其它指令一同进行处理，总体的处理时间大大缩短。在工作站应用中，对于技术/科学计算，安腾处理器具有非常强大的计算能力，提供了更高精度的浮点和整数部件，这些部件可以更加有效地处理大型/精确的数值计算，可满足用户对高可用性、高可扩充性和高性能不断增加的需求。 此外，安腾处理器的并行处理能力也非常强大，而且能与当今最流行的两种操作系统UNIX和Windows保持完全兼容。 当高端技术应用成熟后，产品就会随着成本的大幅下降而转移到中低端市场并且迅速普及。我们有理由相信，安腾处理器在工作站领域的应用也会符合这种规律。在不远的将来，随着技术的不断成熟，安腾处理器必将迅速占领中低端工作站市场。 更强大的图形处理能力 随着几年前微软与SGI公司在3D图形加速标准上的统一，Direct3D和OpenGL两种3D应用程序接口的融合，3D图形处理技术得到了进一步发展。在较短的时间内，具备更强图形处理能力的系统将会把领先的SGI系统挤到中端甚至低端市场。预计在1年内，NT图形工作站的图形处理能力将会提高一倍。 图形加速卡部分是图形工作站的核心。以3Dlabs为代表的老牌专业图形卡研发生产厂商和新锐nVIDIA、ATi(收购Diamond FireGL团队)等，明显加快了推出新产品的频率，3Dlabs WildCat系列、ATi FireGL4牢牢占领了高端图形卡市场，ELSA Gloria系列、ATi FireGL2在中端市场上占半壁江山，ELSA的Synergy系列超低价抢占低端市场，与3Dlabs Oxygen VX1/GVX1打得不亦乐乎。这一技术进步将会使从事机械CAD、动画、模拟等领域的工程师和相关企业大大受益。 在执行工业级应用程序时，设计人员绝对无法忍受任何不稳定、缺乏效率的绘图系统，在图像准确度与品质上也是毫不妥协。专业图形加速卡其卖点恰恰不在于多边形产生速度或是像素填图率等指标上，而是在调整驱动程序以及提供绘图的精确性方面。这也是为什么专业图形卡，特别是高端图形卡价位高得离谱的最主要原因。 更高的I/O处理能力 目前，采用Ultra 160 SCSI存储系统的NT图形工作站已经成为市场主流。而采用更强大的Ultra 320的高端系统将逐步上市，其带宽可达到创纪录的640M/s。除此之外，硬盘容量也会大幅度增加，可以期待73G以上的高速SCSI硬盘将会成为标准配置。 系统总线结构的进步也将使系统I/O进一步提升。PCI是1993年推出的，它已成为在CPU、存储器和外部设备例如SCSI和光纤通道存储设备和以太网接口控制器(NIC)之间传送大量数据的标准。然而，随着计算机技术的发展，PCI总线的速度已经无法满足海量数据传输的要求。例如，传统的PCI总线(32位，33MHz)的理论带宽为133MB/s，而高端外设如千兆位以太网NIC、光纤通道和Uitra 3 SCSI存储设备的带宽已大大超过了PCI总线。因此，制定一种新型的、稳定高效的I/O标准便成了当务之急。PCI-X是对传统PCI总线的改进，与PCI总线不同的是，PCI-X允许目标设备仅与单个PCI-X设备进行交换，如果PCI-X设备没有任何数据传送，总线会自动将PCI-X设备移除，以减少PCI设备间的等待周期。通俗来说，PCI总线采用的是共享技术，PCI-X采用的是交换技术，而且PCI-X总线采用64位结构，最大传输频率133MHz，理论带宽最高可达1066MB/s，大大缓解了由PCI总线造成的性能瓶颈问题。 InfiniBand技术是一种即将用于工作站/服务器的新型I/O规范。InfiniBand结构满足了业界更加模块化的分布结构的趋势，基于InfiniBand技术的总线结构将使用统一的InfiniBand中心交换机，将主机、存储设备、网络等连接起来。这种看似简单的连接将使系统总线、内存总线带宽和I/O总线带宽大大提高，最新设计的InfiniBand互连采用2.5Gb/s的单线速度，可有1倍、4倍或12倍线连接宽度，这样就可通过多通道连接提供升级。在提高系统性能的同时，大大提高了系统的稳定性、灵活性。 在以太网络传输手段上，1-2年内廉价的千兆以太网方案将会进入NT工作站系统，从而使NT图形工作站具备更强大的网络传输能力。此外，采用新型DDR技术SDRAM和RAMBUS的系统主内存，将会使内存带宽获得飞速跃升。而采用LS-120或其他新型存储介质的驱动器，将会取代现有的1.44M软盘驱动器，从而使用户具备便宜和大容量的移动存储手段。 更优化、更强大的系统 目前看来，NT工作站较之UNIX/RISC工作站，在硬件上已赶超过了后者，唯一的差距就在于操作系统。Windows XP的发布或许将会彻底改变这种状况。 Windows XP很快就会到来了，而且从目前情况来看，它将是历史上Windows最大的发布行动之一。Windows XP是首个把家用版和专业版代码结合在一起的Microsoft操作系统。在今年10月25日发布的时候，Windows XP Home Edition（家用版）和 Windows XP Professional（专业版）将会首先出现。Windows XP Professional显然会有更多的商业特色，包括支持多处理器 (多至2个)、 NTFS文件系统、集中的系统管理，并支持远程安装等，是非常适合NT工作站的操作系统。 当然，为了在Intel安腾系统中运行，微软公司也将发布其第一款64位客户操作系统——Windows XP 64-Bit Edition。它的研发与Intel安腾处理器是同期进行的，此款专为高端工作站用户设计的操作系统将满足在类似电影特技、工程和科学应用中需要大量内存和浮点运算的高阶应用。 更好的性价比 不论是现在，还是未来，价格永远都会成为驱动的因素，更高的性能并不妨碍投资有限的用户获得好用、够用的系统，在处理能力飞速提高的同时，根据市场细分而构建好用、够用的系统会成为市场主流。NT图形工作站依靠更好的性价比，有可能超过UNIX/RISC图形工作站。而在合理的成本范围内添加更多更先进特征，将会成为NT图形工作站的设计原则。 达尔文的进化论说“物竞天择，适者生存”，不仅仅是在自然界，在未来的NT图形工作站市场中这条理论依然适用，面对品牌林立，竞争激烈的市场，无论是国外品牌，还是国内品牌都不会掉以轻心，“逆水行舟，不进则退”，各大厂商都会为争取未来市场做准备，相信未来的NT图形工作站的技术也会与市场需要相辅相成地得到长足的发展。 |
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