图形工作站作为专业级图形设计工具，在企业的产品设计部门扮演着非常重要的角色。图形工作站以其超强的图形处理能力著称，与各种三维软件平台都有着非常好的兼容性。在图形工作站发展的早期，由于硬件性能限制仅能对简单的图形进行运算处理，经过30年的发展，图形工作站已经能实现对复杂三维模型进行CAD\CAE的应用处理，展望未来，随着中国制造企业由中国制造到“中国智造“的跨越，图形工作站将变得越来越必不可少。
一、图形工作站前世今生
自1946年世界第一台计算机ENIAC诞生起，经过30年的不懈努力，到上世纪70年代操作系统和芯片技术已得到长足发展，此时，Unix操作系统已走出贝尔实验室并商业化，intel 8080芯片也于1974年推出，这一切都为次年世界第一台个人计算机Altair登台亮相创造了条件。1975年，正是Altair的出现使得当时还在哈佛上大二的比尔.盖茨决定放弃学业投身到即将到来的IT革新浪潮中来。很多至今都引领着业界的IT巨头都诞生于这一时期，如微软、苹果和甲骨文。
20世纪70年代中期，IT公司如雨后春笋般的诞生，软件需要找到适合运行的硬件平台，硬件商需要为平台寻找合适的软件，我们称这一时期为个人计算机软硬件的磨合期。正是经历了这几年软硬件磨合期，到80年代初，定位于特定应用的个人计算机才得以走入人们生活，真正意义上的图形工作站也于这一时期诞生。
1、图形双星之初创岁月（1982～1985）
1982年，两家重量级图形工作站厂商成立，它们是 SGI和SUN。业界将SGI称为图形工作站发展的鼻祖， 因为SGI是最早专注于图形工作站研发与制造的厂商。1982年，James Clark博士创建了SGI公司，在此一年前，James Clark博士发明了几何图形发生器，这是一组可加速模型建立的定制芯片，能以硬件来加速图形的几何变换，减轻中央处理器对图形处理的负担，特别适用于对CAD、CAE、CAM等应用的图形处理，这也是最早的3D几何图形引擎，它的发明为图形工作站的出现奠定了基础。同年，SUN在斯坦福大学的宿舍里成立，并于当年7月推出了Sun one图形工作站，两家公司的共同之处是创始人都是技术出身且都以图形工作站作为立足之本。
图1 Sun one工作站
20世纪80年代初，图形工作站的出现使得市场对该产品的需求空前强烈，IBM、DEC等硬件厂商纷纷加入对这一市场的争夺。1983年，IBM宣布开发基于ROMP架构处理器的工作站，同年SGI也推出了第一款图形终端IRIS 1000系列，并与次年4月正式推出业界首款3D图形工作站——IRIS 1400，与此同时，MIPS微处理器的出现也激发图形工作站厂商开发自己的RISC处理器。1985年SUN开始SPARC处理器的研发工作，在此之前，包括SUN在内的众多图形工作站厂商都依赖于摩托罗拉的芯片供应。
图2 IRIS 1000系列
2、RISC/Unix时代的百家争鸣（1986～1993）
由于早期的图形工作站处理器很多都有摩托罗拉公司提供，这使得图形工作站的同质化问题日趋严重，为扼守住自己的一块蛋糕，包括SUN、SGI、IBM在内的厂商都着手开发自己的RISC处理器和UNIX操作系统，试图通过打造封闭式图形工作站来保证客户群体不至流失，同时赚取高额的利润。正是这一思维为之后Wintel联盟的崛起买下伏笔。
1986年是图形工作站发展史上值得纪念的年份，这一年IBM发布了RISC架构的Unix计算机——RT PC，并为该机型搭配了AIX系统，AIX是基于INTERACTIVE Systems公司的IN/ix（第一个商用UNIX）开发的。同年，惠普公司的RISC芯片PA-RISC发布，型号为PA-8000，在此之前，惠普已推出HP-UX操作系统。1987年，SUN与TI公司合作开发的SPARC处理器正式亮相，这是业内第一款有可扩展功能的RISC架构微处理器，但第一个应用SPARC处理器的SPARCstation1工作站直到1989年才发布。这一时期，SGI并没有发展自己的处理器，只是放弃了摩托罗拉的68000，转而使用MIPS的处理器产品，1992年MIPS被SGI收购，从而正式将MIPS处理器纳入旗下。
图3 SPARCstation 1
到90年代初，IBM、HP、SUN、SGI都发展了了各自的处理器和操作系统，IBM是POWER+AIX，惠普是PA-RISC+HP-UX，SUN是SPARC+Solaris，SGI是MIRS+IRIX。除这四家之外，DEC发展了自己的Alpha处理器。
（1）IBM：POWER+AIX
POWER是Performance Optimization With Enhanced RISC的缩写，即以加强的RISC实现性能优化。该处理器最早出现在RS/6000系统上，RS/6000是IBM在1990年推出的一个RISC架构的服务器（POWERserver）、工作站(POWERstation)和超级计算机(POWERParallel)家族，用以替代IBM RT计算机平台，也是第一个使用POWER处理器的计算机系统。自1986年发布AIX系统到POWER处理器的推出，AIX已从一个技术工作站平台发展为一个真正的服务器操作系统。
图4 IBM RS/6000系列
RS/6000系统的前身是1986年推出的RT PC，这是世界上首台RISC架构的UNIX计算机，也是IBM推出的首台具备CAD设计能力的图形工作站，RT PC配备无浮点计算能力的32位ROMP处理器，可实现对CATIA、AUTOCAD等CAD程序进行图形处理。
从RT PC到RS/6000，IBM实现了从单线产品到系列产品的转型，即由工作站发展为包括工作站、服务器和超级计算机在内的系列家族，通过不断优化POWER处理器架构以及升级AIX操作系统来提升RS/6000系列产品性能，从而在图形工作站领域攻城略地，在IBM工作站发展战略中，IBM让AIX操作系统只能运行在POWER系列处理器上，虽然1996年微软也曾发布过可运行在RISC SYSTEM/6000上的NT 4.0操作系统，但很快PowERPC版本的Windows NT系统就被取消。到2000年，IBM直接将RS/6000改名为eServer pSeries，自此IBM再无发布基于RISC架构的UNIX工作站产品。
（2）HP：PA-RISC+HP-UX
PA-RISC是惠普基于RISC架构的处理器系列，它首次出现于1986年，第一款芯片的型号为PA-8000，之后陆续推出PA-8200、PA- 8500、PA-8600等型号，64位微处理器PA-8700于2001年上半年正式投入服务器和工作站的使用。HP-UX是惠普1984年发布的专有的Unix操作系统，目前最新版本为HP-UX11iv3。
图5 HP 300系列
惠普是最早推出工作站产品的厂商之一，甚至先于IBM。早在1968年，惠普就推出了HP 9100A，但这是一款定位于科学计算的工作站，并非图形工作站。该产品使科学家不必使用大型计算机即可进行复杂的计算。1977年，惠普又推出了HP 9845A，这是一款定位于科学计算和工程应用的工作站，集成了12英寸CRT显示器，并为工作站搭配了图形卡，但该产品依然不能归结为真正意义上的图形工作站。惠普真正意义的图形工作站出现在1985年，当时惠普推出了首款HP 300系列工作站，并为该类型工作站搭配了HP3D显卡引擎，这也是惠普推出的首款具备一定三维处理能力的图形工作站，该产品搭配的就是HP-UX操作系统。
1989年，惠普收购阿波罗电脑公司，随后阿波罗的Unix操作系统Domain/OS也被应用到惠普工作站。1996年后，随着Wintel联盟的崛起，惠普还推出了XA-S系列工作站，2002年之后发展为XW系列图形工作站。此后，惠普再无发布任何基于Unix架构的图形工作站产品，到2009年，惠普新一代Z 系列图形工作站推出，XW系列正式功成身退。
（3）SUN：SPARC+Solaris
SPARC是Scalable Processor Architecture的缩写，即可扩展的处理器架构。1984年，Sun工程师中的一个小团队开始研发被称为SPARC的32位RISC处理。三年后，第一款名为“Sunrise”的SPARC处理器诞生，这款处理器采用0.8微米工艺，主频只有16MHz，当时被应用在一对20000门的富士通gate-array芯片上，供给Sun 4/260工作站做动力。第一款SPARC处理器规格虽然和现今的处理器无法相提并论，每秒仅可处理1000万个指令，但是这比当时的复杂指令集计算机(CISC)处理器要快三倍。
图6 SPARC产品路线图
SPARC处理器原本就是为SUN工作站专门设计的，之后被广泛应用到SUN、富士通等制造的大型SMP服务器上，Solaris操作系统也是SUN公司专为SPRAC架构处理器设计的系统，除Solaris外，NeXTSTEP、Linux、FreeBSD、OpenBSD、NetBSD等系统也提供SPARC版本。从1987 年SPARC处理器发布到2009年甲骨文收购SUN，SUN共发布了9代28款SPARC处理器，2007年8月推出的UltraSparc T2是SUN最后推出的SPARC处理器。尽管市场销售情况非常好，但终究未能扭转被收购的命运。
Solaris是SUN为自己的工作站专门开发的操作系统。1982年SUN推出了第一台工作站，为了给工作站搭配一个合适的操作系统，1983年SUN在UNIX System V基础上开发了SunOS，8年后，该系统改名为Solaris。早期的Solaris只能运行在SPARC平台上，SUN公司通过捆绑Solaris和SPARC，使得工作站性能大大增强，但价格却较高。到90年代中期，随着x86平台技术的发展，Solaris才开始支持x86和x64平台，在版本2.5.1的时候，Solaris曾经一度被移植到PowERPC架构，但后来在版本正式发布时又被删去。目前最新的版本为Solaris 11。
（4）SGI：MIPS+IRIX
SGI成立于1982年，在当今的计算机界，SGI 的名字虽不如IBM、HP那样有名，但其产品和技术在图形和高性能计算领域有着其他产品无法替代的地位。SGI公司早期便致力于图形卡的研究和制造，之后便开始生产图形工作站产品。1983年SGI推出了第一批图形终端IRIS 1000，并在1984年推出了第一台3D图形工作站IRIS 1400，采用的是摩托罗拉公司的68000处理器。之后SGI决定放弃使用摩托罗拉产品转而采用MIPS公司的R2000产品，并于1987年推出了第一批RISC工作站，1992年SGI收购MIPS，从而将MIPS处理器收归旗下。
1988年，SGI为工作站开发了IRIX操作系统，这是一种基于UNIX System V开发的系统，只能运行在MIPS架构工作站上，与AIX、HP-UX、Solaris等UNIX操作系统不同，IRIX融入了更多的图形元素在里面，其中就包括IRIX GL程序，后来该程序演化为图形工作站的标准图形库OpenGL。
回顾SGI的图形工作站发展历程，早期依赖摩托罗拉的M680x0平台，1986年后转到MIPS平台，为打造软硬一体化工作站平台，1992年SGI收购了MIPS公司，但由于管理层犯下致命错误，1998年MIPS再次从SGI独立出来，随之SGI将全部身家压在安腾处理器上，这一战略最终决定了SGI的命运，2006年，SGI这个在图形工作站独领风骚的公司被名不见经传的Rackable以2500万美元收购，一代鼻祖就此终结。
图7 SGI产品发布路线图
3、Wintel崛起，英雄迟暮（1994～至今）
20世纪80年代，当几乎所有的主流个人计算机都被RISC处理器和UNIX操作系统占据时，有两家公司正在走着一条不同的路，它们就是英特尔和微软。英特尔处理器是基于CISC指令架构，由于早期的英特尔芯片名称都是“86”结尾，后来人们习惯称英特尔处理器为x86架构，而微软当时正在着手开发一种有着图形界面的操作系统Windows。在UNIX和RISC一统天下的时代，无论是运算效率还是应用性能，当时英特尔和微软产品并不占优。正基于于此，没有敌手的图形工作站厂商们试图打造各自的封闭式系统，以维持高额的利润，正是这样一种思维为日后Wintel联盟的崛起创造条件。
（1）1994～1996：转守为攻
上世纪80年代，高端计算机市场基本是RISC/UNIX的天下，在当时由于UNIX操作系统发展已相对成熟，RISC处理器的性能也要优于英特尔的x86产品，当时的微软和英特尔根本无力介入高端计算机市场，这种情况一直持续到上世纪90年代，转折点就在1994年。1994年微软发布了Windows NT 3.5，该系统共推出了两种版本：工作站版本和服务器版，从而开启了与RISC/UNIX阵营在工作站及服务器市场的争夺战。同年3月，英特尔发布了奔腾处理器，正式告别数字命名时代。
图8 Windows NT 3.5
奔腾处理器是x86系列的革新性产品，相对之前的486产品其晶体管数量大幅提高，并增强了浮点运算功能，将工作电压降低至3.3V。自此之后，微软和英特尔加大力度对新品的开发和升级，为进一步拓展高端工作站和服务器市场，1996年微软又推出了融入了IE浏览器的Windows NT 4.0，一共四个版本，分别是工作站版、终端服务器版及两个服务器版。Windows NT 4.0提供文件和打印服务，能运行客户机/服务器应用程序，内置Internet/Intranet功能，为配合微软战略，英特尔在1997年初再次更新其奔腾产品线，发布了新一代奔腾MMX处理器，该处理器在x86指令集中增加了57条多媒体指令，专门用于对视频、音频以及图形图像数据的处理。
从NT操作系统发布到奔腾处理器的推出，在1994到1996的三年时间里，微软和英特尔密切合作在工作站和服务器市场攻城略地，价格居高不下的Unix工作站以及封闭的体系架构都减弱了 RISC/UNIX阵营对Wintel联盟的反击力度，而随着x86处理器性能提升以及 Windows操作系统功能进一步完善，固步自封的UNIX/RISC已认识到形势之危机。
（2）1997～2002：局势逆转
据IDC调研统计，1996年全球RISC架构的小型机占据了78%的市场份额，而x86架构小型机仅占22%，这一年实力的天枰依然UNIX阵营倾斜，但这种倾斜角度却正在发生变化。
图9 Intel奔腾2处理器
1998年英特尔面向中高端工作站及服务器市场推出了奔腾2至强处理器，至强是英特尔引入的新品牌，取代之前所使用的Pentium Pro品牌，紧随其后微软也发布了Windows 98操作系统，两家再次联手对Unix阵营发起了猛攻。同年，DEC率先倒下了，这家成立于1957年的公司是图形工作站领域的元老之一，由于敌不过残酷的市场竞争终被康柏收购。上世纪80年代，DEC曾汇聚了业界最优秀的软硬件人才，凭借超前的软硬件技术在小型机市场与IBM分庭抗礼，但由于创始人肯?奥尔森的错误坚持而导致精英流失，最终沦落被收购的命运。
同时，随着互联网泡沫式发展，SUN身价却水涨船高，因为SUN推出互联网时代最为流行的语言Java，这也使得互联网服务商优先考虑SUN的产品，到2000年SUN的市值接近2000亿美元，然而好景不长，随着互联网泡沫的破灭，到2001年底，SUN的市值就跌倒了不到400亿美元。尽管之后SUN推出了一些不错的技术和产品，但终究敌不过性价比更占优的x86产品，在很多新兴国家，互联网才刚刚起步，x86产品在这些国家更受欢迎，即便在欧美比较成熟的市场，很多用户也开始尝试接受操作更方便且性价比更高的X86产品。
（3）2002～至今：胜者为王
1998年DEC被康柏收购，三年后康柏又被惠普收购。2006年SGI被Rackable收购。2009年甲骨文收购SUN。IBM自2002年后就再无推出任何Unix工作站，曾经风光无线的图形工作站先驱们相继湮灭于历史长河之中。放眼望去，今天的图形工作站市场已被x86产品所主宰。自1996年首次推出英特尔处理器工作站后，惠普便开始了由Unix向X86的转型，戴尔早在1998年也推出了首台Precision 410图形工作站，到2007年，后起之秀联想也加入了这一市场的角逐，这场战役以Wintel阵营完胜UNIX/RISC阵营而告终。
二、X86时代的三足鼎立
1、惠普工作站
作为全球最大的PC厂商，自1996年推出首台基于奔腾处理器的工作站以来，惠普工作站的市场份额就一路攀升，到2002年，惠普完全放弃RISC架构产品线，专注于X86工作站的产品开发，并推出XW系列产品，从那时算起惠普X86图形工作站整整走过十个年头，据e-works初步统计，这十年时间惠普共推出了近百款图形工作站产品及相关解决方案，除图形工作站外，惠普还开发了与此相关的技术和产品，如DreamColor专业显示器、虚拟工作站以及相关的增值软件。
XW系列工作站是惠普第一代x86图形工作站，该系列产品共推出大约20款不同型号产品， 2006年惠普还专门发布了HP xw25P刀片工作站，这是惠普至今发布的唯一一款刀片工作站。XW系列图形工作站主要以英特尔至强处理器和AMD皓龙处理器为主，XW系列图形工作站是惠普最成功的产品线之一。
2007年惠普在发布了xw4600、xw6600、xw8600三款产品后，该系列产品正式宣告退出舞台，取而代之的是惠普重点打造的Z系列工作站，在此之前，惠普还发布了两款移动工作站Compaq 8510w和Compaq 8710w，以及业界首款专业显示器DreamColor LP2480。DreamColor是惠普一个具有突破性的技术，普通的显示器最多只能显示1600万种色彩，但DreamColor显示器却能显示10亿种色彩。DreamColor技术是利用色彩引擎，通过三色LED提供全色谱的显示来实现的。在对于色彩显示度要求较高的行业，如摄影和动漫，DreamColor专业显示器能提供更为逼真的显示效果，拉近虚拟与现实的距离。
2009年4月，惠普精心打造的Z系列工作站正式亮相，首先发布的是Z400、Z600、Z800，均采用英特尔Nehalem架构至强处理器。新品最大的变化在于拉丝金属质感的外观和模块化的内部设计，用户无需任何工具就可以拆卸和安装。Z系列工作站的设计理念源自于宝马高端Z4的演变。同年10月，惠普还推出了基于Z800工作站的虚拟化解决方案以及环工作站解决方案。
在制造企业，往往会因为设计模型的大小不一而导致在进行小模型设计时工作站性能闲置，而在进行较大模型设计时工作站性能不足，特别在对模型进行渲染和有限元分析时，工作站往往性能不足。为此，惠普专门针对两种不同情况推出了相应的解决方案。
Parallels Workstation 4.0 Extreme是基于Z800的虚拟化解决方案，定位于中小型企业。该解决方案适合中小模型的产品设计，该解决方案利用Parallels FastLane架构技术，通过虚拟化CPU和超大内存来创建高性能虚拟机，使用户能在惠普Z800工作站上同时运行多个操作系统和应用。在制造业，企业可以在惠普Z800工作站上同时运行多个操作系统和CAD软件。
针对超大模型渲染或仿真分析过程中的工作站性能不足问题，惠普推出了环工作站解决方案。该解决方案能在不影响单台工作站性能的前提下，将企业的多台工作站的闲置资源整合起来，形成一个大的性能资源池，利用这些汇聚起来的闲置性能来加速对超大模型的渲染、装配和分析工作，从而有效的缩短产品的设计周期。
图10 HP Z1工作站
从2010年开始，每年的第二季度惠普都集中推出工作站新品，目前最新的产品是Z220、Z420、Z620、Z820，值得一提的是2012年初，惠普推出了一体式工作站 Z1，将主机和显示器融合到了一起，该产品主要定位桌面应用，超大显示屏能让工程师的设计过程更为清晰，较之移动工作站，惠普Z1一体式工作站并不便携的特点使得其有很好的安全性，特别对于桌面空间有限且安全性要求高的环境特别适用。
图11 惠普最新一代图形工作站
惠普数字工作台
2011年10月，惠普在北京举办了媒体答谢会，会上e-works记者就工作站的同质化问题请教了惠普中国区副总裁桃乐姗女生，就此问题桃乐姗谈到，惠普数字化工作台理念的提出正是为了打破这种同质化束缚，纯粹从硬件配置观察，各厂家的工作站产品的确区别不大，但各厂家在软件以及增值服务上的经营力度是不一样的。近年来，惠普的工程师不断总结来自用户的反馈，设计并开发出适合用户需求的软件产品，如HP RGS远程图形软件利用HP2压缩算法帮助工程师实现远程协同及设计；HP SkyRoom可以帮助工程师实现全面改进的虚拟合作环境，在一个经济、易于安装的合作应用中共享三维应用以及媒体内容；HP Performance Advisor能根据用户的不同应用需求进行设置，从而最大限度的释放惠普工作站性能。对比目前三家工作站厂商在增值软件的投入，惠普的力度无疑是最大的。另外，惠普还开发了DreamColor专业级显示器，超过10亿种色彩显示能力可以让图形工作站的显示更为逼真。
表1 惠普工作站发布时间
2、戴尔工作站
1998年戴尔就推出了Precision 410图形工作站，Precision的英文表述就是“精密”，当年获得奥斯卡奖的《黑客帝国》就由32台Precision 410工作站参与渲染与制作。Precison 410工作站采用了奔腾3处理器、64M内存和6.4GB硬盘，已是当时市场上比较高端的配置，由于当时并没有独立的显示芯片，图形处理完全依赖于处理器。2000年，戴尔又接连推出了三款第二代图形工作站，分别是Precision 220、Precision 420、Precision 620，三款产品最大的改进在于搭配有用于专门进行图形处理的显示芯片，这得益于专业图形芯片厂商的发展。2001年戴尔又继续推出了第三代工作站Precision 530以及第四代工作站Precision 340，并于年底推出了业界第一款移动工作站M40，从而跨入移动工作站时代。
2007年戴尔为分别重新命名图形工作站产品线，并推出Precision M2300、Precision M4300、Precision M6300和Presicion T5400、Precision T7400五款产品，这为戴尔在当年工作站市场份额争夺战中取得胜利奠定了基础，到2009年第一季，戴尔工作站在全球市场占有率达到了42.3%，稳居图形工作站市场头把交椅。但自此到2011年，戴尔再没有推出任何工作站新品。
2012，王者归来
2012，传说中的世界末日之年，戴尔工作站却从涅盘中获得重生。今年5月，沉寂三年之久的戴尔面向全球发布了四款新一代图形工作站，从入门级到高端分别是：T1650、T3600、T5600、T7600。较之前代产品，新品有着诸多革新，如模块化机箱设计、前置可移动硬盘、免拆装电源以及独特的排风设计，散发着设计与感官之美。新品均采用了英特尔至强E5处理，内存融合了戴尔自主研发的职能纠错内存技术，能够在BIOS级别消除几乎所有的内存错误，这项技术通过智能检测来纠正内存错误并防止系统重启时再次读取损坏扇区的数据。
图12 戴尔新一代图形工作站
值得一提的是，戴尔还推出了一套基于Precision T7600工作站的远程访问技术，通过将Precision T7600工作站安装在标准的戴尔PowerEdge服务器机架上，再利用Precision FX100零客户端远程接入，这样企业就能远程访问工作站，从而为用户提供一个安静而宽敞的工作环境。
表2 戴尔工作站发布时间
3、联想工作站
2007年底联想面向全球首次推出了图形工作站，ThinkStation S10和ThinkStation D10，这是联想2005年收购IBM的PC业务以来首次发布Think系列新品。ThinkStation S10是一款面向入门级及中端应用的图形工作站，搭配了英特尔酷睿处理器以及Quadro FX1700专业图形显卡，ThinkStation D10则是面对中高端图形应用的产品，搭配英特尔至强处理器并配有Quadro FX4600专业图形显卡。2008年联想又推出了两款移动工作站ThinkPad w500和ThinkPad w700，从而开启了与惠普、戴尔在图形工作站市场的全面战争。
图13 ThinkPad W701ds
2010年，联想推出了业界首款双屏工作站ThinkPad w701ds，该产品除了有一个17英寸的主屏外，还有一个10.6英寸的副屏，并搭配有独立的数字键盘、Wacom手写板以及彩色校准器等。双屏工作站的优势在于工程师在设计过程中能用主屏显示需要编辑或操作的零件，而将用不到的一些界面或图标统统拖动到小屏上。今年５月，联想最新一代图形工作站正式推出，包括ThinkStation S30、ThinkStation D30和ThinkStation C30。新品均采用了英特尔至强E5-2600/1600处理器，并搭配有NVIDIA最新一代Quadro显卡，支持PCI Express 3.0，较之上一代性能有大幅提升。
图14 联想最新一代图形工作站
联想Maximus
2011年底，联想与英伟达联合发布了Maximus工作站解决方案，将Tesla与Quadro整合到一台工作站上，通过统一的驱动程序，使得工作站在面对不同的应用场景时，能根据应用的计算特点选择不同的加速卡。在进行图形设计时，系统会自动调用Quadro卡的计算资源，在进行CAE分析时，系统会自动调动Tesla的计算资源，工程师可以一边做设计，一边做分析或渲染，从而大大缩短产品的研发周期。
表3 联想工作站发布时间
三、图形工作站未来趋势
图形工作站发展到今天，性能基本能满足绝大部分中小制造企业的应用需求，但在较大的制造企业，如重工、机械、航空航天，即便是目前市场上顶级图形工作站也无法满足需求，这使得图形工作站在制造企业面临这样一种应用现状，即在中小型制造企业性能有余，在大型制造企业性能又不足。因此，如何解决性能与需求之间的矛盾是图形工作站未来发展必须解决的问题。
其次，随着中国制造向“中国智造”的转型，拥有自主创新能力和自主知识产权的制造企业将越来越多，基于知识产品的保护也将越来越严格。图形工作站作为一种设计工具，所承载的数据是企业的核心资产，一旦数据外泄，会严重影响企业的核心竞争力。利用传统的加密及权限管理方式并不能完全保证数据安全。随着图形工作站性能进一步提升，以及桌面虚拟化技术的发展，基于瘦客户端的远程协同设计可以彻底解决数据安全问题，并大幅降低企业的图形工作站购买成本，可谓一举双得。
第三，制造业需要设计产品，这就使得制造企业的CAD/CAE应用普及程度要高于其它任何行业，随着市场竞争节奏的加快，企业必须缩短产品设计周期以适应快速变化的市场需求，这对图形工作站的计算能力提出了更高要求。
第四，更强的色彩显示能力是图形工作站显示器未来的发展方向之一。随着图形工作站性能的不断提升，显示器必须能支持更大的色域，保证设计效果更接近实际效果。
由此，e-works总结出了未来图形工作站发展的四大趋势，针对四大趋势，下面来谈谈与之相关的解决方案。
1、将虚拟化技术融入到图形工作站
虚拟化是目前IT业界最热门的技术之一，通过打破硬件与软件之间的紧耦合状态，实现应用与性能的分离。同时，虚拟化还能整合异构的硬件及网络资源并形成一个大的性能资源池，通过虚拟化管理软件实现需求与性能的自动化按需分配和调用，将虚拟化技术融入到图形工作站能从根本上解决性能不足或闲置问题。
惠普在2010年就推出了环工作站解决方案和Parallels Workstation虚拟化解决方案。所谓环工作站解决方案就是将多台惠普工作站组建成一个集群，同时在保证用户单台工作站应用不受影响的前提下，能将集群中工作站的闲置性能聚合成一个大的性能资源池，利用汇聚闲置资源池，企业可以对超大模型体进行虚拟仿真以及CAE应用分析等工作。
Parallels Workstation虚拟化解决方案则是基于单台高性能工作站的虚拟化解决方案，例如对于快速发展型中小制造企业，随着业务规模不断扩充，其产品设计需求也在不断发生改变，对图形工作站的性能需求也随之变化，有时刚购置的工作站就很快无法满足应用需求。惠普Parallels Workstation虚拟化解决方案能彻底解决这类问题,通过Parallels Worskstation 4.0 Extreme软件，用户能在同一工作台上的多个操作系统中运行设计和模拟软件，加快设计、模拟和可视化创作的速度。相当于多个用户能共享同一台工作站资源进行应用设计。这样不但能解决性能与需求之间的矛盾，而且能大幅降低企业购置工作站成本。
图15 惠普Z800虚拟化工作站解决方案
未来，随着资源节约型和环境友好型社会的发展，企业的系统也必须更为高效和节能，云计算和虚拟化的发展正是这一趋势的体现，图形工作站作为企业研发设计的重要工具也必须适应这一趋势。
2、基于云端的远程图形设计
很多制造企业为保证设计数据的安全，也想方设法寻求一种既安全又不影响设计的图形工作站应用方案。针对这一需求，在刚刚结束的2012戴尔新品工作站发布会上，戴尔推出了基于Precsion R5500机架工作站的远程访问解决方案。DELL FX100是一种远程连接设备，它使用PC-over-IP技术，用户可以远程接入到戴尔Precision R5500机架式图形工作站上查看并修改设计，DELL FX100能同时支持多个瘦客户端访问。
除戴尔外，惠普也推出了类似的解决方案，HP RGS也是一种远程图形工具软件，利用惠普独有的HP2 压缩算法，能实现对远端的图形工作站进行访问与调用，包括查看和编辑模型。
图16 基于云端的图形工作站
未来，随着中国制造向“中国智造”的转型，拥有自主创新能力和自主知识产权的制造企业将越来越多，基于知识产品的保护也将越来越严格。这种基于云端的远程图形设计方案，能有效的规避数据泄露风险。
3、图形工作站计算将更精细
2011年底，联想与英伟达在北京联合发布了Maximus工作站解决方案，这是业界首款将Quadro专业显卡与Tesla计算卡融合到一台工作站上的解决方案。2012年，在惠普和戴尔新品工作站发布会上也可以看到这类解决方案。Maximus工作站的理念是图形计算的精细化，通过将Quadro专业显卡与Tesla计算卡合到一起，通过识别不同类型的计算数据实现两张卡的分工协作，以此来达到加速图形设计的目的。
比如，在进行CAD设计时，工作站会自动调用更多的Quadro卡资源，实现对模型点、线、面的处理；当需要做CAE分析时，就自动调用Tesla进行浮点计算，工程师甚至可以利用Maximus工作站一边做CAD设计，一边做CAE分析，设计和分析同时进行，加速产品设计，缩短产品设计周期。
图17 Maximus工作站
未来，随着中国制造向“中国智造”转型，企业将会更多的应用到CAE分析软件，这对图形工作站的计算能力提出了更高的要求。根据数据特点来实现对图形数据的精细化分工计算是未来图形工作站发展的一大趋势。
4、工作站显示器将更专业
显示器是图形工作站的重要组成部分，但就目前而言，仅惠普为其图形工作站搭配有专业级显示产品。专业显示器与普通显示器区别的首先在于面板材质不同，惠普专业显示器采用的是IPS面板，能支持更大的色域。2010年，惠普还推出了DreamColor专业显示器，借助HP DreamColor技术，DreamColor显示器能实现30位色彩精度，提供10亿种色彩，这种更大范围的色域支持能保证显示器的显示效果更加接近现实。
图18 专业显示器
未来，随着制造企业产品创新能力的提升，以及市场多样化和用户个性化需求的逐渐凸显，设计过程中工程师对产品色彩的显示要求将越来越高，而且希望显示效果与现实产品色彩基本一致。
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本文标题：图形工作站发展30年
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