打造个人“工作站”

小李是工厂里的一名工程师，最近新的设计任务下来了，小李打算利用晚上的休息时间在家赶工。但是家里的电脑运行软件速度非常慢，与工厂里的电脑大相径庭，让小李非常不解，我的电脑可是双核处理器、GeForce 7009GS显卡啊!第二天找来厂里的同事一问，才了解到原来一台专业图形工作站跟PC的区别……

近年来，利用计算机的高计算性能加速工程分析，开展虚拟视觉仿真辅助开发提高新产品开发速度已经成为一个十分热门的课题。各种专业软件的应用，也对相关的计算机平台提出了一定的要求；由于应用的侧重各不相同，所需的硬件平台配置也各有特点。采用专业系统提供商的品牌工作站是最好的选择，然而昂贵的价格却令多数人望而却步。其实只要大家了解工作站和普通PC的差别，那么要自行搭建一台准专业平台并非难事。

首要要求：稳如泰山，轻快如燕

图形工作站面对的是长时间的运行环境，因此对系统提出了比普通PC更高的要求――首先硬件品质要能够满足7x24小时长时间工作的要求，保证硬件在工作中具有良好的稳定性和数据容错性。为了达到这个要求，工作站中的很多配件都采用了工业级别的质量标准和元件，就是为了达到更长的MTBF(平均连续无故障时间)；而在数据容错性方面，工作站广泛采用了各类校验、冗余技术以修正大数据量通讯中偶发性错误，避免这些错误积累造成崩溃。常见的技术措施有ECC内存、chiDkill内存、磁盘RAID阵列等。

另一方面，工作站应用的各种专业软件也要具有严格的软件兼容性。因为多数专业软件早期都是针对RISC系统进行开发，随着x86系统在性能和价格上取得了一定折中才渐渐移植过来。由于x86架构下的硬件厂家众多，编写驱动程序的水平参差不齐；而微软为了保持向下兼容性也使得操作系统愈加复杂，无形中增加了出现问题的可能性。为了保证系统运行的稳定，整机中例如主板，显卡这样的关键部件都必须通过相关的ISV兼容性认证(驱动程序)，以确定和消除驱动程序中隐藏的各种bug和不稳定因素，避免程序运行过程中无故出错退出、甚至蓝屏死机导致的数据丢失，对于用户来说这也是相当关键的部分。

使用工作站的目的除了稳定地完成用户的工作，另外一个目的就是加快处理的速度，提高生产效率，期望更高的经济产出。因此，强大的性能也是工作站的一大特色。通常工作站都会配置速度较快的CPU，高端机型为了进一步提高计算速度除了使用各种基于CMP技术的CPU(也就是常说的双核、四核)，还经常使用多处理器SMP。此外，为了进一步提高系统的效能以达到应用需要，工作站通常还会采用一些专用配件，例如图形工作站经常会使用专业显卡加速图形处理速度，而音频工作站会使用多通道音频接口同时操作多条音源。

搭建实战：应用优先，按需配

正如上文所示，由于专业设备开发过程复杂，相应的制造标准提高造成了成本的居高不下；同时一支专门的技术支持队伍也使产品的潜在价值被提高。因此用于构建工作站的很多配件都显得价格高昂，要将有限的资金花在刀刃上，可以把握这个原则；按照自己日常开展的应用，分析其性能侧重点，按照自己的需要来配置。

1.DCC数字内容创建

强调性能：CPU运算性能

重点配件：CPU，内存

DCC用户的日常应用为使用Adobe，Creative Suite这样的标量或者矢量平面处理软件进行图像处理或者出版印刷，抑或是3DS MAX、MAYA、SoftImage XSI，新兴的SketchUp进行动画设计或者产品外观的立体造型、建筑设计视觉展示。这些软件对于CPU的要求随着应用层次的上升而提高，CPU的性能必须得到保证，平面处理要求显示设备有良好的色彩表现能力。另外，立体造型的设计过程中通常伴随着对模型的显示，因此这部分用户还必须考虑显卡的着色能力。

配件挑选：

CPU：DCC应用无一例外都对CPU的运算能力有着强烈需求，尤其是各种滤镜的添加、特效的模拟，最终渲染更是将全部压力都放在了CPU上(入门级应用不考虑使用GPGPU的方式调用GPU资源加速渲染)，尤其是渲染中常用的光线追踪等技术会使用大量的迭代运算。考虑到近几年DCC软件都纷纷加入了对多处理器的支持与优化，用户应该选择双核或者四核处理器，效能可以得到大幅提升。英特尔基于Core微架构的新一代处理器性能表现优异，何况业界向来都针对SSE指令集进行了普遍的优化。因此推荐大家优先考虑英特尔酷睿2处理器。

内存：DOC应用对内存容量没有太大压力，主流的1GB已经基本满足需求，在内存市场价格疲软的情况下，建议用户可以直接配备2GB内存。然而长时间的渲染需要CPU和内存之间不停地做大量数据交换，极易引起偶然性数据出错'用户应该考虑配置ECC内存避免这样的情况发生。

显卡：用户可以根据自身的应用偏向从画质和性能两方面进行考虑。画质包含了显示的会聚能力、色阶显示能力、给定亮度下的对比度以及RGB三色线性度。考虑到入门级用户使用的低端显示器一般都缺少内部校正，为了得到更好的色阶显示能力往往要依靠显卡的模拟信号画质。显卡的模拟信号画质受电路设计，RAMDAC设计，核心频率的影响。出于经济考虑多数桌面显卡不可能进行专门的输出电路调校，因此其模拟画质尤其是会聚能力对于专业应用只能说勉强可以接受。而专业平面显卡在输出电路设计和RAMDAC设计上更为合理，而且较低的核心频率发热量较小对于模拟信号干扰更小，使得会聚能力、RGB三色线性度更优秀，对比度上拉，下潜表现良好，典型的比如Matrox亿彩技术。投资一块显卡比投资一台价格高昂的专业显示器效果来得更明显，因此无力购置高端显示器的入门级用户不如先保证输出画面的会聚能力，使用免费的集成显卡将信号输出到DVI接口；资金充裕的用户可以使用拥有亿彩技术的Matrox显卡，在会聚能力不亚于DVI的情况下将信号输出到VGA接口获得更好的画质表现。

如果要使用3DS MAX这样的三维软件，则要求显卡具有一定的OpenGL绘图性能。由于桌面显卡并非为OpenGL应用专门优化，因此即便是价格昂贵的高端产品带来的性能提升也很小。如果需要处理的只是较为简单的模型，那么老一代低端桌面级别GeForce 7300和Radeon X1600显卡也足以胜任，因为多数显示计算都交给了CPU。对图形性能有强烈需求的用户则应该选择专为OpenGL优化的专业显卡，对OpenGL ICD的完全支持不但在面对更复杂的模型设计时有更快的图形显示、着色速度，而且可以使用GPU预渲染功能对设计的最终效果进行预览，其OverLay层面加速和窗口裁减加速功能也减轻了软件操作过程中各种工作面板堆叠，拖放对CPU的压力，令工作效率如虎添翼。考虑到顶级型号 的高性能专业显卡需要付出的成本非常高昂，建议用户考虑入门级和中端的专业显卡产品。

显示器：主要考察显示器的色彩显示效果。目前CRT显示器已经基本退出主流市场，低端CRT显示器由于显像管和控制电路上的成本压缩使得色彩表现品质大幅下降，余下的一些专业产品只面向利润丰厚的高端设计领域。而经过几年的发展，LCD在控制电路的辅助下成像品质已经不亚于CRT，得到广泛应用。平面处理由于需要显示设备具备良好的色彩表现能力，应该优先选购采用8bit IPS、MVA／PVA面板的广色域产品。此外，经常进行出版印刷的用户还应该配备校色器，定期对自己的显示系统进行校色。

其它：DCC应用需要较多的设计素材，首先应该考虑大容量的产品，例如320GB甚至400GB以上容量的硬盘。此外，经常需要电脑进行长时间渲染的用户，对于机箱的散热性能也必须有所顾及，应留意机箱有多少位置可供安装散热风扇；另外安装了大功耗高端显卡的用户请留意电源功率是否足够。

2.CAD／CAE／CAM辅助设计

强调性能：CPU运算性能，显卡线框模型显示能力

重点配件：CPU、内存、专业显卡

CAx类的辅助设计应用通常面对工业领域的制图、各种运动仿真以及虚拟样机设计、力学模拟、有限元分析计算，所使用的软件也是五花八门。常见的结构建模、造型设计应用软件有应用广泛的AutoCAD，Pro／Engmner、UG NX、CATIA，及近年来方兴未艾的SolidWorks；仿真分析常用软件除了上述CAD软件包含的CAE模块外还有ANSYS、MSC Nastran、ADAMS这样的独立软件。它们各代表了两个应用层面：对于3D建模出图中的CAD软件，基本需求就是强大的图形能力以描绘各种零件和装配体，以及一定的CPU运算能力作为支撑；对于各种仿真和模拟计算，主要的需求就是CPU运算能力，同时根据受分析模型的复杂程度不同，实时观察计算过程也需要相应的图形能力。当然，实际上个人用户应用较多的都是CAD软件，对于复杂的工程分析通常由企事业单位提供有专门的硬件平台。另外，由于工业领域中使用的大多数软件都针对RISC硬件平台开发，移植到x86平台后很多软件的兼容性要求较为苛刻，平台选择不当难免出现各种疑难问题，用户需要谨慎地选择相应的配件。必要的话，可以参照ISV提供的参考硬件平台和硬件兼容性认证列表。

处理器：由于CAD设计很少对模型进行最终渲染，因此处理器的核心数量并不是考虑重点。为了保证在复杂装配出图中足够多快的软件操作速度，运行频率更高的处理器应该优先考虑。同时由于在软件的操作中需要不停地对模型进行旋转、剖切，各个子系统之间的数据流量会很大，保证相互之间的通讯带宽也是考虑的重点。为了照顾到平台的兼容性。笔者推荐使用Core 2 Duo系列处理器。

主板：平台的选择需要着重考虑各个软件的兼容性，入门级产品中一般常用975X或者X38平台。CAD应用中内存主要就是装载零件数据，因此软件中所装配的零件数量直接和内存容量挂钩，内存越大，装配更多零件时速度也更快。工业领域中典型的装配总成的零件数量通常在几百个以上，要满足这样的大装配体操作，至少需要1GB内存。考虑到各个软件对于内存的消耗量各不一样，通82GB较为稳妥，所幸目前内存价格大幅滑落，对于32位的系统直接安装4GB内存也未尝不可。另外，对于复杂的装配体来说，数据流量也非常庞大，考虑到数据的安全性应该使用ECC内存。

显卡：这类平台推荐使用专业显卡，理由有二：首先是基于性能考虑，这方面跟DCC平台的显卡配置思路是相似的，而且在CAD程序中的操作对象通常是线框模型，为了提高可视性通常需要显卡具备线框反走样能力，这也是专业显卡的必备功能。其次，专业显卡对于用户来说最重要的特性就是软件兼容性。由于绘图软件的复杂性，一般的显卡驱动程序在操作中容易出现一些程序假死、失去响应的现象，未保存的数据就会丢失，随之带来的则是进行中的工作被迫中断重新开始，效率大打折扣。而专业显卡则会针对不同的程序进行认证，最大限度地保证兼容性。不少用户因为价格的关系认为使用廉价的桌面显卡代替也未尝不可，对于刚入门的用户，进行一些简单的绘图练习并不会有什么大问题；而在分秒必争的生产中，因为驱动的不兼容出现的问题导致的损失往往会远比换专业显卡的差价更大。具体产品选择上，核心、显存频率较高的显卡图形性能表现更好特别是开启反走样对于显存带宽的需求较高，高频率256bit的中高端产品更适合复杂零件、装配体的显示。

显示器：CAD设计中多数是在线框模式中进行绘图和操作，从人体工程学角度考虑，显示器应该能够避免会聚不良导致长时间观看造成的疲劳，由此可见DVI输出到LCD是不二之选。通常为了便于在大范围内观察模型的细部特征，显示器应该多采用大屏幕产品；也由于线框显示对色彩无太多要求，主流的大尺寸22"TN屏幕LCD即可很好地满足要求，价格也具有很好的亲和力。当然，对应力、热量分布这样的有限元分67CAE应用中，需要对显示结果有良好的色阶显示能力，则可以依照DCC显示器的选择原则购买合适的显示器。

硬盘：CAD操作中经常进行零件数据读取、装配体打开等操作，除了要保证硬盘应有足够的容量放置各类零件数据库以外，对磁盘子系统读写性能也较为敏感，资金充裕的用户可以考虑利用南桥板载的RAID功能，或者使用带I／O和协处理芯片的RAID卡来构建高级别阵列以进一步提高读写性能和数据安全性。

写在最后

看完以上内容，相信大家已经对自己需要的准专业图形平台有了一定了解，并且对将要进行组装的配置有了一定的打算。虽然硬件配置千变万化，但是只要抓住了选择的原则，根据自己的应用，以稳定性和高性能作为着眼点，就不难找到台适自己的配置。