Что представляет собой высокопроизводительные рабочие станции в условиях современного распределенного промышленного производства? Кто сегодня главные игроки в этом секторе ИТ-рынка и что они могут предложить потребителю? Любой ли компьютер с мощным процессором и развитой графикой можно назвать «рабочей станцией»?

Под термином «рабочая станция» обычно подразумевается специализированное компьютеризированное сетевое рабочее место, на котором могут выполняться многомерные преобразования и функции визуализации в режиме интерактивного взаимодействия с пользователем. Такие требования предъявлялись к рабочим станциям в 90-е годы прошлого века, когда они часто были предметом чисто теоретического изучения.

Редкий студент имел возможность проводить несколько часов в неделю за экраном «Бесты» производства НПЦ «Сапсан», а о чем-то более мощном приходилось только мечтать: HP 712 и SGI Indigo были столь же «досягаемы», как Rolls-Royce или Cadillac. В рамках этой аналогии даже станции Sun SPARCstation воспринимались как Volkswagen Golf, и в пересчете на наш «народный» бюджет могли казаться «народными машинами» лишь в отдаленной перспективе. Рабочие станции в то время были элитой компьютерного мира; за их производство брались лишь крупные компании, стремясь удовлетворить запросы промышленных САПР, систем ГИС и геофизики, средств виртуальной реальности.

Работа над деталью с геометрией любой сложности, построение чертежно-конструкторской документации для такой детали, а в некоторых случаях и инженерный анализ получаемого конструкторского решения возможны и на обычном ПК. Но для промышленных систем, работающих со сборками из нескольких сотен деталей, мощностей типовых ПК недостаточно ни для анализа, ни даже для простой сборки. Предел возможностей «народной» платформы проявляется уже на уровне сборки размером 2-4 Гбайт.

Сборки (узлы, агрегаты), потребность в автоматизации проектирования которых давно уже назрела, представляют собой ассоциации десятков и сотен тысяч деталей и подсборок. Описание одной 3D-модели детали в современной твердотельной параметрической среде проектирования занимает от сотен килобайт до сотен мегабайт памяти, поэтому реальная работа в активизированной сборке средних размеров (несколько сот деталей) требует загрузки в оперативную память нескольких гигабайт модельных данных и минимум такой же зарезервированной адресуемой области подкачки на внешних носителях. Вот почему рабочие станции на платформе Wintel все чаще не оправдывают надежд при выполнении задач САПР, как бы ощутимо ни возрастала тактовая частота процессоров.

Современный технологический предел типовых ПК (Wintel+AGP+FAT/NTFS) ограничен пределом адресуемости 32-разрядных платформ; такие компьютеры сегодня можно применять лишь как конструкторские места начального уровня для решения задач индивидуального конструирования. Промышленный же аспект применимости САПР — это преодоление всевозможных проблем организации совместной работы коллектива разработчиков не над отдельными деталями, а над сборками больших размеров.

К концу 90-х годов произошли существенные изменения на рынке графических подсистем для ПК. Стандартом для машин даже начального уровня стала поддержка шины AGP, производство элементной базы сосредоточилось в руках двух компаний, nVidia и ATI, а потребности во все более мощных графических подсистемах диктовались стремительно растущей индустрией развлечений. Это привело к появлению недорогих графических карт стоимостью 100-200 долл. с таким объемом графической памяти и быстродействием, которые в начале 90-х были прерогативой профессиональных систем.

Казалось бы, понятие «рабочая станция» в его классическом понимании уходит в прошлое. Действительно, для развертывания, например, Autodesk Inventor или Pro/Desktop Express достаточно любой (1,5-2 ГГц) однопроцессорной 32-разрядной платформы x86 с любой (64-126 Мбайт памяти) видеокартой на базе микросхем GeForce или Radeon. Однако, основываясь на этой практической возможности, подавляющее большинство производителей ПК стали в маркетинговых целях выдавать за рабочие станции совсем не предназначенные для соответствующих задач конфигурации своих изделий. Несомненно, игровой компьютер «экстремального геймера» может без переделок применяться и для работы, скажем, в Bentley Microstation (система, используемая для проектирования крупных объектов, в частности заводов, обеспечивающая работу с большим количеством трубопроводов, электросетей, станочного оборудования, планирование уровней и учет неравномерности ландшафта. Bentley Microstation постепенно вытесняет, особенно в вузах и госструктурах, систему AutoCAD), но не стоит забывать, что изначально конфигурация игровой платформы оптимизировалась и разработчиком, и сборщиком именно для «игровых» приложений. Что это означает на практике?

Количество мегагерц, мегабайт и миллионов полигонов (многоугольников), достаточных для решения игровых задач, подразумевают узкую применимость конфигурации, а именно однопроцессорность, Intel-совместимость, среду Windows и графическую функциональность на базе библиотек DirectX. Эта технологическая ориентация приводит к тому, что мощные ПК великолепно ориентированы на воспроизведение визуальных эффектов, а вовсе не на индустриальное проектирование.

В промышленных САПР, конечно, тоже ставятся задачи построения как можно более качественного фотореалистического изображения, трассировки камеры виртуального наблюдателя при проходе через сцену 3D-сборки. Порой от них требуется выполнение принципиально более сложных задач, граничащих с проблематикой виртуальной реальности. Однако наиболее востребованная функциональность САПР — это динамическая поддержка самого процесса проектирования, а не воспроизведение созданного. Воспроизведение — задача тоже промышленная, но вспомогательная, поскольку занимаются ею не в конструкторских или технологических подразделениях, а в отделах маркетинга.

При использовании САПР собственно создание 3D-объекта занимает практически все время пользователя, причем точность математической модели, а не достоверность цветовых оттенков приобретает для визуализации довлеющее значение. Если к этому добавить, что для всех промышленных САПР понятие «рабочая станция» в отношении поддержки программного обеспечения связано с обязательностью реализации вызовов интероперабельной библиотеки OpenGL, а не DirectX, то становится очевидным принципиальное отличие классического промышленного представления о рабочей станции в САПР от маркетингового звучания этого термина.

В области САПР «массовые» задачи детального проектирования массово переносятся со специализированных «элитных» рабочих мест на ПК. Такой перенос поддержан и производителями программного обеспечения, которые сосредоточились на идеологии «единого ядра» для разных платформ. При таком подходе для выполнения проектировочных работ достаточно «идеологически» универсального для разных функциональных модулей САПР ядра на вычислительной платформе любого масштаба, но как раз масштаб задач и может потребовать использования «тяжелых орудий» — специализированных компьютеризированных сетевых рабочих мест, выполняющих многомерные преобразования.

В отношении другого типичного рынка рабочих станций — геоинформационных систем — нынешняя ситуация характеризуется резким повышением сложности задач. Это объединения и поглощения среди крупных заказчиков таких задач (например, альянс BP и ТНК), расширение «площадей», требующих комплексного геофизического анализа, усложнение алгоритмов обработки и анализа массива первичных геофизических данных. Средства виртуальной реальности за эти годы полностью мигрировали с «рабочих станций» на кластеры, причем наличие в них какой-то особой графической специализированной подсистемы необходимо, постольку надо представлять результаты длительных вычислительных процессов.

Для рабочих станций в их реальном, а не маркетинговом понимании основными остаются задачи САПР наиболее тяжелого характера — сборки с большим количеством разнообразных деталей. Практический современный порог применимости платформ Wintel/Lintel+AGP+FAT/NTFS — это возможность работы с каким-либо из ядер и сборкой 3D-моделей, не превышающей 4 Гбайт. При работе с большими моделями необходимы 64-разрядные платформы, что означает необходимость перехода к соответствующим процессорам — IBM Power, Sun UltraSPARC, HP PA-RISC, AMD Opteron. Хотелось бы добавить к этому списку еще и семейство IA-64, но самое реальное, на что можно рассчитывать, — выход рабочих станций на базе Itanium 2, причем работающих под управлением реальных 64-разрядных ОС.

Компьютеры на базе Xeon до недавнего времени позиционировались для работы с серьезными САПР сборок так же, как и любые x86 машины со всеми ограничениями (не более 2,5 ГБайт в одной сборке). Правда сегодня на рынке ожидается реинкарнация Xeon в технологии EM64T, однако только с рабочей версией 64-разрядной операционной системы Windows.

Именно машины на полностью 64-разрядной платформе можно считать рабочими станциями первой пятилетки XXI века. Посмотрим, что могут предложить лидеры — квартет HP, IBM, Sun Microsystems и SGI. Есть, правда, еще и Apple Power Mac G5 — многопроцессорная рабочая станция, но, в отличие от США, она не характерна для промышленного применения ни в нашей стране, ни в Европе.

В это число нельзя включить продукцию большинства вполне достойных производителей ПК, также называющих «рабочими станциями» отдельные образцы своей продукции, которые не являются серийными 64-разрядными платформами и в которых под громким названием обычно скрывают хорошо укомплектованный ПК с развитой графикой без дополнительных системных или технических решений.

IBM

Удивительно, но корпорация IBM, имея богатые традиции в области высокопроизводительных специализированных вычислительных платформ, являясь держателем одной из самых «именитых» марок в сфере автоматизированного проектирования (CATIA) и производителем 64-разрядного процессора (Power), наконец, выпуская собственную промышленную версию 64-разрядной операционной системы (AIX 5), изготавливает рабочие станции IntelliStation Pro не на базе собственного процессора и под управлением собственной операционной системы, а в традициях мира персональных компьютеров. Возможно, с точки зрения массового рынка это отчасти верно: работа над деталью с геометрией любой сложности, построение чертежно-конструкторской документации для такой детали и даже — в некоторых случаях — инженерный анализ получаемого конструкторского решения осуществимы и на обычной «персоналке». Но для систем, работающих с промышленными сборками, мощностей типовых ПК недостаточно ни для анализа, ни даже для выполнения простой комплектации.

Сегодня IBM предлагает три линейки рабочих станций — IntelliStation А Pro, IntelliStation M Pro и IntelliStation Z Pro. Для линейки A основой является возможность установки до двух процессоров AMD Opteron Series 2xx с 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня, поддержкой ECC DDR SDRAM (до 16 Гбайт) и слотом 8хAGP. Для линейки M характерны один Pentium 4 с поддержкой памяти ECC DDR2 (до 4 Гбайт) и слотом PCI Express x16. Основа линейки Z — возможность установки до двух процессоров Xeon с 1 Мбайт кэш-памятью второго уровня, поддержкой ECC DDR2 (до 16 Гбайт) и слотом PCI Express x16 для графической подсистемы.

Аппаратные особенности диктуют и требования к операционной системе. Рабочие станции линейки А поставляются с Windows XP Professional — явно не лучший выбор, особенно для работы со сборками. Однако положение можно исправить, выбрав «опцион» в виде 64-разрядной операционной системы RedHat Enterprise Linux WS3, что существенно повышает привлекательность машин этой серии.

Рабочие станции линейки M и Z также поставляются с Windows XP Professional. Дополнительно возможна установка RedHat Enterprise Linux, но в силу выбора процессора — лишь 32-разрядная версия этой ОС.

Для пользователей 32-разрядной версии системы CATIA V5 от Dassault Systemes в качестве наилучшего решения предлагается станция M Pro 6230 с графическим ядром на базе nVidia FX3000. Для других САПР — UGS PLM Solutions Unigraphics NX2 и Teamcenter Visualization 5.0 — предпочтительной конфигурацией оказывается IntelliStation A Pro 6224 с графическим ядром на nVidia FX3000.

Для продуктов компании PTC добиться производительной работы можно и на менее дорогих рабочих станциях: для Pro/ENGINEER, Pro/ENGINEER Wildfire и аналитического модуля инженерных расчетов Pro/Mechanica наилучшим выбором считается модель A Pro 6224 с графическим ядром на nVidia FX1100. Интересно, что модуль Pro/Mechanica 2001 с несколько более «тяжелой» расчетной частью нуждается в двухпроцессорной Xeon-конфигурации IntelliStation Z Pro 6221 с графическим ядром на nVidia FX3000.

Понятно, что IntelliStation Pro не могут считаться полноценными рабочими станциями. Поэтому для профессионального сектора IBM выпускает «настоящие» рабочие станции на базе 64-разрядного процессора Power4+, операционной системы AIX 5L и графической подсистемы собственной разработки.

Выпускается две линейки рабочих станций высокого уровня — IntelliStation Power 275 и p360 Model 6E4.

Первая допускает установку двух Power 4+/1,45 ГГц с 8 Мбайт кэш-памяти второго уровня и поддержкой до 12 Гбайт памяти DDR SDRAM. Такой мощнейший комплекс, с одной стороны, дополняется полнофункциональной 64-разрядной ОС AIX 5L, а с другой поддерживается многопотоковыми 3D-графическими конвейерными подсистемами GXT4500P (128 Мбайт) и GXT6500P.

Вторая линейка также допускает установку двух Power 4+/1,45 ГГц с 8 Мбайт кэш-памяти второго уровня и поддержкой до 16 Гбайт памяти DDR SDRAM. Рабочие станции этой линейки поставляются с предустановленной 64-разрядной операционной системой AIX 5L, включающей в себя OpenGL и graPHIGS, X Window, и с многопотоковыми 3D-графическими конвейерными подсистемами GXT4500P и GXT6500P.

Hewlett-Packard

Это единственная из «больших» компаний, которая в очень ограниченном количестве, но все же поставляет рабочие станции на базе 64-разрядного процессора Itanium 2. Компания предлагает их только привилегированным заказчикам в строго ограниченных программах технического перевооружения.

Предлагаются два семейства, zx6000 и zx2000. Первое работает с одним или двумя процессорами Itanium 2/900 МГц с кэшем на 1,5 Мбайт, допускает использование графических подсистем высокого уровня nVidia Quadro4 980 XGL, nVidia Quadro2 EX, ATI FireGL X1, ATI FireGL Z1 и ATI Radeon 7000. Комплекс может работать под управлением как Red Hat Linux, так и HP-UX TCOE/MTOE 11i. Второе семейство аналогично первому, но допускает использование только одного процессора.

Как и IBM, HP выпускает рабочие станции в формате ПК (Personal Workstation), а также более серьезные Unix-станции.

Семейство Personal Workstation составляет пять линеек. Первые две из них — типичные представители «игрового» направления, из которого «выжали» все возможное для промышленного применения. Линейка xw4100 допускает установку одного процессора Pentium 4 с частотой до 3,4 ГГц, оперативной памятью до 4 Гбайт и графической подсистемой на основе AGP 8X. Рабочие станции этой линейки поставляются с Windows XP Professional, но дополнительно можно получить 32-разрядную операционную систему Red Hat Enterprise Linux WS3 или Windows 2000/2003 Professional. Линейка xw4200 характеризуется наличием одного процессора Pentium 4/3,6 ГГц с поддержкой только 32-разрядного режима, с оперативной памятью до 4 Гбайт и графической подсистемой на основе PCI Express 16X. Обе эти линейки вряд ли могут реально претендовать на использование в качестве современных индустриальных рабочих станций.

Компьютеры линейки xw6000 отличает наличие двух процессоров Xeon/3,2 ГГц (чипсет Intel E7505 — уже серьезная заявка на профессиональное применение), оперативной памяти емкостью до 8 Гбайт, 533-мегагерцевой шины, графической подсистемы на основе AGP 8X Pro50. Рабочие станции этой линейки поставляются с Windows XP Professional или Red Hat Enterprise Linux в 64-разрядной версии. Линейка xw6200 — это наращивание мощности с выжиманием из Intel-архитектуры всего, что она может дать: два процессора Xeon/3,6 ГГц (чипсет еще более профессиональный — Intel E7525), оперативная память — до 8 Гбайт, частота шины — уже 800 МГц. Графическая подсистема строится на основе PCI Express 16X. Рабочие станции этой линейки также поставляются с Windows XP Professional, Red Hat Enterprise Linux или Windows XP 64-Bit Edition Customer Preview Program. Наконец, линейку xw8200 от предыдущей линейки отличает чипсет Intel E7525, вдвое большая максимальная емкость оперативной памяти, а также единственное расширение PCI Express 16X.

Компьютеры линейки b2600 комплектуются одним процессором PA-8600x/500 МГц с 1,5 Mбайт кэш-памяти и до 4 Гбайт основной памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку до четырех графических 2D-акселераторов HP fxe (24 Мбайт графической памяти, 9,5 Мбайт памяти текстур) или одного графического 3D-акселератора среднего уровня HP fx5 pro (64 Мбайт графической памяти, 48 Мбайт памяти текстур). Компьютеры работают под управлением промышленных 64-разрядных операционных систем HP-UX 10.20, 11i TCOE/MTOE, HP-UX 11.00 ACE9911.

Компьютеры линейки с3700 — это один процессор PA-8700/750 МГц с 2,25 Mбайт кэш-памятью и 8 Гбайт памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку до четырех графических 2D-акселераторов HP fxe, одного HP fx10 pro или одного профессионального графического 3D-акселератора HP Fire GL-UX. Компьютеры этой линейки оснащаются 64-разрядными операционными системами HP-UX 11i TCOE/MTOE, 11.00 ACE9911.

Компьютеры линейки с3750 оснащаются одним процессором PA-8700+/875 МГц с 2,25 Mбайт кэш-памяти и 8 Гбайт оперативной памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку до четырех графических акселераторов HP fxe, одного графического акселератора HP fx10 pro или одного HP Fire GL-UX. Операционные системы — HP-UX 11i TCOE/MTOE и HP-UX 11.0.

В компьютерах линейки j6750 от одного до двух процессоров PA-8700/750 МГц с 1,5 Mбайт кэш-памяти первого уровня и разделяемой кэш-памятью второго уровня емкостью 32 Мбайт, а также 16 Гбайт оперативной памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку трех акселераторов HP fxe, двух HP fx10 pro или двух HP Fire GL-UX.

Наконец, линейка с8000 — это от одного до двух процессоров PA-8800/1,0 ГГц с кэш-памятью 2,25 Mбайт, 16 Гбайт основной памяти. Графическая подсистема строится на использовании как PCI-слотов, так и AGP 8X-расширения и допускает установку в PCI-слоты до четырех графических акселераторов HP fxe и графических подсистем ATI FireGL T2-128p или в слоты AGP графических подсистем ATI FireGL X1-256p. Компьютеры работают под управлением HP-UX 11i TCOE/MTOE.

Sun Microsystems

Sun Microsustems принципиально не выпускает «ПК-образные» системы. Даже проявляемый ею интерес к процессорам Intel Xeon и AMD Opteron не привел к появлению многоцелевых ПК для домашнего применения. Тем не менее, известная ранее рабочими станциями исключительно на основе процессоров собственной архитектуры, в нынешнем году Sun приступила к выпуску рабочих станций на базе Opteron. Обе новых линейки рабочих станций, Java Workstation 1100z и 2100z, построены с большой долей унификации, но достаточно различаются с точки зрения использования в конкретных предметных областях.

Линейка 1100z — это машины с одним процессором Opteron с частотой от 1,8 до 2,4 ГГц и кэш-памятью второго уровня на 1 Мбайт, оперативной памятью ECC PC3200 емкостью 8 Гбайт. Графическая подсистема основана на использовании одного из PCI-акселераторов — nVidia Quadro NVS280 (2D), Quadro FX500 (начальный 3D-уровень), Quadro FX1100 (средний 3D-уровень), Quadro FX3000 (профессиональный 3D-уровень). Операционные системы — Solaris 9 и Red Hat Enterprise Linux. Среда графического интерфейса — Sun Java Desktop System.

Линейка 2100z — это машины на базе двух процессоров Opteron с частотой от 1,8 до 2,4 ГГц и кэш-памятью второго уровня на 1 Мбайт, основной памятью ECC PC3200 емкостью 8 Гбайт. Графическая подсистема и ОС аналогичны используемым в линейке 1100z.

Дебют этих станций оказался на редкость удачным. Не успели они выйти на рынок, как сразу же начали устанавливать в своем классе рекорды по производительности при выполнении приложений САПР (например, OCUS Benchmark v4, www.proesite.com).

Однако все это — машины начального уровня, а вот как обстоят дела с профессиональными индустриальными рабочими станциями на базе ОС Unix? Здесь Sun двигается в давно намеченном направлении, выпуская станции-лезвия нескольких серий. Все они позиционируются как полноценные 64-разрядные системы, что помимо 64-разрядных процессоров означает наличие предустановленной 64-разрядной операционной системы с полной поддержкой 64-разрядных графических библиотек (в случае с Sun — Solaris 8 или Solaris 9).

Sun Blade 150 — это 64-разрядная система, работающая под управлением не очень нового (модельный ряд 2002 года) процессора UltraSPARC IIi с тактовой частотой 550 или 650 МГц, с кэш-памятью второго уровня емкостью 512 Кбайт. Поддерживается до 2 Гбайт оперативной памяти. Графическая система — это либо до двух плат Sun XVR100 (уровень 2D) с поддержкой каждой из них до двух видеотерминалов, либо XVR500/XVR600. Операционная система Solaris 8 обеспечивает полную бинарную совместимость с предыдущими версиями Solaris, с линиями серверов и рабочих станций, поддерживая полную функциональность OpenGL.

Sun Blade 1500 представляет собой систему на базе более современного процессора UltraSPARC IIIi/1 ГГц с кэш-памятью второго уровня емкостью 1 Мбайт. Поддерживаются до 4 Гбайт оперативной памяти. Графическая система — три платы Sun XVR100 (уровень 2D) или две платы XVR500/XVR600. Операционная система — Solaris 9.

Sun Blade 2500 — это 64-разрядная двухпроцессорная система на базе UltraSPARC IIIi/1,28 ГГц с кэш-памятью второго уровня емкостью 1 Мбайт и 8 Гбайт оперативной памяти. Графическая система — три платы Sun XVR100, три XVR500/XVR600 или две высокопроизводительные профессиональные графические 3D-подсистемы Sun XVR1200. Операционная система — Solaris 9.

Ранее Sun выпускала и рабочую станцию Blade 2000, аналогичную Blade 2500, но на базе более мощного процессора UltraSPARC IIICu с 8 Мбайт кэш-памяти. Однако компания отказалась от этой модели по простой причине — при заданном соотношении стоимость/производительность рабочие станции такой мощности будут не по карману 25% целевого рынка, а остальные «не заметят» разницу в производительности при выполнении задач уровня сложности САПР или геоинформационных задач. Разница в стоимости Blade 2500 и Blade 2000, различающихся помимо модели процессора только емкостью кэш-памяти и интерфейсом жестких дисков (UltraSCSI против FC-AL), достигала 40%. Любопытно, что самая мощная по комплектации станция Sun Blade 2500 в Восточной Европе установлена в Москве, в ООО «Туполев», и предназначена для работы с большими сборками.

SGI

Три года о новинках SGI ничего не было слышно, хотя такие модели из «предыдущей» жизни компании, как Octane2 и Onyx2, до сих пор остаются если не технологической вершиной, то уж, по крайней мере, эталоном.

Линейка Fuel — это один процессор R16000A с тактовой частотой 800 или 700 МГц и кэш-памятью второго уровня на 4 Мбайт. Собственная графическая подсистема Vpro доступна в двух исполнениях: V10 — для станций «послабее» с 32 Мбайт графической памяти и 8 Мбайт памяти текстур, V12 — для профессионального применения с 128 Мбайт графической памяти и 104 Мбайт памяти текстур.

Tezro комплектуется одним, двумя или четырьмя процессорами MIPS R16000/700 МГц с кэшем второго уровня 4 Мбайт. Графическая подсистема — VPro в исполнении V12 с 128 Мбайт графической памяти и 104 Мбайт памяти текстур. Станции Tezro выпускаются в настольном и стоечном исполнении, что подчеркивает их архитектурное единство с семейством высокопроизводительных вычислительных систем SGI Onyx 3000, от которого линейка Tezro унаследовала архитектуру магистралей и промышленный подход к построению системы ввода-вывода, основанной на стандарте PCI-X.

Однако от Onyx 3000 станцию Tezro отличает система визуализации и «базис». Если в Tezro применяется VPro, то в Onyx 3000 — InfiniteReality4. Что же касается платформы, Onyx 3000 построены на принципиально иной основе — Itanium 2 и ОС Linux. Именно такая специфика перемещает Onyx 3000 в сектор промышленных высокопроизводительных вычислений, а не рабочих станций. SGI относит эти машины к категории визуализационный центр — нечто среднее между высокопроизводительными серверами, суперкомпьютерами (семейство Altix 3000) и рабочими станциями.

Визуализационные центры

Есть еще небольшой класс профессиональных задач для рабочих станций, требующих исключительно высокой производительности, наличия нескольких квазипараллельных каналов обработки и сверхвысокой мощности графического воспроизведения результатов в режиме реального времени. Такие рабочие станции обычно называют серверами визуализации или визуализационными центрами. Занимают они промежуточное положение между рабочими станциями и серверами, а по мощности и по охвату пользователей напоминают вычислительные центры. Изо всех серийно выпускаемых машин такого рода к серверам визуализации можно отнести «ветерана» SGI Onyx2 и два «новичка» — HP Visualization Center sv7 и Sun Fire V880z/V890z.

Решения HP и Sun принципиально различны, хотя и одинаково продуктивны. В HP решают задачу наращивания мощности визуализации кластерным методом, компонуя Visualization Center sv7 специализированными функциональными узлами — визуализационными узлами рендеринга. Мастер-узел такого «кластера» — уже известная нам станция HP j6750 под управлением HP-UX 11i. Каждый из узлов рендеринга (всего их четыре) — двухпроцессорный HP xw8000 с графической подсистемой nVidia Quadro FX под управлением Red Hat Linux 7.3.

Sun использует хорошо освоенную ею архитектуру SMP-серверов, устанавливая в них специализированные модули высокопроизводительной визуализации. В качестве SMP-«каркаса» используется старший сервер уровня рабочей группы — Sun Fire V880/890, в котором из четырех двухпроцессорных модулей один, два или три заменяются, соответственно, одним, двумя или тремя модулями высокопроизводительной визуализации Sun XVR4000. Управление как серверами, так и рабочими станциями осуществляется с помощью операционной системы Solaris.

Мощность серверов визуализации такова, что на их основе легко решаются задачи стереоскопического управляемого интерактивного взаимодействия в системе оператор — 3D-сцена. При этом «мощность» такой 3D-сцены может доходить до сотен тысяч элементов с независимыми траекториями движения. Реальная потребность в системах такого уровня сложности гораздо меньше, чем в рабочих станциях, но она есть и с каждым годом увеличивается.

Самое популярное применение таких мощных систем в САПР — виртуальный анализ пространственных решений больших сборок, особенно когда на пространственном макете или на прототипе анализ не может выполняться человеком. Речь идет об гетерогенных сборках повышенной плотности и размерности (приборные отсеки летательных аппаратов, подводных лодок, обвязка турбореактивных двигателей, полные компоновочные трехмерные схемы автомобилей и т.д.). Благодаря системам такого типа появилась возможность «показать» трехмерную структуру генома, исследовать динамические характеристики системы объемных моделей «авианосец — самолеты — водная поверхность с волнением» при выполнении ситуационного поведенческого моделирования.

Владимир Краюшкин (vkr@royint.com) — менеджер компании «Рой Интернэшнл Консалтанси», Ирина Лешихина (leshikhinaIY@mpei.ru), Марина Пирогова (marina@col.ru) — доценты Московского энергетического института.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями