双至强图形工作站DIY过程详解.doc

双至强图形工作站DIY过程详解08-17前言：之前，编者推荐了唐华的一组服务器DIY札记， 文章对DIY服务器如何选配、服务器如何组装作了详细介绍。今天，编者要向大家推荐的是另外一种高端专业电脑：图形工作站。之前，编者也推荐过相关的评测及安装指南等相关内容。但是，相对来说，系统性还不够强，针对性也不够好，这和图形工作站现在的应用程度还是不相称的。因此，编者将陆续向各位网友介绍更多关于图形工作站的内容，希望能够对大家有所帮助。图形工作站是一种专业从事图形设计、图像处理、图像渲染，视频工作、非线编辑的高端专用电脑的总称。由于图形工作站也需要大量计算、多面建模、图形渲染、所以也要求各组成部分既有较好的兼容，较高的稳定性。如果系统（操作系统、应用软件）因为配件的不稳定就会造成不可估量的损失。因此，和日常的PC相比较，图形工作站对速度的要求更快、对性能的要求更高、对稳定的要求更强。图形工作站主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。 下面，我们进一步介绍一下图形工作站，让更多的人了解它，以便在以后采购过程中，做到有目的、有计划。笔者于2005年的时候写过一篇自己动手：Diy64位图形工作站，上面讲了很多理论性的东西，如果朋友有空，还可以继续一看，毕竟是理论性质的东西。 也有很多朋友问，图形工作站和服务器有什么样的区别。其实，这两者之间区别还是很大的。其中的一个关键点在于显卡。图形工作站的显卡都是独立的，并且是通过驱动优化和软件优化的，而服务器是集成显卡，这根本就是一个鸡肋性质的东西，除了作系统的时候用的上外，似乎没有其他的了。工作站的工作环境相对封闭，不需要和外界交流太多数据，而服务器是存在网络环境中，需要给客户端提供各种服务的，如网络通信，文件共享，各种资源服务。但是， 服务器和工作站都是需要极高的工作性能,服务器专注于对外数据吞吐能力，所以支持的外设（硬盘、IO插槽等）更多；而工作站则专注于图形处理能力，所以外设则相对少一些，如网卡。由于工作站专业用途定位，这就决定了其在性能、可扩充性、稳定性、图形/图像画质等多方面要大大超越普通电脑。但是图形工作站绝对不是普通电脑的简单增强。工作站的配置准则在于：切实了解应用单位需求，以合理的价格组建一个符合应用软件要求的稳定、高速、高效的设计平台，以最大程度地实现设计人员的设计初衷，使之真正成为提高生产力的工具。这与普通办公、家用电脑注重多媒体性能和价格因素的配置方法是截然不同的。我们把服务器的性质衍生到成工作站。 由于图形工作站也需要大量计算、多面建模、图形渲染、所以也要求各组成部分既有较好的兼容，较高的稳定性。如果系统（操作系统、应用软件）因为配件的不稳定就会造成不可估量的损失，服务器也一样。所以，我们一般要求在有能力的条件下，采用专业的工作站配件，或者用购买品牌工作站，但是品牌工作站价格是一个最不让人接受的因素。然后最明显的是，普通PC工作站经常因内存数据错误造成死机、蓝屏，进而造成的程序中止、档案资料丢失，这些都是大家不能接受的。因而一般的，工作站和服务器的内存都带有ECC校验。图形工作的关键步骤就是图像渲染、输出，无论这些设计成型或者是否已提交已经投入使用，都必须通过文件的形式保或者其他备份，通过单机的硬盘（存储服务器）来保存数据，即使是使用最简单的数据刻录保护，也是很有必要的。如果一项价值百万元的项目因为机器故障而导致资料丢失的话，那不啻一场灾难。如果建立多硬盘磁盘阵列、磁带机/库备份数据、外部存储设备来保存数据，当然是最好的数据保护方式，这些都是普通PC所无法进行的。在最后的应用过程中，通过数据另存、异地备份的方式，是容灾的最好方法。 如果图形工作站的一个重要步骤是数十小时连续渲染，（但是很多大型的公司，建模和渲染是分开进行的，因为他们有充足的资金投入。所以，渲染都是服务器集群式的渲染，这样可以做到高效率，比如深圳的一家动画公司，有自己的渲染工作室，由专人管理，规模巨大。）这必然要求工作站系统能够承受长时间的连续大负荷载运行。这就如同网络服务器一样，最大限度地杜绝“意外停机”事件的发生，保证工作站最大限度的发挥！虽然一些高档、高价的普通PC也具有一定的稳定性，但是对于工作站的应用来说，那远远不够！假如用PC来做这些事情，不知道猴年马月才能完成。谁也不希望渲染了好几天的模型突然出错中止，也不希望正在紧张工作的时候突然就出现蓝屏。普通PC工作站的一些部件最容易出现问题的就是主板和电源，即使这些都具有良好的保修。但是厂家并不会及时提供备用配件，而其返修都需要1周到2周的时间，这样就造成工作的停顿。工作站以稳定为第一基础，才能保证系统发挥最大的优势，创造最大的价值。 不是有个网友说了，一秒钟的动画大概价格是200元，那么这样算起来，工作站的购买投入只是你收入的很少一部分。当建模完成、一个模具的面以百万、千万记的时候，一般的PC工作站根本无法完成分配和动画中复杂场景的渲染要求，这必然要求我们使用性能更好，频率更高的CPU来做渲染，众所周知，渲染主要是靠CPU来完成，所以，我们更多的是要 选择双核双路、或者多核多路的工作站系统，而和硬盘什么接口（SATA、SCSI、SAS）的关系基本上很微小。大幅面的3D效果图和复杂的CAM图档尺寸往往达到数百兆甚至1G以上，处理这些文件必须具有超大容量内存和速度极快的硬盘系统，比较传统的是由两个硬盘组建RAID 0，从实际使用效果来看，可以提高硬盘系统3060%的性能。 尤其是非编系统，对硬盘更有严格的要求，在这里，不是普通的SATA硬盘系统所能够代替的。非编系统反而对显卡的要求不是很严格，用一般的游戏卡就完全可以胜任了。有多朋友喜欢用游戏卡来做工作站，不知道是对硬件的不了解，还是对于价格成本的控制，但是作为真正专业的工作站来说，我们不推荐这样做，原因如下：虽然目前的游戏卡都能很好的支持各种OpenGL和Direct3D游戏，但是，它们更多地专注于游戏中需要的那些功能。或者很多游戏就是用这个显卡而来开发的游戏，也是为节约成本而计，在游戏中很明显不会用到的那些如反锯齿、双面光照、3D动态剖切等功能，也不会在硬件中予以支持的。专业图形卡则不然。它提供了对现在市面上大多数图形软件的支持，能够显示模型正在创建和编辑状态中的情形，因此线框模式、阴影模式下的性能也是至关重要的，各种专业软件所涉及到的功能都应该在硬件上予以支持。在驱动程序上，专业卡的驱动程序完全针对OpenGL的所有函数进行优化，同时，针对各个不同的应用程序的特别之处采用专门的解决办法，如在驱动程序里面提供各种主要软件的优化设置选项，提供专门的驱动程序。而游戏卡在这方面没有采取任何措施，因此采用游戏卡来运行专业软件的时候经常会出现各种奇怪的兼容性问题。很多人用游戏卡作图的时候，感觉和专业卡没有什么区别，但是区别实际上是有的，而你无法感觉出来。显卡加载驱动程序重启之后，与游戏卡不同的是，会在电脑桌面的右下角，出现一个显卡选择图标，如果你使用了什么样的图形软件，就可以选择这个选项，这样才能最大限度的提高效果，设置再重启生效。当然，图形工作站也需要一款专业的显示器，很多人存在一个误区.为什么专业的图形工作站不能用普通的CRT或者LCD，专业绘图，图形工作站都是以图形（建模、渲染、输出）为中心，所有前期设计、渲染都是为了得到高质量、高精确的图像， 基于这些原因，一台用于图形显示器，必须具备的最低要素是拥有尽可能小的图像失真率，但是由于失真是不可避免的，所以我们必须把失真率降低到最小的程度。那么液晶显示器不是完全没有失真么？为什么不采用液晶显示器呢？虽然液晶显示器色彩还原力已经很强，但是，与CRT显示器相比，液晶显示器的色彩还原力还是有一定差距的，不能够完全满足于专业的图像处理要求，特别是那些为了出版、广告等等而进行图像处理的用户；液晶显示器虽然很大程度上控制了几何失真，但是，数字信号从显卡输出后，通过电缆传送到液晶显示器上面成为模拟信号之后，失真是必定存在的。为了进一步减小，现在的图形显卡都基本采用了DVI数字接口，信号在整个传输过程当中都是数字模式的。除了尽量减少图像失真之外，还要具备高色彩还原、高刷新率（刷新率越高，间隔越短，我们获得的图像效果越稳定，流畅。一般的显示器很难达到高刷新率）、高分辨率（显示器的影像主要是由许多堆积的点或线组成的像素(Pixels)而产生的，因此像素的多少便是影响分辨率的重要因素，分辨率越高，图形越清楚）、高对比度（高对比度能使在观看亮度很高的高速画面场景时，黑暗部位的细节也可以清晰体现）和高亮度（高亮度使得线条显得更加清晰细致,让图像画面下完全没有拖影的现象，能提供最好的画质编辑）、低辐射。图形软件对硬件的支持，特别是现在CPU技术（尤其是多核技术的应用）日新月异，很多的3D软件开发的时候就没有完全做到支持。下一篇文章，我们着重讨论软件对硬件系统的支持。说完上面这些，我们就以一个客人在我们这里DIY的一台以XEON5160和TYAN S2692 ANR平台的工作站为例，具体写一下这个过程。大家都知道，最新核心CORE架构的XEON CPU，必须以intel 5000系列芯片组主板为载体。而工作站方面，芯片组是intel5000X，下面我们来看一下这次我们采用的TYAN S2692 ANR 主板。泰安主板的后缀名，都有具体的代表意义，A说明集成声卡这主板，采用的“CODEC”是常见的瑞昱(RealTek)ALC888，是目前功能最丰富、音质最好的8声道解码芯片之一，具有良好的DAC信噪比和Mixer信噪比，为入门级的音频处理提供了良好的硬件基础。N表示集成网卡此主板只集成了一个RJ45 千兆网卡接口，上面说了，工作站不需要接触太多的网络环境。所以，一个网卡应付日常网络数据交换也绰绰有余了（有的服务器需要做负载均衡，而工作站只需要一般性上网即可）。R支持阵列主板支援 Host Raid 0、1、5和10。经过上面的介绍，相信大家对这个主板也有大致的了解。丰富的外设接口这款主板具有2组PCIE X16插槽（1组X16带宽，1组X8带宽）、1组PCIE X8插槽（X4带宽）、2组64 bit 133MHz PCIX插槽，1组32 bit 33MHz PCI插槽。面对如此齐全的扩展插槽，估计没有人会不满意了吧？无论是专业3D显卡，还是磁盘扩展卡，或者是影音工作站需要的专业声卡、非编卡，都可以轻松满足。 另外，也许是考虑到音频工作站的需要，泰安将S/PDIF In和S/PDIF Out接口都完整的做到了后面板上，而不像普通的PC主板那样，要么没有，要么只有S/PDIF Out而没有S/PDIF In接口。虽然仅仅是增加了一个小小的接口，但极大了方便用户，无需增加成本，就可以输入、输出更加纯净的音频信号，无疑增加了主板的实用价值。TYAN S2692 ANR 全貌 Intel5000系列芯片组具体架构都互有区别，其实很多的朋友不是很明白，这是5000X的芯片组示意图，看上去和5000P很相似，但是也有所区别，它们都是支持4通道内存，每个通道能达到5.3GB/S ,这是和5000V的最明显的不同。intel5000X 提供了FSB 1333MHz 双独立总线带宽，兼容 FB DIMM 533/667 MHz 内存接口 ，内存带宽最高可达17 GB/秒。每系统增强的双列直插式内存模块（DIMM），为内存密集型应用提供更强的内存可扩展性。PCI Express X-16 图形 PCIe 图形接口提供每方向高达4.0 GB/秒 的图形带宽（总带宽为 8 GB/秒）。借助PCI Express x16 图形接口可增强视觉效果，提供两倍于AGP 8X 的带宽。PCI Express*2 I/O 通过串行输入输出（I/O）技术在每个带宽高达 4GB/秒 的 PCI Express x8 接口上，提供了内存控制器中枢（MCH）芯片组与 PCI Express* 组件/适配器间的直接连接。与 PCI-X 相比，PCI Express 可提供更高带宽、更低延迟并减少了输入输出瓶颈。支持两个独立 64位、133 MHz PCI-X 段以及两个热插拔控制器。6300ESB I/O 控制器中枢设备间的点到点连接可提供高达 266 MB/秒 的带宽。 系统内部结构工作站最重要的配件，自然就是显卡了。这次我们最主要的亮点也是显卡，而且算是一个火星的高端专业卡，当今市面上最为强劲的图形专业卡Quadro FX5500，夸张长相，硕大的散热片加上直径巨大的风扇，铝质的散热片。100W左右的功耗，但是这并不影响整体的散热效果。 在做系统的时候，风扇发出很大的噪音，但是一旦进入系统，风扇就会根据显卡的温度自动调节转速，从而减少功耗和噪音。市面上一般的显卡也有的支持，有的不具有这个功能，所以，就是在采购一般的PC显卡的时候，也可以问问你所要买的显卡，是否具有这个功能。 显卡参数表 显卡图鉴不过千万别忘了，显卡提供了一个6pin接口，需要额外从电源上连接电源，显卡提供的连接线也是2供一的链路。从这一点看，也是大厂的一贯手法，也比较人性化。提供了一个6pin接口的显卡拆开盒装CPU，我们可以看见原装风扇下面已经涂好了硅胶，