Puesto de trabajo

Computadora monousuario de alta gama

Estación de trabajo NeXTstation de principios de la década de 1990

Una estación de trabajo es una computadora especial diseñada para aplicaciones técnicas o científicas . ^[1] Diseñados principalmente para ser utilizados por un solo usuario, ^[1] comúnmente están conectados a una red de área local y ejecutan sistemas operativos multiusuario . El término estación de trabajo se ha utilizado de manera vaga para referirse a todo, desde una terminal de computadora central hasta una PC conectada a una red , pero la forma más común se refiere a la clase de hardware ofrecida por varias compañías actuales y desaparecidas como Sun Microsystems , ^[2] Silicon Graphics , Apollo Computer , ^[3] DEC , HP , NeXT e IBM, que impulsaron la revolución de los gráficos por ordenador en 3D de finales de los años 1990. ^[4]

Anteriormente, las estaciones de trabajo ofrecían un mayor rendimiento que las computadoras personales convencionales , especialmente en CPU , gráficos , memoria y multitarea. Las estaciones de trabajo están optimizadas para la visualización y manipulación de diferentes tipos de datos complejos, como diseño mecánico 3D, simulaciones de ingeniería como dinámica de fluidos computacional , animación , edición de video , imágenes médicas , representación de imágenes, ciencia computacional y diagramas matemáticos. Normalmente, el factor de forma es el de una computadora de escritorio , que consta de una pantalla de alta resolución, un teclado y un mouse como mínimo, pero también ofrece múltiples pantallas, tabletas gráficas y ratones 3D para manipular objetos y navegar por escenas. Las estaciones de trabajo fueron el primer segmento del mercado informático ^[5] en presentar accesorios avanzados y herramientas de colaboración como videoconferencias . ^[4]

Las crecientes capacidades de las PC convencionales desde finales de la década de 1990 han reducido la distinción entre las PC y las estaciones de trabajo. ^[6] Las estaciones de trabajo típicas de la década de 1980 tienen costosos sistemas operativos y hardware propietarios para distinguirlas categóricamente de las PC estandarizadas. Desde las décadas de 1990 y 2000, RS/6000 e IntelliStation de IBM tienen CPU POWER basadas en RISC que ejecutan AIX , y sus PC corporativas y de consumo IBM PC Series y Aptiva tienen CPU Intel x86. Sin embargo, a principios de la década de 2000, esta diferencia desapareció en gran medida, ya que las estaciones de trabajo utilizan hardware altamente mercantilizado dominado por grandes proveedores de PC, como Dell , Hewlett-Packard y Fujitsu , que venden sistemas x86-64 con Windows o Linux .

Historia

Primera estación de trabajo Xerox

Estación de trabajo HP 9000 modelo 425 con HP-UX 9 y Visual User Environment (VUE)

HP 9000 modelo 735 con HP-UX y Common Desktop Environment (CDE)

Orígenes y desarrollo

Quizás la primera computadora que podría considerarse una estación de trabajo sea la IBM 1620 , una pequeña computadora científica diseñada para ser utilizada de forma interactiva por una sola persona sentada frente a la consola. ^[7] Fue introducido en 1959. ^[8] Una característica peculiar de la máquina es que carece de circuitos aritméticos. ^[9] Para realizar la suma, se requiere una tabla residente en memoria de reglas de suma decimal. ^[10] Esto redujo el costo de los circuitos lógicos, lo que permitió a IBM hacerlos económicos. La máquina tiene el nombre en código CADET y se alquiló inicialmente por 1.000 dólares al mes.

En 1965, la computadora científica IBM 1130 se convirtió en la sucesora de la 1620. Ambos sistemas ejecutan Fortran y otros lenguajes. ^[11] Están integrados en gabinetes del tamaño aproximado de un escritorio, con máquinas de escribir de consola. Tienen unidades de disco adicionales opcionales, impresoras y E/S tanto de cinta de papel como de tarjetas perforadas.

Las primeras estaciones de trabajo eran generalmente minicomputadoras dedicadas , un sistema multiusuario reservado para un solo usuario. Por ejemplo, el PDP-8 de Digital Equipment Corporation está considerado el primer miniordenador comercial. ^[12]

Las máquinas Lisp desarrolladas en el MIT a principios de la década de 1970 fueron pioneras en algunos principios de estaciones de trabajo, como sistemas de usuario único, conectados en red y de alto rendimiento destinados a un uso muy interactivo. Las Lisp Machines fueron comercializadas a partir de 1980 por empresas como Symbolics , Lisp Machines , Texas Instruments ( TI Explorer ) y Xerox (las estaciones de trabajo Interlisp-D ). La primera computadora diseñada para un solo usuario, con gráficos de alta resolución (y por lo tanto una estación de trabajo en el sentido moderno del término), es la Alto desarrollada en Xerox PARC en 1973. ^[13] Otras estaciones de trabajo tempranas incluyen la Terak 8510/a (1977), ^[14] Three Rivers PERQ (1979) y el posterior Xerox Star (1981).

Aumento de la popularidad en la década de 1980

A principios de la década de 1980, con la llegada de los microprocesadores de 32 bits como el Motorola 68000 , aparecieron varios nuevos competidores, entre ellos Apollo Computer y Sun Microsystems , ^[15] con estaciones de trabajo basadas en 68000 y Unix . ^{[16] [17]} Mientras tanto, el Proyecto VLSI de DARPA creó varios productos gráficos derivados, como Silicon Graphics 3130 . Los mercados objetivo se diferenciaron: Sun y Apollo se consideraron estaciones de trabajo de red y SGI como estaciones de trabajo gráficas. Las CPU RISC aumentaron a mediados de la década de 1980, algo típico de los proveedores de estaciones de trabajo. ^[18]

Las estaciones de trabajo suelen contar con sistemas de almacenamiento en disco SCSI o Fibre Channel , aceleradores 3D de alta gama , procesadores de 64 bits únicos o múltiples , ^[19] grandes cantidades de RAM y refrigeración bien diseñada. Además, las empresas que fabrican los productos tienden a tener planes integrales de reparación/reemplazo. Sin embargo, a medida que la distinción entre estación de trabajo y PC se desvanece, los fabricantes de estaciones de trabajo han empleado cada vez más componentes de PC y soluciones gráficas "listos para usar" en lugar de hardware o software propietarios. Algunas estaciones de trabajo de "bajo costo" siguen siendo caras según los estándares de PC, pero ofrecen compatibilidad binaria con estaciones de trabajo y servidores de gama alta fabricados por el mismo proveedor. Esto permite que el desarrollo de software se realice en máquinas de escritorio de bajo costo (en relación con el servidor).

Clientes delgados

Las estaciones de trabajo se diversificaron al precio más bajo posible en lugar de rendimiento, lo que se denomina cliente ligero o computadora en red . Al depender de una red y un servidor, esto reduce la máquina a no tener disco duro y solo tener CPU, teclado, mouse y pantalla. Algunos nodos sin disco todavía ejecutan un sistema operativo tradicional y realizan cálculos localmente, con almacenamiento en un servidor remoto . ^[20] Estos tienen como objetivo reducir el costo inicial de compra del sistema y el costo total de propiedad , al reducir la cantidad de administración requerida por usuario. ^[21]

Este enfoque se intentó por primera vez como reemplazo de las PC en aplicaciones de productividad de oficina, con 3Station de 3Com . En la década de 1990, los terminales X desempeñaron un papel similar en la informática técnica. Los clientes ligeros de Sun incluyen la línea de productos Sun Ray . ^[22] Sin embargo, las estaciones de trabajo y las PC tradicionales continuaron bajando en precio y complejidad a medida que las herramientas de administración remota para el personal de TI estuvieron disponibles, socavando este mercado.

computadora 3M

Una estación de trabajo gráfica NeXTstation de 1990

Estación de trabajo Sony NEWS : 2× 68030 a 25 MHz, 1280×1024 píxeles y pantalla de 256 colores

Estación de trabajo gráfica SGI Indy

Estación de trabajo gráfica SGI O2

Estación de trabajo HP C8000 que ejecuta HP-UX 11i con CDE

Seis estaciones de trabajo: cuatro HP Z620, una HP Z820, una HP Z420

Una estación de trabajo de alta gama de principios de los años 1980 con las tres M, o una "computadora 3M" (acuñada por Raj Reddy y sus colegas de CMU), tiene un megabyte de RAM, una pantalla de megapíxeles (aproximadamente 1000×1000 píxeles) y un rendimiento informático " MegaFLOPS " (al menos un millón de operaciones de punto flotante por segundo). ^[23] RFC 782 define el entorno de la estación de trabajo de manera más general como "hardware y software dedicados a servir a un solo usuario" y que proporciona recursos compartidos adicionales. Esto supera al menos un orden de magnitud la capacidad de la computadora personal de la época. La computadora personal IBM original de 1981 tiene 16 KB de memoria, una pantalla de sólo texto y rendimiento de punto flotante alrededor1kFLOPS  (​30 kFLOPS con el coprocesador matemático 8087 opcional. Otras características más allá de la típica computadora personal incluyen redes, aceleración de gráficos y buses de datos internos y periféricos de alta velocidad.

Otro objetivo era llevar el precio por debajo de un "megapenny", es decir, menos de 10.000 dólares (equivalente a 27.000 dólares en 2022), lo que se logró a finales de los años 1980. Desde principios hasta mediados de la década de 1990, muchas estaciones de trabajo costaban entre 15.000 y 100.000 dólares (equivalente a 192.000 dólares en 2022) o más.

Rechazar

La adopción más generalizada de estas tecnologías en las PC convencionales fue un factor directo en el declive de las estaciones de trabajo como segmento de mercado separado: ^[24]

• Componentes extremadamente fiables: junto con varias CPU con mayor caché y memoria de corrección de errores, esto puede seguir siendo el rasgo distintivo de una estación de trabajo en la actualidad. Aunque la mayoría de las tecnologías implementadas en las estaciones de trabajo modernas también están disponibles a un costo menor para el mercado de consumo, encontrar buenos componentes y asegurarse de que funcionen de manera compatible entre sí es un gran desafío en la construcción de estaciones de trabajo. Debido a que las estaciones de trabajo están diseñadas para tareas de alto nivel, como pronóstico del tiempo, renderizado de videos y diseño de juegos, se da por sentado que estos sistemas deben funcionar a plena carga, sin parar durante varias horas o incluso días sin problemas. Se puede utilizar cualquier componente disponible en el mercado para construir una estación de trabajo, pero la confiabilidad de dichos componentes en condiciones tan rigurosas es incierta. Por esta razón, casi ninguna estación de trabajo es construida por el propio cliente, sino que se compra a un proveedor como Hewlett-Packard / HP Inc. , Fujitsu , IBM , Lenovo , Sun Microsystems , SGI , Apple o Dell .
• El hardware de gráficos 3D de alto rendimiento para diseño asistido por computadora (CAD) y animación de imágenes generadas por computadora (CGI) es cada vez más popular en el mercado de las PC entre mediados y finales de la década de 1990, impulsado principalmente por los juegos de computadora, lo que dio lugar a la primera GPU oficial en La NV10 de Nvidia y la revolucionaria GeForce 256 .
• CPU de alto rendimiento : los primeros RISC de principios de la década de 1980 ofrecen aproximadamente un orden de magnitud en la mejora del rendimiento con respecto a los procesadores CISC de costo comparable. La familia CISC x86 de Intel siempre tuvo la ventaja en participación de mercado y las economías de escala que esto implicaba. A mediados de la década de 1990, algunos procesadores CISC como el Motorola 68040 y el 80486 y Pentium de Intel tienen paridad de rendimiento con RISC en algunas áreas, como el rendimiento de números enteros (a costa de una mayor complejidad del chip) y cálculos de punto flotante de hardware , relegando a RISC a incluso más mercados de alto nivel. ^[25]
• Soporte de hardware para operaciones de punto flotante : opcional en la PC IBM original; permaneció en un chip separado para los sistemas Intel hasta el procesador 80486DX . Incluso entonces, el rendimiento del punto flotante x86 va por detrás del de otros procesadores debido a limitaciones en su arquitectura. Hoy en día, incluso los PC más económicos tienen un rendimiento del orden de los gigaFLOPS.
• Almacenamiento de datos de alto rendimiento/alta capacidad: las primeras estaciones de trabajo tendían a utilizar interfaces de disco patentadas hasta el estándar SCSI de mediados de los años 1980. Aunque las interfaces SCSI pronto estuvieron disponibles para las PC IBM, eran comparativamente caras y tendían a estar limitadas por la velocidad del bus periférico ISA de la PC. SCSI es una interfaz de controlador avanzada buena para realizar múltiples tareas y realizar conexiones en cadena. Esto lo hace adecuado para su uso en servidores, y sus beneficios para las PC de escritorio que en su mayoría ejecutan sistemas operativos de un solo usuario son menos claros, pero es estándar en los Macintosh de las décadas de 1980 y 1990. Serial ATA es más moderno, con un rendimiento comparable al SCSI pero a un costo menor.
• Redes de alta velocidad (10 Mbit/s o mejor): las interfaces de red de 10 Mbit/s estaban comúnmente disponibles para PC a principios de la década de 1990, aunque en ese momento las estaciones de trabajo buscaban velocidades de red aún más altas, pasando a 100 Mbit/s, 1 Gbit. /s y 10 Gbit/s. Sin embargo, las economías de escala y la demanda de redes de alta velocidad incluso en áreas no técnicas han reducido drásticamente el tiempo que tardan las nuevas tecnologías de redes en alcanzar los precios de los productos básicos.
• Pantallas grandes (de 17 a 21 pulgadas) con altas resoluciones y alta frecuencia de actualización, que eran poco comunes entre las PC a finales de los 80 y principios de los 90, pero que se volvieron comunes entre las PC a fines de los 90.
• Configuraciones de memoria grande: las PC (como los clones de IBM) están originalmente limitadas a 640 KB de RAM hasta la introducción en 1982 del procesador 80286 ; Las primeras estaciones de trabajo tenían megabytes de memoria. Los clones de IBM requieren técnicas de programación especiales para abordar más de 640 KB hasta el 80386, a diferencia de otros procesadores de 32 bits como SPARC , que brindan acceso directo a casi todo su rango de direcciones de memoria de 4 GB. Las estaciones de trabajo de 64 bits y los servidores que soportan un rango de direcciones mucho más allá de los 4 GB han estado disponibles desde principios de los años 1990, una tecnología que recién comenzaba a aparecer en el mercado de servidores y computadoras de escritorio a mediados de los años 2000.
• Sistema operativo : las primeras estaciones de trabajo ejecutaban el sistema operativo (SO) Unix , una variante similar a Unix o un sistema operativo equivalente no relacionado, como VMS . Las CPU de PC de la época tenían limitaciones en la capacidad de memoria y la protección de acceso a la memoria , lo que las hacía inadecuadas para ejecutar sistemas operativos de esta sofisticación, pero esto también comenzó a cambiar a fines de la década de 1980 cuando las PC con el 80386 de 32 bits con MMU paginadas integradas. se volvió ampliamente asequible y habilitador, OS/2 , Windows NT 3.1 y sistemas similares a Unix basados ​​en BSD y Linux en hardware de PC básico.
• Estrecha integración entre el sistema operativo y el hardware: los proveedores de estaciones de trabajo diseñan el hardware y mantienen la variante del sistema operativo Unix que se ejecuta en él. Esto permite realizar pruebas mucho más rigurosas de las que son posibles con un sistema operativo como Windows. Windows requiere que los proveedores de hardware externos escriban controladores de hardware compatibles que sean estables y confiables. Además, variaciones menores en la calidad del hardware, como la sincronización o la calidad de construcción, pueden afectar la confiabilidad de la máquina en general. Los proveedores de estaciones de trabajo pueden garantizar tanto la calidad del hardware como la estabilidad de los controladores del sistema operativo al validar estos elementos internamente, y esto conduce a una máquina generalmente mucho más confiable y estable.

Posición en el mercado

Dell Precision 620MT con dos procesadores Pentium III

Sun Ultra 20 con procesador AMD Opteron y Solaris 10

Desde finales de la década de 1990, los mercados de estaciones de trabajo y de consumo se han fusionado aún más. Muchos componentes de estaciones de trabajo de gama baja son ahora los mismos que los del mercado de consumo y la diferencia de precios se redujo. Por ejemplo, la mayoría de las computadoras Macintosh Quadra fueron diseñadas originalmente para trabajos científicos o de diseño, todas con la CPU Motorola 68040 , compatible con versiones anteriores de Macintosh 68000 . Los modelos de consumo Macintosh IIcx y Macintosh IIci se pueden actualizar al Quadra 700 . "En una era en la que muchos profesionales preferían las estaciones de trabajo Silicon Graphics, la Quadra 700 era una opción interesante a una fracción del costo", ya que el software que utilizaba muchos recursos como Infini-D traía "renderizado y animaciones 3D con calidad de estudio al escritorio del hogar". . El Quadra 700 puede ejecutar A/UX 3.0, lo que lo convierte en una estación de trabajo Unix . ^[26] Otro ejemplo es la tarjeta gráfica de consumo Nvidia GeForce 256 , que generó la tarjeta de estación de trabajo Quadro , que tiene la misma GPU pero diferente compatibilidad con controladores y certificaciones para aplicaciones CAD y un precio mucho más alto.

Las estaciones de trabajo generalmente han impulsado avances en la tecnología de CPU. Todas las computadoras se benefician de los diseños multiprocesador y multinúcleo (esencialmente, múltiples procesadores en un mismo chip ). El diseño multinúcleo fue iniciado por POWER4 de IBM ; Este y Intel Xeon tienen múltiples CPU, más caché integrada y memoria ECC.

Algunas estaciones de trabajo están diseñadas o certificadas para usarse con una sola aplicación específica, como AutoCAD , Avid Xpress Studio HD o 3D Studio Max . El proceso de certificación aumenta los precios de las estaciones de trabajo.

Mercado actual

Estación de trabajo Dell Precision T3500 con procesadores Intel Xeon

Hewlett-Packard Z820, una estación de trabajo basada en x86-64

Dentro de una estación de trabajo HP Z820

Estaciones de trabajo con GPU

Las estaciones de trabajo modernas suelen ser computadoras de escritorio con GPU AMD o NVIDIA para realizar computación de alto rendimiento en programas de software como edición de video , modelado 3D , diseño asistido por computadora y renderizado . ^[27]

Disminución de las estaciones de trabajo RISC

En enero de 2009, se habían descontinuado todas las líneas de productos de estaciones de trabajo basadas en RISC :

• Hewlett-Packard retiró del mercado sus últimos productos de escritorio basados ​​en HP 9000 PA-RISC en enero de 2008. ^[28]
• IBM retiró IntelliStation POWER el 2 de enero de 2009. ^[29]
• SGI puso fin a la disponibilidad general de sus estaciones de trabajo SGI Fuel y SGI Tezro basadas en MIPS en diciembre de 2006. ^[30]
• Sun Microsystems anunció el fin de la vida útil de sus últimas estaciones de trabajo Sun Ultra SPARC en octubre de 2008. ^[31]

A principios de 2018, Raptor Computing Systems reintrodujo las estaciones de trabajo RISC en una serie de sistemas basados ​​en IBM POWER9 . ^{[32] [33]} La transición de Mac al silicio de Apple aumentó considerablemente la eficiencia energética y la eficiencia de tamaño en comparación con x86-64 con su arquitectura RISC basada en ARM. ^[34]

x86-64

La mayor parte del mercado actual de estaciones de trabajo utiliza microprocesadores x86-64. Los sistemas operativos incluyen Windows , FreeBSD , distribuciones de Linux , macOS y Solaris . ^[35] Algunos proveedores también comercializan sistemas mono-enchufe como estaciones de trabajo.

Estos son tres tipos de estaciones de trabajo:

1. Sistemas blade de estaciones de trabajo (IBM HC10 o Hewlett-Packard xw460c. Sun Visualization System es similar a estas soluciones) ^[36]
2. Estación de trabajo de gama ultraalta ( SGI Virtu VS3xx)
3. Sistemas de escritorio que contienen CPU y conjuntos de chips de clase de servidor en placas base de clase de servidor grandes con RAM de alta gama ( estaciones de trabajo HP serie Z y estaciones de trabajo Fujitsu CELSIUS )

Definición

Un segmento del mercado de computadoras de escritorio de alta gama incluye estaciones de trabajo con sistemas operativos y componentes de PC. Las líneas de productos de componentes pueden segmentarse, con componentes premium que son funcionalmente similares a los modelos de consumo pero con mayor robustez o rendimiento. ^[37]

Una PC tipo estación de trabajo puede tener algunas de las siguientes características:

• Mayor número de sockets de memoria que utilizan módulos registrados (en buffer) ^[38]
• Múltiples pantallas ^[38]
• Tarjeta gráfica confiable de alto rendimiento ^[38]
• Múltiples zócalos de procesador, CPU potentes ^[38]
• Ejecute un sistema operativo confiable con funciones avanzadas ^[38]
• Soporte para memoria ECC ^[38]

Ver también

• Estación de trabajo móvil
• computadora para juegos
• Lista de fabricantes de sistemas informáticos
• Estación de trabajo de música
• supercomputadora personal
• Software de gráficos remotos

Referencias

1. "estación de trabajo | Definición y hechos", Britannica , consultado el 5 de diciembre de 2021
2. Bechtolsheim, Andreas; Baskett, Bosque (1980). "Gráficos rasterizados de alto rendimiento para sistemas de microcomputadoras". Actas de la séptima conferencia anual sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas - SIGGRAPH '80 . Nueva York, Nueva York, Estados Unidos: ACM Press. págs. 43–47. doi :10.1145/800250.807466. ISBN 0897910214. S2CID  12045240.
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enlaces externos

• Medios relacionados con estaciones de trabajo en Wikimedia Commons