Tìm Hiểu ( Workstation ) Cho Ngành Cơ Khí

Tìm Hiểu Workstation Cho Ngành Cơ Khí- Phần 1

• 
  

Workstation dùng trong thiết kế máy

1.Workstation là gì ?

Workstation hay máy trạm làm việc có thể hiểu đơn giản là những máy tính có cấu hình mạnh và độ ổn định cao được sử dụng trong các lĩnh vực đồ họa kỹ thuật cơ khí, kiến trúc, xây dựng, làm phim 3D, xử lí âm thanh, hình ảnh, biên tập phim… Mặc dù nhiều người vẫn có thói quen dùng máy desktop để thực hiện những công việc nói trên và ngày nay cấu hình của máy desktop cũng mạnh hơn trước rất nhiều nhưng việc sử dụng workstation vẫn rất cần thiết bởi những lí do sau đây :

          –  Cấu hình và hiệu năng cao. Đây là ưu điểm dễ nhận ra nhất giữa workstation và desktop vì các workstation thường có cấu hình cao để đảm nhiệm khối lượng tính toán lớn, xử lí đồ họa chuyên nghiệp kèm theo một không gian lưu trữ dữ liệu rộng lớn, an toàn và có thể truy xuất nhanh chóng.

          – Chuyên nghiệp. Workstation được thiết kế hướng đến các ứng dụng chuyên biệt và luôn được kiểm tra trong những điều kiện nghiêm ngặt nhất (chứ không đơn giản là láp ráp các linh kiện rời rạc sẵn có như dòng máy desktop phổ thông) bảo đảm mang đến cho người dùng một sự kết hợp hoàn hảo giữa phần cứng và phần mềm.

          – Độ tin cậy cao. Workstation có độ tin cậy cao hơn PC do được trang bị những phần cứng cao cấp như bộ nhớ có tính năng kiểm tra lỗi ECC, nguồn công suất lớn, hệ thống giải nhiệt hiệu quả cao để duy trì tính ổn định khi workstation hoạt động liên tục trong thời gian dài.

          – Dễ nâng cấp. Đa số workstation đều được thiết kế ở dạng tool-less nên việc tháo lắp, nâng cấp, thay thế linh kiện hoàn toàn có thể thực hiện nhanh chóng bằng tay mà không cần dùng đến những dụng cụ tháo lắp.

2. Các thành phần cơ bản của Workstation

CPU (chỉ xét dòng CPU của Intel)

Trong lĩnh vực cơ khí, workstation dùng để thiết kế, phân tích, kiểm nghiệm độ bền của sản phẩm; mô phỏng quá trình lắp ráp, hoạt động của máy móc và lập trình gia công CNC… Để xử lí được khối lượng công việc nói trên một cách nhanh chóng và hiệu quả, các workstation thường không dùng những CPU phổ thông (Core 2 Duo, i Series) mà được trang bị bộ vi xử lí Xeon với những ưu điểm vượt trội về tốc độ, bộ nhớ đệm và các công nghệ cao cấp như ECC RAM Support, Intel Demand Based Switching… Ngoài những ưu điểm về phần cứng, dòng CPU Xeon còn được nhiều hãng cung cấp phần mềm độc lập (Independent Software Vendors – ISV) như AutoDesk, PTC, Dassault Systèmes tiến hành thử nghiêm và đưa ra những chứng thực về mức độ hiệu quả trong từng ứng dụng cụ thể. Đây cũng là một yếu tố giúp người dùng có cơ sở để lựa chọn CPU phù hợp nhất với công việc trong hiện tại và tương lai.

Hình 2 : CPU Intel Xeon 5600

Hiện tại, Intel có 5 dòng CPU Xeon hướng đến việc cung cấp cho các worstation bao gồm các dòng Xeon E3-1200, Xeon E5-1600, Xeon E5-2600, Xeon 3600 và Xeon 5600. E3-1200 là dòng CPU dựa trên kiến trúc Sandy Bridge 32nm, tích hợp công nghệ đồ họa Intel HD Graphic P3000 và tiêu thụ ít điện năng. Nó được dùng trong các workstation cơ bản để chạy những ứng dụng không có yêu cầu cao về xử lí đồ họa. Hai dòng Xeon 3600 và 5600 dành cho những workstation trung cấp và cao cấp. Chúng không tích hợp công nghệ đồ họa như dòng Xeon E3 mà thay vào đó là những công nghệ tăng cường khả năng tính toán và trao đổi dữ liệu. Đối tượng mà hai dòng CPU này hướng đến là những phần mềm CAD/CAM và đặc biệt là những phần mềm CAE dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn như Ansys, Moldex3D … Xeon E5-1600 & E5-2600 là hai dòng CPU mới dựa trên kiến trúc Sandy Bridge-EP vừa được Intel phát hành trong quí I năm 2012 để thay thế cho hai dòng 3600 & 5600 (kiến trúc Nehalem 32nm). Hiện tại chúng chỉ mới có mặt trong một số workstation của HP. Thông số cơ bản về năm dòng CPU Xeon được cho trong bảng 1

Bảng 1 : Thông số cơ bản 5 dòng CPU Xeon

Mainboard

Có cùng chức năng với những mainboard sử dụng trong các dòng máy tính phổ thông nhưng mainboard thiết kế cho workstation có những điểm khác biệt cơ bản sau đây :

• Sử dụng các chipset cao cấp như x58, 5520, C602
• Cho phép gắn nhiều CPU
• Hỗ trợ nhiều kênh nhớ hơn, số lượng khe cắm RAM và dung lượng RAM cũng lớn hơn
• Tích hợp chipset cấu hình RAID và hỗ trợ nhiều chuẩn giao tiếp ổ cứng SATA, SAS, SSD
• Linh kiện có chất lượng cao hơn để bảo đảm workstation có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài

Mainboard dành cho workstation không phổ biến trên thị trường linh kiện máy tính. Nếu muốn tìm mua chúng, người dùng sẽ không bắt gặp những thương hiệu quen thuộc như Gigabyte, ASUS, MSI mà thay vào đó là những tên tuổi hơi lạ như Supermicro, Tyan. Tuy ít được biết đến nhưng đây mới chính là những workstation được đánh giá cao nhất trên thế giới.

Mainboard S7050 của hãng Tyan, mainboard-tyan-s7050 workstation

Memory

Nguyên tắc càng nhiều càng nhanh thì càng tốt vẫn đúng đối với bộ nhớ dành cho workstation. Ngày nay, hầu hết các workstation đều được trang bị bộ nhớ tối thiểu 4GB DDR3 SDRAM 1333/1066/800MHz và có thể mở rộng lên tới 32GB hoặc thậm chí 768GB. Tuy nhiên người dùng nên cân nhắc việc nâng cấp dung lượng RAM khổng lổ nói trên vì giá của chúng không hề rẻ. Ví dụ, để nâng cấp lên 96GB  DDR3 1333GHz cho workstation Dell Precision T7500 người dùng phải trả thêm 6720USD trong khi giá của workstation tiêu chuẩn với bộ nhớ 6GB DDR3 chỉ có 1849USD !

Một đặc điểm quan trọng nhưng ít người để ý đến là giá trị của những thanh RAM dành cho workstation không chỉ nằm ở dung lượng hay tốc độ mà còn ở tính năng ECC – Error Correcting Code. Nhờ tính năng này mà lỗi trong quá trình truyền tải dữ liệu có thể được khắc phục kịp thời để duy trì máy hoạt động liên tục, không bị treo hay xuất hiện lỗi màn hình xanh. Theo tài liệu do Intel công bố, ECC RAM có thể khắc phục đến 99.9998% lỗi liên quan đến bộ nhớ, giúp workstation hoạt động liên tục, ổn định trong thời gian dài.

Trong quá trình sử dụng workstation, một số người dùng có nhu cầu nâng cấp RAM để cải thiện hiệu suất làm việc của nó. Công việc này khá đơn giản tuy nhiên cần xem xét thật cẩn thận những thông số có liên quan như đặc tính kỹ thuật và dung lượng RAM hiện có, loại RAM được mainboard hỗ trợ, số khe cắm RAM trên mainboard, vị trí cắm RAM để đạt dung lượng và tốc độ như yêu cầu. Nếu cần RAM dung lượng lớn, tốt nhất là đặt hàng từ nhà sản xuất workstation vì những thanh RAM dung lượng lớn hơi khó tìm tại Việt Nam và nếu có, chưa chắc đã tương thích và hoạt động tốt với workstation hiện có.

 Graphic card

Card đồ họa là một linh kiện rất quan trọng đối với các ứng dụng chạy trên workstation. Mức độ đòi hỏi sức mạnh đồ họa của các ứng dụng này có thể chia thành 4 cấp : Professional 2D, Entry 3D, Midrange 3D và High-end 3D và những giải pháp đồ họa chuyên nghiệp này được cung cấp bởi hai nhà sản xuất lớn là NVIDIA và AMD. Những năm trước NVIDIA có phần chiếm ưu thế hơn với dòng sản phẩm nổi tiếng Quadro nhưng gần đây, AMD cũng bắt đầu quay trở lại và tung ra một loạt sản phẩm FirePro mới cạnh tranh với NVIDIA trong cả bốn phân khúc. Tương quan các dòng sản phẩm của hai hãng cho trong bảng 2

Bảng 2 : Các dòng card đồ họa chuyên nghiệp của NVIDIA và AMD

Các card đồ họa chuyên nghiệp này mặc dù sử dụng chung GPU với các dòng card đồ họa phổ thông nhưng  trình điều khiển được viết khác hoàn toàn và được kiểm tra cũng như tối ưu hóa trên từng hệ thống đồ họa riêng biệt để mang lại hiệu quả cao nhất cho người sử dụng. Cũng chính vì điều này nên việc dùng những công cụ đánh giá hiệu suất card đồ họa phổ thông sẽ không thể phản ánh chính xác sức mạnh của những card màn hình chuyên nghiệp. Và tất nhiên, những dòng card màn hình phổ thông dù cao cấp cũng không thể cho ra kết quả như dòng card màn hình chuyên nghiệp đã làm. Người viết bài đã từng dùng workstation HP Z600 với card đồ họa NVIDIA Quadro 2000 để mô phỏng quá trình điền đầy khuôn của dòng nhựa lỏng bằng phần mềm Moldex3D. Kết quả khác biệt hoàn toàn so với khi dùng những card màn hình phổ thông. Với card NVIDIA Quadro 2000, hình ảnh dòng nhựa rất mịn và chảy liên tục đều đặn không hề bị giựt, đứt quãng. Điều này chưa hề làm được với những card màn hình phổ thông dù chúng cũng có thể tạo ra những hình ảnh nước chảy, lửa cháy hết sức mượt mà trong game.

Lựa chọn card đồ họa nào ? Để có câu trả lời chính xác, người dùng nên tham khảo cấu hình đề nghị của phần mềm vì có những phần mềm chỉ hoạt động tốt trên một số dòng card đồ họa nhất định. Ví dụ, dù có thể chạy trên cả 2 hệ thống dùng card đồ hoạ Quadro và FirePro nhưng phần mềm Cimatron chỉ hoạt động tốt nhất trên các dòng card Quadro mà thôi. Việc lựa chọn phân khúc nào cũng rất quan trọng vì giá của một card đồ họa cao cấp có thể lên đến 8000USD (mắc gấp nhiều lần một card đồ họa trung cấp). Theo kinh nghiệm của người viết bài, đa phần các công ty cơ khí tại Việt Nam dùng workstation để thiết kế sản phẩm, thiết kế khuôn và lập trình gia công CNC, ít có công việc nào đòi hỏi phải lắp ráp, mô phỏng chuyển động, phân tích CAE quá phức tạp nên chỉ cần đầu tư một card màn hình trung cấp là quá đủ. Điều quan trọng khi dùng card màn hình chuyên nghiệp là phải cấu hình nó đúng với phần mềm đang sử dụng và thường xuyên cập nhật driver mới nhất để sửa lỗi và tận dụng tối đa sức mạnh vốn có của nó.

Hình 4 : card màn hình PNY dùng GPU NVIDIA Quadro 6000 giá 8000US
D