Архитектура рабочих станций и серверов

Основой архитектуры современных рабочих станций и серверов является архитектура компьютера с сокращенным набором команд (RISC – Reduced Instruction Set Computer). Зачатки этой архитектуры уходят своими корнями к компьютерам CDC6600, разработчики которых (Торнтон, Крэй и др.) осознали важность упрощения набора команд для построения быстрых вычислительных машин. Эту традицию упрощения архитектуры С. Крэй с успехом применил при создании широко известной серии суперкомпьютеров компании Cray Research. Однако окончательно понятие RISC в современном его понимании сформировалось на базе трех исследовательских проектов компьютеров: процессора 801 компании IBM, процессора RISC университета Беркли и процессора MIPS Стенфордского университета.

Архитектура рабочих станций разрабатывалась на основе серверной и характеризуется следующим:

Все устройства подключаются к высокоскоростным шинам, но дисковая система, сетевые адаптеры и платы расширения могут конкурировать за полосу пропускания одного из каналов этой шины.
Могут использоваться как процессоры для ПК, так и серверные процессоры, которые более оптимизированы для работы в многозадачной и многопоточной среде.

Т.е. мы имеем более сбалансированную по производительности систему, так как в Рабочих станциях редко используется более 1-2 плат расширения, которым требуется большая производительность шины.

Расширяемость рабочих станций значительно выше чем у ПК:

можно устанавливать до 2-х высокопроизводительных процессоров,
можно установить до 32 Гб оперативной памяти,
имеется до 6-ти высокоскоростных слотов для плат расширения,
можно установить до 4 жестких дисков (встроенные средства построения отказоустойчивых и быстродействующих систем).

Рабочие станции разрабатываются для решения сложных ресурсоемких задач, от которых может зависеть работа многих сотрудников, отдельными пользователями.

Поэтому отказы для платформы более критичны, а функции отказоустойчивости реализованы в более полном объеме:

качество компонентов гораздо выше, чем для ПК, и уровень заводского тестирования близок к серверному оборудованию,
архитектура платформы разрабатывалась на основе серверной и конструкторские решения также похожи,
нет элементов с «горячей» заменой, так как нет жестких требований к безостановочной работе (в некоторых моделях может использоваться система охлаждения и диски с «горячей» заменой отдельных компонентов),
элементы дублирования заложены, как правило, в следующие компоненты – оперативная память, дисковая система и система охлаждения.

Кроме возможностей администрирования, предусмотренных в ПК, рабочие станции комплектуются дополнительными возможностями администрирования:

мониторинг аппаратных ошибок производится специализированным процессором и журнал доступен даже тогда, когда не загружена ОС,
этим же спецпроцессором выполняется диагностика и предсказание отказов оборудования.

Архитектура серверастроится по следующим принципам:

Процессоры, память, сетевые адаптеры, дисковая подсистема и платы расширения подключаются к высокоскоростным шинам.
Используемые процессоры обладают большим объемом кэш-памяти до 12 Мб и более, что позволяет оптимизировать обработку больших объемов данных, архитектура процессора разработана для эффективного выполнения задач множества пользователей и работы в многопроцессорных конфигурациях.

Таким образом, все наиболее важные для работы сервера части имеют возможность осуществлять обмен данными по высокоскоростным каналам без конкуренции за полосу пропускания.

Расширяемость серверов позволяет устанавливать:

до 16-ти и более процессоров,
до 128 Гб оперативной памяти,
до 7-ми высокопроизводительных слотов ввода/вывода с возможностью «горячей замены» плат,
до 10-ти жестких дисков с «горячей» заменой (в отдельных моделях до 48).

Таким образом, видно, что при увеличении нагрузки более предпочтительными являются рабочие станции и сервера.

Сервера, как наиболее критичное к отказам оборудование для функционирования большого количества пользователей, имеют максимальный функционал для безостановочной работы:

при изготовлении платформы используются наиболее качественные компоненты, которые проходят наиболее жесткое тестирование,
архитектурные и конструктивные решения, заложенные в данную платформу, направлены на уменьшение количества отказов и минимизацию времени простоя оборудования,
практически во всех моделях предусмотрена горячая замена отдельных элементов (жесткие диски, блоки питания, вентиляторы системы охлаждения), а в старших моделях – плат расширения и модулей памяти,
элементы дублирования заложены в наиболее важные для работоспособности системы в целом элементы – модули памяти (вплоть до организации отказоустойчивых массивов), жесткие диски, вентиляторы системы охлаждения и блоки питания.

Сервера имеют наибольшую устойчивость к отказам оборудования и имеют максимально полную реализацию требований по безостановочной работе, так как остановка работы сервера наиболее сильно отражается на функционировании всех пользователей.

Для обеспечения непрерывности функционирования и минимизации вынужденных простоев оборудования сервера оснащаются максимумом требуемых функций по управлению, что позволяет полноценно администрировать их, даже находясь вне здания, где они установлены. Большая часть этих функций реализована аппаратно и не зависит от работоспособности ПО, установленного на сервере.

Заключение

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что сервера, как аппаратная платформа, являются наиболее подходящим оборудованием для решения любых задач по обеспечению коллективной работы любого количества пользователей, а с учетом возможностей по расширению (особенно для развивающихся компаний) и соотношению «цена/качество» – единственным.

Так для увеличения процессорной мощности можно добавлять процессоры, а объем оперативной памяти может увеличиваться до достаточно больших размеров, что позволяет обрабатывать большие объемы данных и подключать до нескольких тысяч пользователей.

Для обеспечения скорости работы дисковой системы и надежности хранения данных в серверах устанавливают специализированные контроллеры, с помощью которых дисковая система поддерживает конфигурирование с оптимизацией по трем критериям – стоимость, производительность и отказоустойчивость (выбирается два наиболее важных и по ним производится подбор и конфигурирование дисковой системы).

Кроме этого, в серверах сетевая подсистема поддерживает объединение нескольких сетевых адаптеров в один виртуальный канал (при условии применения серверных адаптеров) для повышения надежности и производительности.

Установка рабочей станции в качестве сервера с учетом имеющихся возможностей уже более оправдана, но экономически нецелесообразна, так как ее стоимость близка к стоимости аналогичного сервера.

Подводя итог можно сказать следующее - исходите из задачи. Правильно подобранная под задачу платформа обладает меньшей стоимостью владения работая именно на своём месте. Ни серверная платформа не будет оптимальным средством сохранения инвестиций решая задачи ПК, на ПК – решая задачи сервера. Неслучайно для разных типов задач разработано разное оборудование.

Список использованной литературы:

1) www.som.su/catalog/cat/117

2) engineering.melt.ru/sks/servers.html

3) www.thg.ru/howto/server_vs_consumer_pc_i/

4) www.s-telecom.ru/faqServDescWSt.php