Obliczenia, które zwykłemu pecetowi zajmowałyby dni profesjonalna stacja robocza jest w stanie wykonać w czasie mierzonym w godzinach. Jak to możliwe? Otóż ta sztuka nie polega wyłącznie na zastosowaniu jak najbardziej wydajnych podzespołów. Sztuką jest natomiast taka konfiguracja, by żaden element komputera nie stanowił wąskiego gardła. Można oczywiście połączyć superwydajny procesor z najszybszą kartą graficzną i możliwie dużą ilością RAM, ale w profesjonalnych zastosowaniach to często nie wystarcza. Architekci, programiści, projektanci CAD i inne osoby zajmujące się skomplikowanymi obliczeniami potrzebują sprzętu, który nie tylko szybko liczy, ale radzi też sobie z szybkim składowaniem olbrzymiej ilości danych w pamięci masowej. Przykładem komputera, który radzi sobie z takim zadaniem jest stacja Celsius R970.
Dwa to więcej niż jeden
Typowe procesory stosowane w domowych lub biurowych pecetach wyposażone są zwykle w cztery lub osiem rdzeni. Ich ekstremalne odmiany mogą mieć 16, 18, 24 albo nawet 32 rdzenie. Istnieją jednak sytuacje gdzie i taka liczba będzie niewystarczająca, bo w przypadku zadań łatwo dzielących się na wątki większa liczba rdzeni pozwoli to zrobić. Producenci stacji roboczych mają z takim wymaganiami do czynienia niemal na co dzień i dlatego oferują dwuprocesorowe maszyny. We wspominanym modelu Celsius R970 możemy zamontować aktualnie dwa 28-rdzeniowe układy oferujące możliwość przetwarzania do 112 wątków jednocześnie (dzięki technologii Hyper-Threading.
Aby jednak nie zmarnować takiego potencjału obliczeniowego, dane do przetwarzania muszą być dostarczane wystarczająco szybko. Częściowo dba o to producent procesorów wyposażając je w niemal 40 MB pamięci cache. Wydajnym dostarczaniem danych do pamięci podręcznej zajmuje się z kolei kontroler pamięci RAM. W R970 każdy zainstalowany procesor ma do dyspozycji cztery kanały szybkich pamięci DDR4 2666 MHz z korekcją ECC. Łącznie w szesnastu slotach RDIMM można zainstalować nawet 1024 GB pamięci – po 512 GB na procesor. Dla porównania w zwykłym pececie możemy obecnie zainstalować maksymalnie 64 GB pamięci obsługiwanych przez 2-kanałowy kontroler.
Oczywiście, dziś na rynku znajdziemy bardziej wydajne platformy. Pamiętajmy jednak, że rynek profesjonalnych stacji roboczych jest nieco bardzie konserwatywny, bowiem nie tylko wydajność się liczy. Równie ważnym parametrem jest stabilność pracy. W przypadku zadań zajmujących wydajnej maszynie wiele godzin, a bywa dni lub tygodni, każda awaria czy zawieszenie się systemu oznacza często konieczność przetwarzania wszystkiego od początku. Dlatego profesjonaliści, choć nieustannie borykają się z niedostatkiem mocy obliczeniowej to do zupełnych nowości podchodzą często z ograniczonym zaufaniem. Preferują więc technologie sprawdzone, a przekonanie ich do przesiadki na coś zupełnie nowego jest możliwe, ale wymaga czasu. O ile więc na rynku pecetów widać już na przykład pierwsze efekty nadgonienia czy nawet przewagi technologicznej AMD nad Intelem, to w ofertach czołowych producentów stacji roboczych ciężko dziś znaleźć modele bazujące na układach Threadripper. Nie znaczy to, że w przyszłości ich nie będzie.
Graficzny kwartet
Nieograniczone nieomal zapotrzebowanie na moc obliczeniową stacji roboczych dotyczy nie tylko procesorów, ale też kart graficznych. Do niektórych zastosowań wystarczy jedna, za to maksymalnie wydajna karta – na przykład NVIDIA Quadro P6000 (jej cena robi wrażenie) albo zupełnie ekstremalna NVIDIA Quadro GV100. Ta ostatnia zawiera 5120 rdzeni CUDA, 320 jednostek teksturujących i 640 jednostek obliczeniowych Tensor. Interfejs pamięci to 4096-bitowy HBM2 oferujący przepustowość ponad 870 GB/s. Jeśli i ona okaże się za słaba to w stacji Celsius R970 można zamontować dwie takie karty spięte interfejsem NVLink2. Tak wyposażona maszyna jest w stanie niesamowicie przyspieszyć obliczenia lub wykonać w czasie rzeczywistym zadania, które innym maszynom zajmują długie godziny.
Inna rzecz, że nie każdy potrzebuje karty graficznej kosztującej kilkadziesiąt tysięcy złotych. Zwykle konfiguracja składa się z mniej wydajnych kart i wtedy R970 pozwala zamontować nawet cztery egzemplarze jednocześnie. Można wówczas podłączyć do stacji ścianę zbudowaną z nawet 16 monitorów i wyświetlać na niej złożony obraz (także 3D). Osobny obszar zastosowań stanowią dziś środowiska Virtual Reality. O ile jednak do konsumpcji tych treści w zupełności wystarcza jedna wydajna karta, o tyle specjaliści zajmujący się projektowaniem i tworzeniem wirtualnych światów potrzebują często kilku bardzo wydajnych kart. Dlatego Celsius R970 oferuje możliwość zainstalowania dwóch, trzech, a na specjalne życzenie nawet czterech kart klasy Nvidia Quadro P5000 lub P6000. Jakby tego było mało w kolejce czekają już karty Quadro RTX zdolne generować w czasie rzeczywistym niemal fotorealistycznej jakości grafikę ze śledzeniem promieni (ray tracing) oraz płynnie obsługiwać ekrany o rozdzielczości 8K.
Oczywiście, aby możliwe było zainstalowanie nawet czterech kart graficznych w jednej stacji roboczej niezbędna jest odpowiednia liczna złączy PCI Express x16. Prezentowana stacja ma ich dokładnie cztery choć na każdy procesor przypadają po dwa. Tak więc mimo iż stacja może bez problemu pracować z już jednym procesorem to z pełni jej potencjału będziemy mogli korzystać dopiero po obsadzeniu obu gniazd CPU.
SATA to za mało
Operowanie na bardzo dużych plikach albo dużych zbiorach danych wymaga pojemnej i szybkiej pamięci masowej. Od lat niedoścignione w tych zastosowaniach są dyski SSD. Jednak popularne modele z interfejsem SATA są w tych zastosowaniach często zbyt wolne. Przepustowość tego nie najnowszego już złącza ograniczona jest do ok. 550 MB/s. Aby uzyskać szybsze transfery, musimy posłużyć się interfejsem PCI Express po którym odpowiednie dyski komunikują się z otoczeniem za pomocą protokołu NVMe. Złącze to co prawda jest już dostępne zarówno w nowych laptopach, jak i pecetach, ale zwykle jedno co uniemożliwia konfigurację macierzy RAID złożonej z takich dysków. Co innego w stacjach roboczych gdzie od kilku już lat stosuje się kontrolery pozwalające na tworzenie matryc RAID z dysków M.2 (interfejs wewnętrzny) i U.2 (interfejs zewnętrzny czyli po kablu).
Możliwość tworzenia macierzy RAID jest szczególnie ważna jeśli zależy nam na dużej pojemności szybkiej pamięci masowej. Pojedyncze dyski SSD NVMe mają zwykle pojemność kilkuset gigabajtów a te o większych pojemnościach są wciąż bardzo drogie. Wyjściem z sytuacji jest możliwość połączenia kilku dysków w RAID w celu otrzymania (z punktu widzenia systemu operacyjnego) jednego, dużego dysku.
Oprócz samej pojemności i prędkości przesyłania danych ważne są również czas dostępu do danych oraz ilości operacji odczytu i zapisu danych jaką możemy przeprowadzić w danej jednostce czasu. W przypadku dużych zbiorów danych, gdzie operujemy często na tysiącach niewielkich plików szczególnie ten ostatni parametr, czyli IOPS, ma krytyczne znaczenie. Również w tym wypadku szybkie dyski SSD NVMe są bezkonkurencyjne. Szybciej można dziś operować na danych jedynie umieszczając je bezpośrednio w pamięci RAM. Mając do dyspozycji kilkaset gigabajtów pamięci można pokusić się o stworzeniem RAM dysku i operowanie na danych w nim umieszczonych. Bardzo się wówczas przydają czterokanałowe kontrolery pamięci w procesorach i same kości RAM taktowane z częstotliwością 2666 MHz.
Dla tych, którzy chcieliby zbudować tańszym kosztem dużą i wydajną pamięć masową wewnątrz stacji roboczej Fujitsu oferuje kontroler SATA i SAS. Ten drugi pozwala używać do ośmiu dużych i wydajnych dysków, które są szybsze niż dyski SATA a nie kosztują tyle co SSD NVMe. Elastyczność i różne scenariusze możliwych konfiguracji to jeden z wymogów stawianych przed profesjonalnymi stacjami roboczymi. Ich konstrukcja i architektura powinny pozwalać na dostosowanie do niemal dowolnych wymagań użytkownika.
Z bliska lub z daleka
Dwuprocesorowa stacja robocza o potężnej mocy obliczeniowej intuicyjnie kojarzyć się może z grzejącą się i głośną maszyną. Nic bardziej mylnego. Duże gabaryty R970 sprawiają, że konstruktorzy mogli zadbać o z jednej strony wydajne a z drugiej ciche chłodzenie. Potężne wentylatory przedmuchują powietrze chłodzące przez wnętrze komputera nie generując przy tym zbyt wiele hałasu. Dopiero gdy naprawdę mocno obciążymy zainstalowane wewnątrz karty graficzne odezwie się system chłodzenia. Dla tych, którzy nawet wówczas chcieliby pracować w ciszy Fujitsu oferuje ciekawe i unikatowe rozwiązanie.
Okazuje się, że aby w pełni korzystać z możliwości stacji roboczej Celsius R970 wcale nie musimy mieć do niej fizycznego dostępu. Komputer może znajdować się w zupełnie innym pomieszczeniu. Na przykład w odpowiednio zabezpieczonej i chłodzonej serwerowni. Nie oznacza to jednak, że skazani będziemy na wbudowany w Windows mechanizm zdalnego pulpitu, bądź płatne, wymagającej dodatkowych licencji rozwiązanie. Fujitsu opracowało bowiem zestaw składający się ze stacji roboczej wyposażonej w dodatkową kartę zwaną Celsius Remote Access Card oraz terminal. Całość jest bardzo prosta w konfiguracji i nie wymaga nawet instalowania żadnego dodatkowego oprogramowania. Wyjścia karty lub wszystkich zainstalowanych kart graficznych (do czerech złączy Display Port) łączy się z czterema gniazdami mini Display Port na karcie Remote Access Card. Komunikacja do terminala poprowadzona jest standardowym interfejsem LAN. W terminalu sygnał jest ponownie rozdzielany na 1, 2, 3 lub 4 sygnały Display Port do podłączenia monitorów. Dodatkowo interfejsem sieciowym przesyłany jest sygnał audio oraz USB.
W tym przypadku komunikacja odbywa się za pomocą sprzętowo realizowanego protokołu PCoIP – tego samego, który wykorzystywany jest w środowiskach wykorzystujących platformę do wirtualizacji firmy VMware. Połączenie jest zawsze szyfrowane, a porty USB mogą zostać zablokowane przez administratora. Najważniejsza jest wydajność połączenia, które odbywa się całkowicie płynnie, jeśli długość okablowania nie przekracza około 200 m. Na pogorszenie jakości połączenia mogą jednak wpływać urządzenia sieciowe takie jak rutery czy switche. Jeśli nie ma problemu z zachowaniem odpowiedniej jakości i przepustowości łącza, to na podłączonym zdalnie pulpicie (lub pulpitach) możemy pracować z pełną wydajnością. Użytkownik nie powinien zauważyć żadnej różnicy bez względu na to czy pracuje zdalnie, czy lokalnie na samej stacji roboczej. Nie ma tu opóźnień, wideo działa płynnie, a kursor myszy sunie przez ekran również bez żadnych opóźnień.
Zaletą zdalnej pracy za pomocą Celsius Remote Access jest możliwość całkowitego odseparowania sprzętu od użytkownika. Poza oczywistą ergonomią takiego rozwiązania (niewielki terminal nie potrzebuje aktywnego chłodzenia, a więc jest cichy) dochodzą też kwestie bezpieczeństwa. Osoba korzystająca z tego rozwiązania nie tylko nie będzie mieć fizycznego dostępu do samej stacji, ale też do danych na niej się znajdujących. Koniec z nieautoryzowanym kopiowaniem danych, próbami podłączania pamięci na USB czy wyjęcia dysków. Ewentualny szpieg jedyne co będzie mógł zrobić to wykonać zdjęcie tego, co jest wyświetlane na monitorze. Sieć, za pomocą której terminal komunikuje się z kartą remote access stacji roboczą jest odseparowana od sieci firmowej, do której podłączona jest owa stacja. Nie ma więc ryzyka, że ktoś niepowołany uzyska dostęp do firmowej sieci, nawet wtedy, gdy zamiast terminala do kabla podepnie inne urządzenie, np. laptop. Dla uczelni lub przedsiębiorstw zatrudniających pracowników zewnętrznych lub tzw. kontraktorów takie zabezpieczenie jest niezwykle pożądane.
Co ciekawe rozwiązanie Celsius Remote Access można też zainstalować w innych opisywanych wcześniej stacjach roboczych, takich jak Fujitsu jak Celsius W580 i Celsius M770.
Cichy bohater
Potężne możliwości stacji roboczej Fujitsu Celsius R970 przeznaczone są dla specyficznego grona najbardziej wymagających klientów. Większość z nich to przede wszystkim twórcy treści multimedialnych, naukowcy i projektanci. Sprzęt tego typu znajduje również zastosowanie jako platforma do akceleracji obliczeń, symulacji czy przetwarzania chmur danych. W przypadku tych zdań stosunek mocy do ceny nie jest tak ważny jak możliwość skrócenia oczekiwania na wynik pracy stacji roboczej, np z dwóch tygodni do dwóch dni. Oglądając film w kinie, zażywając najnowsze leki czy jeżdżąc coraz bardziej nowoczesnymi, bezpiecznymi i ekologicznymi samochodami wszyscy korzystamy z wyniku pracy ludzi używających właśnie takich nowoczesnych stacji roboczych. | CHIP
Materiał powstał we współpracy z Fujitsu Polska.