從《深?！分谱髦袪奚膸资_“高配電腦”說起

引

要說最近最令人震撼的電影，情懷大片《灌籃高手》都得靠邊站，必屬畫面美輪美奐、特效逆天的大片《深?！?。很多觀眾看后感嘆：這絕對是動畫片畫質的“新天花板”。而這部沖擊10億元票房的動畫巨作，僅制作成本就超3億元，制作周期長達7年。它的官方紀錄片，為我們呈現(xiàn)了制作的艱辛。其間還記錄了一個“慘烈細節(jié)”，那就是在制作過程中，因為屋頂漏雨，損失了四十多臺“高配電腦”，而它們中的大部分，其實就是“工作站”。

而提到工作站（Workstation）這種產品，話題就變得非常有趣了！簡單說，它是一種80%的人“完全不懂”，近20%的人“懂一點，但又‘著實看不明白”，真正弄得明白的人不到1%的“神秘產品”。

你就是那80%完全不懂的人？沒關系，請往下看一分鐘，你馬上就能晉升為“懂一點，但又‘著實看不明白”的Level2人群^__^！3、2、1，計時開始！

PART1

簡單說，工作站和普通電腦硬件上有什么不同？

從硬件端說，最典型的工作站電腦是由“專用處理器+專用主板+支持ECC（錯誤校驗）的內存+專業(yè)顯卡”構成的。

對比個人電腦（PC），工作站（Workstation）的硬件區(qū)別很明顯，比如英特爾平臺端：

·個人電腦常用處理器是酷睿（Core）品牌，如今基本上每代酷睿處理器都分了i3/i5/i7/i9四個檔次。

·個人電腦常用顯卡是NVIDIA的消費級顯卡GeForce系列，比如GeForceRTX3060/4070/4080/4090等。

·主板也是個人電腦專用的，比如第13代酷睿可用Z790/B760芯片組款型。

·工作站使用的處理器則是至強（Xeon）品牌。至強處理器分為服務器用和工作站用兩大類，而最新的工作站處理器是W-2400和W-3400系列，再細分，就是W3/W5/W7/W9四個檔次。

·工作站通常搭載專業(yè)顯卡，時下比較新的是NVIDIA的RTXA6000/A5500/A5000/A4500/A4000等，還有入門級的T1000、T600；另外還有用于深度學習的GV100等。

·主板也是工作站專用的，比如W790芯片組主板，就對應最新的至強W-2400和W-3400系列處理器。

看到這里，恭喜，你已經從“80%的Level1人群”進階到了“近20%的Level2人群”。

不過為什么又說這Level2是“懂一點，但又‘著實看不明白”呢？因為，只要你看看工作站的價格和奇特的現(xiàn)象，你極有可能“又整不明白了”^__#！

PART2

謎一般的工作站（配件及整機）售價，和“奇怪的現(xiàn)狀”

如今大家配臺24核32線程的i9-13900K處理器+RTX4070顯卡高性能臺式機，價格也就萬元起，品牌機1.8萬元左右。若是筆記本，甚至萬元不到就能買到。但處理器核心數(shù)量和顯卡規(guī)格類似的典型工作站產品，價格則是以“萬元”為單位的。下圖中是國內品牌的“DIY工作站”，使用至強W-3400處理器，顯卡還是消費級的而非專業(yè)卡，價格動輒六七萬元！若是搭載多塊專業(yè)顯卡的至強W9-3495X工作站，價格要20萬元以上——注意，這還僅是“DIY品牌”的價格，還不是聯(lián)想戴爾這樣的整機品牌，后者會更貴。

典型的工作站整機，價格緣何這么貴呢？

答案是：因為構成典型工作站產品的各種配件，價格都比個人電腦配件貴很多！有些價格差異甚至是十倍！

處理器端，目前最新的第13代酷睿i9-13900K，建議零售價為589美元；而至強W9-3495X處理器，建議零售價格則是十倍差異，高達5889美元！

顯卡端，當下主流的RTXA6000/A5500/A5000專業(yè)顯卡，價格都在萬元之上；如果是高端的QuadroGV100顯卡，價格更是高達50000元+！相比起來，消費級頂級顯卡RTX4080/4090只要8700元/14000元，“主流強卡”RTX3060甚至只要2500元左右，價格也不在一個檔次上。

主板端，相同品牌情況下，消費級主板（比如最新的Z790芯片組）和工作站用主板（比如W790芯片組）也有數(shù)倍差價。

OK，現(xiàn)在大家知道了一點：典型的工作站電腦超級貴，是因為處理器、專業(yè)顯卡、主板等配件都貴。不過，這有啥“看不明白”呢？那么，請用消費級和工作站的處理器、顯卡，具體對比一下規(guī)格和售價

和消費級處理器進行對比，先按照相同線程比較：

·20線程（14核20線程）的消費級處理器i5-13500建議售價為232美元；而20線程（10核20線程）的W5-2445建議售價為839美元，是前者的3.6倍！

·32線程（24核32線程）的消費級頂級處理器i9-13900K建議售價是589美元；32線程（16核32線程）的W5-2465X/W5-3435X建議售價分別是1389美元和1589美元，是前者的2.3倍和2.7倍！

再按照同物理核心數(shù)比較：

·24核的消費級頂級處理器i9-13900K建議售價是589美元；24核的W7-2495X/W7-3455建議售價是2189美元和2489美元，是前者的3.7倍和4.2倍！

然后看看專業(yè)顯卡和消費級顯卡的對比。按照一般性常識，比較CUDA核心數(shù)相近的款型：

·CUDA核心數(shù)16000+的消費級顯卡RTX4090，零售價人民幣14000元左右；CUDA核心數(shù)18000+的最新款專業(yè)顯卡RTXA6000Ada架構版，零售價人民幣58000元，是前者的4.1倍！

而這，就是大部分“稍懂行的人”看不明白的點：看似相同的規(guī)格，憑什么工作站配件貴那么多？就因為它叫至強或是專業(yè)顯卡？

但，以上還不是真正讓人看不明白和糊涂的，如今，讓人“徹底暈菜”的是：當你在電商平臺搜索“工作站”，會發(fā)現(xiàn)鋪天蓋地而來的并不是我剛才給你看的那些天價產品，而是幾千元，甚至“3999元的工作站”。它們基本都搭載酷睿消費級處理器，內存甚至僅8GB，也不用專業(yè)顯卡，大部分甚至是集顯！所以，前面講的都僅僅是“理論知識”？關于工作站的一切都已經徹底顛覆？那些天價處理器和昂貴的專業(yè)顯卡其實無人問津？？

看到這里，恭喜你正式成為一個“迷惑的Level2”！關于工作站的傳統(tǒng)認知突然給打破了。似乎，傳統(tǒng)的工作站產品如今已無人問津了？但，也正是從這里開始，才進入這篇文章的核心。我們將一步一步，把所有關于“工作站”電腦的困惑一一解答。

PART3

工作站變遷史

消費級處理器多核爆發(fā)，消費級顯卡性能飆升，EasyMoney生意消失

故事要從N年前講起，那時，消費級處理器還長期停留在4核8線程上，所以彼時工作站產品是“EasyMoney”（輕松賺錢的生意）！6核8核的至強處理器工作站，搭載入門級專業(yè)顯卡就能賣幾萬元。

但隨著處理器競爭的加劇，“核戰(zhàn)爭”爆發(fā)，消費級處理器的核心數(shù)量在幾年之內狂翻幾倍到現(xiàn)在的16核、24核！同期，消費級顯卡性能也突飛猛進，如今已有CUDA核心數(shù)高達16000個的消費級顯卡了，最大顯存也來到了24GB！

如此一來，之前很大一部分低端工作站干的活兒的確給消費級處理器+消費級顯卡搶了！大家不再需要掏幾萬元去買6核、8核至強+入門級專業(yè)顯卡的入門級工作站了。而恰好，“工作站”產品本來就沒有特別嚴格的配置標準，所以現(xiàn)在大家看到，大量入門級工作站，雖然有“工作站電腦的外殼”，但里面基本就是消費級配件，價格也非常便宜——這，就是時代的變遷。早期的EasyMoney生意，從此消失了！

PART4

從至強系統(tǒng)的真正特性說起PART4典型的工作站，活躍在真正的專業(yè)領域

那么，我們是否可以理解為“搭載至強處理器、專業(yè)顯卡、ECC內存”的“典型工作站產品”日漸式微了呢？

不！其實“被取代的”，是相對低端、入門的產品。而“真正典型的工作站產品”，其“獨特賣點”是消費級電腦無法比擬的。而且，它們也在進化，開始以不同的形態(tài)，活躍在真正的專業(yè)領域。而且，這種“需要典型工作站產品的專業(yè)領域”，如今越來越多了（后面會解釋）。

Ⅰ.至強處理器和專業(yè)顯卡真正強的特性是什么？

前面的“同規(guī)格比較”，數(shù)倍的價差，讓不少人困惑！但實際上，是因為大家“還不夠真正懂行”。無論是至強處理器，還是專業(yè)顯卡，都有自己“真正強大的、消費級配件難以比擬的特性”。

先從“工作站專用”的至強W-2400和W-3400系列處理器說起：

●至強W系列處理器，CPU內置的PCIe通道數(shù)多得多，W-2400/W-3400系列內置64條/112條PCIe5.0通道！而消費級處理器，如第13代酷睿，CPU內置PCIe5.0通道僅20條。新一代至強W是消費級處理器的3.2倍/5.6倍。

●另外，至強W支持的內存通道數(shù)和內存容量都極大，W-2400支持4通道最大2TB內存，W-3400支持8通道最大4TB內存。而第13代酷睿最大支持的內存通道/容量是2通道/192GB。至強對內存通道的支持是消費級的2倍/4倍；內存容量是消費級的11倍/21倍！

●至強處理器支持ECC錯誤檢驗內存，而消費級處理器并不支持。ECC內存可確保任務不會在半途報錯、宕機——這對于動輒上百、數(shù)百小時的項目運算非常重要。而一些大型工程，往往是由上千個“數(shù)百小時的子項目”構成的，ECC內存的價值可見一斑。

●真正的多核至強處理器，L3級緩存容量也更大一些，某些應用的性能會更好。

●至強W-2400和W-3400系列都支持AVX-512指令集，可用于AI、高性能計算應用加速?？犷ＯM級處理器目前都不再支持AVX-512指令集。

再來說說專業(yè)顯卡的特性。

●以RTXA6000為例（它算是當下較強的工作站用專業(yè)顯卡），其CUDA核心數(shù)10752個，顯存容量高達48GB；而CUDA核心數(shù)類似的GeForceRTX3080Ti/4080消費級顯卡，顯存容量僅12GB/16GB。也就是說，專業(yè)顯卡，尤其是高端專業(yè)顯卡，顯存容量更大，最大可至3～4倍。

●還有個細節(jié)就是對ECC的支持——如今的RTX專業(yè)顯卡，大部分采用了ECC錯誤校驗顯存。而消費級顯卡，再高端都不支持。

●高端的專業(yè)顯卡還支持“NVLink”，可通過橋接實現(xiàn)“火力翻倍”。而新款的GeForceRTX消費級顯卡大部分不再支持NVLink功能了，只能“單兵作戰(zhàn)”。

Ⅱ.體現(xiàn)在產品形態(tài)上，終于明白了“真·工作站”形態(tài)為何能如此豪橫

看完了上面的介紹，現(xiàn)在大家應該明白：至強處理器、專業(yè)顯卡，并非“智商稅”，也不是簡單地“換個名字賺大錢”，而是“有真本事的”！而結合上面這些數(shù)據(jù)，大家也就很容易明白，為什么工作站主板、真正的典型工作站產品，看起來總是那么“豪橫”了^___^。

Ⅲ.那么，什么應用需要這些生猛的特性和夸張的配置呢？

了解了典型工作站配件的特性，了解了“真·工作站”產品能達到的夸張配置上限，一個自然而來的問題就是：究竟什么樣的應用，才會需要用到如此豪橫的配置呢？

前面我已說過，在消費級處理器核心數(shù)量暴增、消費級顯卡性能飆升后，的確搶走了傳統(tǒng)工作站產品的很多業(yè)務。且如今，專業(yè)設計軟件領域的幾家大佬（AUTODESK、達索、西門子、Adobe等），它們的大量設計類軟件，只要任務負載不重，其實用消費級平臺就能搞定，而這也是如今游戲電腦（高性能電腦）熱銷的主要原因之一——不少人用它們做相對簡單的CAD、視頻剪輯和簡單的3D建模，以及平面設計。

但，如果涉及真正負載高的活兒，消費級電腦是完全沒辦法搞定的！必須，或者說至少要借助強大配置的工作站產品。

●比如游戲場景設計、電影特效和動畫特效建模等（渲染就更別提了，得靠服務器集群、渲染農場來完成，這是另外的話題了）。

●比如設計汽車發(fā)動機、飛機發(fā)動機，或者一輛汽車、一架飛機。

●另外，即便是一些看起來很常見的應用，當負載程度和精度提升后，消費級電腦也難以搞定，也需要高配置的工作站。比如視頻剪輯，如今用輕薄本都能剪輯FHD級別的手機拍攝視頻，但當你的視頻素材變成高碼率8K時，相信我，消費級電腦是搞不定的！

另外大家還得明白：不同的應用類型，對工作站的性能需求點也是不同的，甚至是截然不同的。

●先說游戲、電影、動畫的三維建模。

而涉及如此大規(guī)模的特效的建模、粗渲染，對處理器和顯卡都有極高的要求，且是屬于“上不封頂?shù)男枨蟆薄幚砥骱诵臄?shù)越多、功率釋放越強、頻率越高，顯卡的CUDA核心數(shù)越多、顯存越大，效率就越高。這也就是我們看到動畫制作公司、影視制作團隊，每個人都使用高性能工作站的緣故。

而且，在這個大的領域內，不同的軟件，不同的項目，需求也有細分的：比如用MAYA做動畫建模和簡單渲染，核心是顯卡要強；但若用AE做粒子特效，那基本是靠處理器硬扛，且內存容量越大越好；但若是Blender建模和簡單渲染，則處理器方案和顯卡方案都可選。

前面提到的這臺插滿了內存和RTX專業(yè)顯卡的頂規(guī)工作站就相對適合電影、動畫、游戲設計領域。

知識加油站：關于工作站產品的“投入產出比”

不少懂點硬件知識的“老鳥”都持有這樣的觀點：至強處理器、專業(yè)顯卡、ECC內存，同等規(guī)格下比消費級電腦貴太多，用消費級的頂規(guī)電腦不行嗎？即便慢點，但能節(jié)約大量開支啊。

但實際上，對于真正需要用到高配置、頂級配置工作站（甚至服務器）的應用來說，這點硬件的錢根本不是個事兒！比如電影《深?！返闹谱髻M用就高達3億元以上，而發(fā)行費用也超過了1億元，工作站的錢其實占比很小。常規(guī)性價比思維中，“效率低一倍，但價格便宜兩三倍”的成本邏輯在這里完全不適用。還有隱性成本問題：工期長一倍，從正常4年（動畫電影正常制作周期為4年，《深海》是遭遇了特殊情況，長達7年）變8年，人工費得增加多少？

而且，人的工齡中，能有幾個8年？

●再說工業(yè)設計領域。比如發(fā)動機設計、汽車設計。這并非單一需求，而是巨大的、復雜的系統(tǒng)工程，需要的工作站產品也有不同。

工業(yè)設計是復雜的“系統(tǒng)工程”，尤其是復雜工業(yè)品的設計，里面可能涉及數(shù)百上千個甚至幾千上萬個零部件，是巨大的協(xié)同工程。也正因如此，工業(yè)設計往往是“不同軟件商的好幾款軟件聯(lián)立使用”，有些是設計單個零部件的，有些是用于全局協(xié)同的，有些是用于仿真計算的。而不同的細分應用，對硬件的需求是不同的。

舉幾個例子：·比如用西門子NX（UG）做一個發(fā)動機的外殼，需要渲染出來看效果。這種渲染是“不斷迭代的”，迭代次數(shù)越多，就越接近真實的視覺效果。而這種渲染，就是吃處理器資源的。處理器核心越多越好，頻率越高越好。

·而在工業(yè)產品設計中，存在大量的“仿真計算”環(huán)節(jié)。比如設計汽車，設計師需要知道車在不同速度的行駛中的空氣阻力情況、周遭氣流分布狀況，還得進行碰撞仿真來優(yōu)化和改進車的框架設計；設計發(fā)動機，設計師要知道空氣流在發(fā)動機內的壓力變化、流向變化、速度變化；設計管道系統(tǒng)，設計師得知道管道里的液體流動、相互撞擊的情況……這些東西，不可能“一次又一次地實際做實驗”，那成本和時間都是難以想象的，所以，就要用到計算機仿真計算。

而仿真計算，基本是靠處理器運算。另外不少仿真計算對內存的要求也極高。消費級處理器最高192GB？不好意思，復雜仿真計算恨不得都用TB級的內存——這也就是很多仿真計算用的工作站采用雙路至強處理器，插滿了內存，但顯卡卻是一個入門級T1000顯卡的道理，因為它不太需要顯卡的性能。

●最后舉些大家不容易想到的例子，比如醫(yī)學影像、地質勘探等。

這是臺高端CT機，很多醫(yī)院都在用。病人如果做心肺HRCT，CT機會將人體上腹部“切片成像”數(shù)百張，然后合成為連貫的三維立體影像，這樣醫(yī)生就可以360°無死角地觀察病人的心臟、肺部等各器官的情況，包含血管的細節(jié)，甚至是血管各個角度的粗細變化、血流影像等。而這個成像與合成的過程，當然是越快越好，這樣才能提升接診效率，讓醫(yī)院在盡可能短的時間內收回設備投資（高端CT機價格超貴）。因此，每臺這種高端CT機都會配套一臺高端圖形工作站，來強化圖像處理能力。

這是地質勘探應用中的一個環(huán)節(jié)，似于CT斷層掃描成像，適用領域如石油、天然氣勘探等。這種勘探是真正的“巨型工程”，并不是發(fā)現(xiàn)地下有油有氣，就伸個鉆頭進去捅那么簡單。就舉一個例子，地下天然氣、石油的貯藏結構是什么樣的得探明。而且，一旦從一個點開始開采，其內部會產生如何的流向，會不會影響進一步的開采，會不會導致地質結構不穩(wěn)定……這些，都需要根據(jù)前期采集到的信息進行仿真分析——這種運算，也是吃處理器和內存資源的。但勘探中的成像和組合環(huán)節(jié)，則是吃顯卡算力的。如前所述，不同的細分應用往往需要用到不同的工作站產品。

PART5

工作站需求旺盛，產品百花齊放

很多“個人電腦專家”往往抱有這樣的觀點：“多核的消費級電腦搶了部分工作站生意，所以宏觀上，傳統(tǒng)工作站的生意機會變少了?！薄@個觀點是完全錯誤的！

前面我們的確提到了“低端工作站生意被搶，EasyMoney生意消失”，但另一方面，更高的需求在不斷誕生，甚至于，越來越多了。

舉一個應用需求變遷的例子大家就明白了：七八年前，還沒多少人玩得起視頻制作和剪輯——因為相關設備少，專業(yè)性強，價格也高。但現(xiàn)在手機都能輕松拍攝和快速剪輯視頻后，并沒有讓人們做視頻的時間因為效率的提升而減少——相反，因為門檻低了，人人都花費大量時間折騰視頻，我們徹底進入了視頻時代。而在視頻時代中，大家對高清、高質量的視頻需求越來越旺盛，視頻的清晰度和精美程度越來越高，各大影視劇、電影都開始推出高清、超清版，電影的特效也越來越華麗、絢爛……從宏觀上說，對高性能的視頻制作、編輯、渲染硬件（包括工作站、服務器等）的需求反而是暴增的，從業(yè)人數(shù)也在暴增——所以，這個道理很明確了吧。

而需求的暴增，也意味著產品端的百花齊放。前面給大家展示的主要是臺式工作站，也稱桌面工作站，造型就是傳統(tǒng)臺式機的樣子，當然個頭往往更大。但實際上，工作站這種產品形態(tài)可以是千變萬化的?？梢允桥_式機造型、可以是筆記本造型，也可以像機架式服務器，甚至可以是柜子或箱子，形態(tài)上并沒有嚴格的限定。

而除了形態(tài)的豐富，工作站的配置也是千變萬化、千差萬別的。在前文中，各位已經看到——消費級個人電腦，廠商也可以定義它是“工作站”。當然，典型的工作站配置還是以至強（或線程撕裂者）處理器、ECC內存、專業(yè)顯卡和專用主板構成的，也只有這種配置的典型工作站產品，才能“拔高配置上限”，真正滿足高負載專業(yè)需求。而具體到不同類型的專業(yè)應用，有些配置強調的是處理器的核心數(shù)量和內存容量，有些強調圖形性能，有些強調存儲，也有要求兼顧的。

最后，工作站產品的“制造商”如今也越來越多。傳統(tǒng)的“三大家”（戴爾、聯(lián)想、惠普）名聲雖響，但其他國際OEM廠商也在奮起直追。而國內也有大量的OEM廠商和行業(yè)廠商制造工作站產品，如曙光、浪潮、紫光等。甚至于國內個別新銳PC品牌如今也推出了工作站產品，如雷神。另一方面，在工作站、服務器領域，還有不少“專精廠商”，如超微（SuperMicro），它不僅為工作站、服務器提供核心配件（如主板、機箱），也參與整機的制造和銷售，甚至可構建行業(yè)整體解決方案。還有大量的系統(tǒng)集成商，也在根據(jù)客戶的需求，組裝對應配置的工作站或服務器產品?？傊?，工作站產品的“參與者”越來越多，產品呈現(xiàn)百花齊放態(tài)勢。

寫在文末

至此，你已掌握了關于工作站電腦的絕大部分知識，從典型的硬件構成，到它的發(fā)展變遷，到它的獨特賣點和真正強大所在，以及具體的細分應用，還有相關生態(tài)。恭喜你，你已經成為那“不到1%”的懂行專家！

當然，這篇科普文章也僅僅做了宏觀層面的梳理，工作站無論是產品還是具體的應用，都還有很多很多的細節(jié)和知識點留待大家去發(fā)現(xiàn)和探秘。比如，大家猜猜看，至強W9-3495X（56核112線程）處理器，“火力全開”時的爆發(fā)功率能有多高？而穩(wěn)定輸出的最高功率又能有多高？^___^