Workstation
Mit Workstation (deutsch: „Arbeitsstation“) bezeichnet man einen besonders leistungsfähigen Arbeitsplatzrechner für technisch-wissenschaftliche Zwecke oder für die Bearbeitung von Audio- und Videodaten, in Abgrenzung zum handelsüblichen Personal Computer für den Privat- oder Bürogebrauch. Typischerweise werden Workstations in Unternehmen und Forschungseinrichtungen für rechenintensive Anwendungen wie die 3D-Konstruktion, Computersimulationen, Videobearbeitung und animierte 3D-Computergrafik eingesetzt. Üblicherweise erbringen Workstations im Bereich Grafikdarstellung, Rechenleistung, Speicherplatz und Multitasking überdurchschnittliche Ergebnisse, oft können zusätzliche Terminals verwendet werden. Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit und Langlebigkeit kommen teilweise auch Technologien und Komponenten aus dem Server-Bereich zum Einsatz.
In den 1980er und 1990er Jahren war der Markt durch Workstations mit Unix- und VMS-Betriebssystemen dominiert, viele Hersteller produzierten eigene Hardware auf Basis herstellerspezifischer Hochleistungs-RISC-Mikroprozessoren wie der PA-RISC-, MIPS- oder SPARC-Serie. Die Anschaffungskosten betrugen in der Regel ein Vielfaches von denen durchschnittlicher PCs. Mittlerweile hat sich auch im Workstation-Segment weitgehend die Kombination aus den jeweils leistungsfähigsten Intel- oder AMD-Prozessoren (z.B. Xeon oder Opteron) mit Microsoft-Windows- oder Linux-Betriebssystem durchgesetzt, und die meisten Hersteller bieten ihre eigenen Prozessor-Linien für Workstations nicht mehr an oder haben diese ganz eingestellt. Der Markt wird heute von großen PC-Herstellern wie Hewlett-Packard, Dell und Fujitsu dominiert, die meisten früheren Hersteller von RISC/Unix-Workstations haben ihr Geschäftsfeld auf andere Produkte verlagert.
Durch den zunehmenden Computereinsatz in der Produktentwicklung haben Workstations heute eine zentrale Bedeutung im Entstehungsprozess von industriell gefertigten Produkten. Das Einsatzspektrum umfasst unter anderem die Konstruktion mittels CAD-Software, Funktionssimulation, die Erstellung digitaler Prototypen komplexer Produkte und den Entwurf der Werkzeuge und Formen für die Fertigung. Ein stetig wachsendes Anwendungsgebiet ist auch die Erstellung von Computeranimationen für Spielfilme und Fernsehproduktionen. Dabei werden zum Teil viele, über Standorte in mehreren Ländern verteilte Einzelplatz-Workstations eingesetzt, die zur Erhöhung der Render-Rechenleistung zu einem Rechencluster zusammengeschaltet werden.
Workstation und Arbeitsplatzrechner
Der Begriff ist nicht synonym mit Arbeitsplatzrechner. Eine Workstation ist, ebenso wie ein Personal Computer, ein Arbeitsplatzrechner – aber nicht jeder Arbeitsplatzrechner ist auch eine Workstation. Da jedoch Personal Computer heute ebenfalls sehr leistungsfähig sind und zunehmend im technisch-wissenschaftlichen Bereich eingesetzt werden, verwischen die Grenzen zwischen Personal Computer und Workstation immer mehr. Unterstützt wird dieser Trend durch die häufige Praxis im Computer-Marketing, einem Desktop-Computer durch den Begriff Workstation einen Anstrich besonderer Leistungsfähigkeit zu geben.
Insbesondere für den Einsatz moderner 3D-Computerspiele werden so genannte Gaming-PCs angeboten, die ebenfalls mit schnellen Prozessoren und Grafikkarten sowie großem Arbeitsspeicher ausgestattet sind. Diese werden jedoch nicht zu den hier behandelten Workstations gezählt – unter anderem, da sie technisch und qualitativ nicht auf die für professionellen Arbeitseinsatz notwendige hohe Zuverlässigkeit ausgelegt sind und auch nicht unter diesem Gesichtspunkt vermarktet werden.
Historisch betrachtet
Historisch war die Eigenschaft für einen Benutzer, oder zumindest für wenige Benutzer eine wichtige Unterscheidung zu den sonst üblichen Mehrbenutzersystemen. Statt wie beim Mehrplatzsystem über ein Terminal (meist seriell und im Textmodus) mit einem Computer verbunden zu sein, dessen Rechenzeit man sich mit vielen Anderen teilen musste, stand dem Ingenieur, dem Wissenschaftler oder einer kleinen Arbeitsgruppe mit einer Workstation praktisch exklusiv ein eigenes Gerät zur Verfügung. Im Unterschied zu den oft langsamen seriellen Terminalverbindungen der klassischen Mehrplatzsysteme verfügen Workstations über direkt angebundene, zum Teil mehrere, leistungsfähigere Grafiksysteme und Monitore, zusätzlich können sie aber auch über schnelle Netzwerkverbindungen angeschlossene leistungsstarke grafische X-Terminals betreiben. Damit eröffneten sich gerade für technisch-wissenschaftliche Anwendungen ganz neue Visualisierungsmöglichkeiten. Vor diesem Hintergrund sind auch die für Workstations und für X-Terminals typischen, hochwertigen, großformatigen Bildschirme zu sehen. Durch die rasanten Entwicklungen bei Standard-PCs, vor allem auch im Bereich CPU, GPU und Betriebssystemen, verschwamm der Unterschied zwischen Workstation und PC immer mehr und führte ab etwa 2000 zum Ausdünnen und in der Folge auch zum Verschwinden der üblicherweise eigenentwickelten Workstation-Architekturen.
Als erste Workstation gilt die IBM 1620 (1959). Bekannte Hersteller in den 1970er Jahren waren Wang, Xerox, insbesondere mit dem Xerox Alto (1973), Olivetti, die CPT Corporation, AES Wordplex und ETAP.
Entwicklung
Workstations entwickelten sich in den 1980er-Jahren zu einer eigenständigen Rechnerform, nicht zuletzt durch die großen Workstationhersteller dieser Zeit wie Apollo, DEC, HP, Sun, SGI, und NeXT, denen es gelang, die Vorzüge einer Workstation gegenüber Mehrbenutzersystemen aufzuzeigen. Hinzu kam zu der Zeit die Idee des Client/Server-Computing, bei dem Workstations als Client ebenfalls einen Platz haben. Viele dieser Hersteller sind heute vom Markt verschwunden oder produzieren keine Workstations mehr. Unter anderem auch deshalb, da Personal Computer immer weiter in die traditionellen Anwendungsbereiche von Workstations eindrangen. Heutige Standard-PCs sind wesentlich preisgünstiger als die klassischen Workstations, dennoch sind sie in puncto Rechen- und Grafikleistung den traditionellen Workstation-Architekturen bzw. -Prozessoren (MIPS, PA-RISC, PowerPC, SPARC) ebenbürtig, wenn nicht teilweise sogar überlegen. Die meisten heute als Workstations angebotenen Systeme sind normale High-End-PCs mit einem x86-Prozessor. Häufig werden dabei Prozessoren aus den Server- und Workstation-Serien wie z.B. Intel Xeon oder AMD Opteron verwendet.
Zuverlässigkeit
Workstations sind typischerweise sowohl in Bezug auf ihre Hardware als auch ihre Software besonders robust ausgestattet. Als vergleichsweise teure Systeme waren sie für professionelle Anwendungen ausgelegt, bei denen Ausfallzeiten einen erheblichen Kostenfaktor darstellen. Als Betriebssystem kamen bis Mitte der 1990er-Jahre daher hauptsächlich die kommerziellen UNIX-Versionen der großen Anbieter Sun, HP, IBM und SCO zum Einsatz, aber auch VMS und andere Unix-artige Systeme wie NeXT. Ab 1994 war dann die Entwicklung des Funktionsumfangs der Linux-Distributionen so weit fortgeschritten, dass diese quelloffene Neuimplementierung von Unix die kommerziellen Systeme ersetzen konnte. Etwa zur gleichen Zeit begann sich die graphische Oberfläche mit Windows auch auf PCs durchzusetzen, wo sie bis dahin eine Verbreitung im Wesentlichen nur auf Mac- und Atari-Systemen gefunden hatte, die hauptsächlich von kreativen Anwendern und teilweise im universitären Bereich genutzt wurden. Nur die Unix- und Unix-artigen Systeme boten allerdings die von Workstations gewohnte Zuverlässigkeit. Insbesondere bei Windows 3.1, das ein Aufsatz auf MS-DOS war, aber auch noch bei Windows NT standen regelmäßig Systemabstürze auf der Tagesordnung. In der Folgezeit sind die Unterschiede zwischen Workstations und PCs immer mehr geschwunden. Eine Unterscheidung zwischen einer Workstation und einem mit hochwertigen Komponenten ausgestatteten PC ist im 21. Jahrhundert kaum noch zu machen.
Ergonomie
Bei Workstations war Ergonomie von Anfang an ein wichtigeres Thema als beim PC. Während der PC-Nutzer bis in die 1990er-Jahre im Allgemeinen mit den sehr eingeschränkten Möglichkeiten von MS-DOS zurechtkommen musste, waren Workstations Multitasking- und Multiuser-fähig und boten eine graphische Benutzeroberfläche, aber auch die deutlich leistungsfähigere Kommandozeilenumgebung eines Unix-Systems. Hier gab es unter anderem eine automatische Befehlszeilenergänzung und eine Historie für die eingegebenen Befehle. Beim Vergleich dieser Systeme mit neueren Computern ist allerdings zu beachten, dass selbst ein durchschnittliches Smartphone aus dem beginnenden 21. Jahrhundert mehr Rechenleistung bietet als eine Workstation aus den 1980er-Jahren. Entsprechend haben sich auch die Ansprüche an die Ergonomie der Systeme geändert. Die klassischen Desktop-Umgebungen der kommerziellen Unix-Systeme wie HP-VUE und CDE mögen einem heutigen Mac- oder Windows-Nutzer wenig benutzerfreundlich erscheinen. In ihrer Zeit waren sie jedoch ergonomischer als die gängigen PC-Systeme.
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 07.08. 2022