Bild: Blackmagic Design
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Hintergrund

Was ist eine Workstation, wofür braucht ihr sie und könnt ihr damit zocken?

Philipp Rüegg
Zürich, am 14.02.2017
Auch wenn PCs immer schneller werden, kommen sie doch nie an die Leistung von Workstations heran. Diese Aussage stimmt allerdings nicht uneingeschränkt. Warum und für wen sich die teuren Maschinen wirklich lohnen, erfahrt ihr hier.

Was ist eine Workstation?

Eine Workstation ist anders als der Personal Computer eine reine Arbeitsmaschine. Äusserlich unterscheiden sie sich nicht zwingend voneinander, ausser dass Workstation zum unscheinbaren Design tendieren. Eingesetzt werden sie primär von Entwicklern, Analysten, Designern oder Filmemachern. Kurz: Leuten, die mit grossen Datenmengen oder grafisch aufwendigen Anwendungen hantieren. Ausserdem müssen Workstations deutlich zuverlässiger und langlebig sein.

Aus diesem Grund verfügen die besseren Workstations über Hardware, die man in der Regel nicht in Gamer- oder Büro-PCs findet. Nämlich:

ECC RAM: Arbeitsspeicher, der Fehler erkennt und eigenständig korrigiert, bevor sie das System beeinträchtigen.

Prozessor: Workstations setzen meist auf Xeon-Prozessoren von Intel, die auf den jeweils aktuellen CPU-Generationen basieren. Sie unterstützen mehrere Sockel, mehr Arbeitsspeicher, ECC RAM, mehr Kerne und grösseren Cache, um die geforderten Tasks erfüllen zu können.

Grafikkarte: Für AMD Radeon oder Nvidia Geforce hat man hier nur ein müdes Lächeln übrig. Workstations haben ganz andere Leistungsanforderungen an Grafikkarten. Um in Programmen wie CAD riesige, komplexe Geometrien von Flugzeugen oder Hochhäusern zu manipulieren, sind Rechenleistungen gefragt, die nicht zu Vergleichen sind mit denen von Games. Sie sind in der rohen Rechenkraft nicht unbedingt schneller, aber für die wichtige Disziplin «double precision» optimiert. Während bei einem Spiel möglichst grosse Datenmengen bewältigt werden sollen, müssen sie bei bei einer Statikberechnung eines Bauingenieurs möglichst korrekt sein. Mit doppelt so vielen Nachkommastellen kumulieren sich Rechenfehler weniger schnell. Darum wird bei Workstations zu Nvidia Quadro, Tesla und Co. gegriffen. Sie entlasten besonders den Prozessor.

RAID: Ein Festplattenverbund, damit beim Ausfall einer oder sogar mehrerer Festplatten die Daten nicht verloren gehen – und damit man ungehindert weiterarbeiten kann. Geläufig sind die RAID-Level 0, 1 und 5. Bei RAID 0 werden die Platten in Serie geschaltet. Damit wird der Verbund sehr schnell. Allerdings auf Kosten der Sicherheit: Fällt eine Platte aus, sind alle Daten futsch. Dennoch ist RAID 0 interessant, wenn maximaler Datenumsatz wichtig ist und die fertigen Daten regelmässig in ein (langsameres) Backupsystem wandern. Bei RAID 1 hat man hingegen das Backup direkt an Bord. Die Platten sind parallel geschaltet. Man setzt also immer doppelt so viele Platten ein, wie man eigentlich bräuchte. RAID 5 ist der Kompromiss: Es ist schneller und sicherer, allerdings sind mindestens drei Platten nötig. Die Kapazität des Arrays wird nach der Formel «(Anzahl der Festplatten − 1) × Kapazität der kleinsten Festplatte» berechnet.

Garantie: Meist kriegt ihr längere Garantie sowie On-Site-Service, damit der Fachmann direkt bei euch vorbeischaut.

Redundantes Netzteil: Um die Ausfallsicherheit zu erhöhen, werden in Workstations oft Netzteile, die aus mehreren Netzteileinschüben bestehen, eingesetzt. Fällt eines aus, übernimmt das nächste den Betrieb,

Bedienbarkeit: Um schnell Teile bei Bedarf austauschen zu können, wird häufig auf werkzeuglosen Zugriff gesetzt.

Kühlsystem: Um den 24-Stunden-Betrieb zu gewährleisten, sind Workstations in der Regel mit genug Lüftern ausgestattet, damit die Temperatur immer im grünen Bereich bleibt.

Mainboard: Hier kriegt ihr mehr von allem. Platz für mehr als einen Prozessor, 16 oder mehr RAM-Steckplätze, mehrere Grafikkarten-Slots, Dual-Gigabit-LAN-Ports etc.

Betriebssystem: Hier ist der Unterschied am kleinsten. Oft kommt eine Linux-Distribution oder Windows zum Einsatz. Allerdings die Pro-Version, da diese über zusätzliche Business-Funktionen verfügt. Windows 10 Home unterstützt nur eine CPU. Auch MacOS eignet sich für Workstations, siehe Mac Pro.

Wann und für was braucht man sie?

Sobald ihr aufwendige Projekte mit Analyse-Software, Spezialeffekten oder Code-Kompilierungen in Angriff nehmt, profitiert ihr von einer Workstation. Photoshop, Final Cut Pro oder Adobe After Effects könnt ihr zwar auch auf euren normalen PCs und Macs benutzen, sobald die Projekte grössere Ausmasse annehmen, seid ihr mit einer Workstation besser bedient. Ausser ihr starrt gerne Ladebalken an oder geniesst Programm-Abstürze. Workstations kommen oft im Server-Bereich zum Einsatz oder bei Render-intensiven Programmen wie Autodesk Maya, Catia oder Cinema 4D.

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Catia wird für professionelle Design-Anwendungen gebraucht. Bild: Solar Design

Früher lieferte man intensive Rechenaufgaben an externe Server, um sie zu berechnen. Heute geht vieles davon auch lokal auf normalen PCs. Wer aber nicht ständig bei jeder kleinen Anpassung dem Ladebalken zuschauen will, braucht eine Workstation.

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Um in Echtzeit an Animationsfilmen zu arbeiten, braucht es ordentlich Leistung. Bild: Panama Grand Prix

Taugt eine Workstation auch zum Zocken?

Wenn beispielsweise eine Nvidia Quadro verbaut ist, könnt ihr damit durchaus zocken. Technologien wie DirectX und PhysX werden auch von der Quadro-Serie unterstützt. Das Preis-Leistungs-Verhältnis ist im Vergleich zur Geforce-Serie natürlich unterirdisch. Aber wenn ihr eine Workstation rumstehen hat und mal Lust auf ein Spielchen habt – tut euch keinen Zwang an.

Welche Anwendungen beanspruchen welche Hardware?

Wichtig ist bei all der Hardware, dass sie vom verwendeten Programm unterstützt wird. Der schnellste Xeon-Prozessor oder die teuerste Quadro-Grafikkarte nützen nichts, wenn sie von der Software nicht richtig genutzt werden können. Gleich verhält es sich im Consumerbereich mit Mehrkern-Prozessoren und Games. Wenn ein Spiel nur zwei Kerne unterstützt, bringt euch das Upgrade auf einen Vierkerner keinen Leistungsschub. Die Software muss optimiert sein, damit mehrere Kerne die Arbeit aufteilen und parallel arbeiten können.

Der Prozessor wird bei Video-Encoding besonders beansprucht. Berechnungen mit grossen Datenmengen oder wenn Programmierer Code kompilieren müssen, wird als erstes der Prozessor angezapft.

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Hackerman aus «Kungfury» braucht Power, um die Zeit zu hacken.

Der grössere Cache in Xeon-Prozessoren sorgt dafür, dass sie mehr Rechenprozesse gleichzeitig verwalten können und kein Flaschenhals entsteht. Wer beispielsweise 4K-Videomaterial mit Xeon-CPU und richtig viel RAM (wie klingen 2TB?) live bearbeitet, muss nicht ständig warten, bis das Bild nach jeder Veränderung neu aufgebaut ist.

RAID ist sinnvoll, um die riesigen Datenmengen schnell hin und her zu verschieben. Idealerweise kommen SSDs zum Einsatz, die auch beim Encoding-Prozess helfen.

Grafikkarte hilft bei jeglichen Videoanwendungen. In Video- und 3D-Programmen bei der Echtzeit-Bearbeitung. Sprich: Animationsfilme wie «Inside Out», «Moana» und dergleichen. Szenen können mit Workstations unmittelbar oder schneller abgespielt werden, während ein normaler PC stundenlang rechnen müsste.

Mehr RAM bedeutet mehr und schnellere Prozesse. Rechenaufgaben werden zuerst ins RAM geladen. Je mehr RAM vorhanden ist, desto mehr Prozesse können schneller abgewickelt werden. Sonst entstehen Wartezeiten, weil die Prozesse immer hin und her geschickt werden müssen. Einfaches Beispiel sind Browser-Tabs. Habt ihr wenig RAM, und viele Tabs offen, dauert es meist einen Moment, bis ein neuer Tab geladen ist. Mit mehr RAM können mehrere Tabs gleichzeitig geladen werden.

Warum nicht einfach einen Gamer-PC kaufen?

Mit der neusten Nvidia-Titan-Generation ist das durchaus eine legitime Frage. Sie ist deutlich günstiger als eine Quadro-Karte und bringt eine ähnliche Leistung. Mit ihrer Cuda-Architektur ist die Quadro aber auch keine gewöhnliche Gamer-Grafikkarte. Nvidia hat jedoch ein sehr restriktives Verkaufsmodell eingeführt, so dass Firmen gar nicht die benötigte Stückzahl an Titan-X-Grafikkarten kaufen können und so zu den teurere Quadro-Karten greifen müssen.

Weniger krasse Gamer-PCs sind dagegen bezüglich CPU, RAM und Grafikkarte nicht ausgelegt für die Bedürfnisse spezieller Grafik-, oder Berechnungs-Programmen.

Ein paar Vorschläge

Einsteiger

Z240 (Intel Core i7-6700, 8GB, HDD, Win 10 Pro)
HP Z240 (Intel Core i7-6700, 8GB, HDD, Win 10 Pro)
ThinkStation P310 (Intel Core i7-6700, 8GB, Win 7 Pro)
Lenovo ThinkStation P310 (Intel Core i7-6700, 8GB, Win 7 Pro)
Precision 3620 MT (Intel Core i7-6700, 8GB, HDD, Win 7 Pro, Win 10 Pro)
Dell Precision 3620 MT (Intel Core i7-6700, 8GB, HDD, Win 7 Pro, Win 10 Pro)

Mittelklasse

Celsius W550 (Intel Xeon E3-1245 v5, 16GB, Win 7 Pro)
Fujitsu Celsius W550 (Intel Xeon E3-1245 v5, 16GB, Win 7 Pro)
Z240 (Intel Xeon E3-1240 v5, 16GB, Quadro K2200, Win 7 Pro)
HP Z240 (Intel Xeon E3-1240 v5, 16GB, Quadro K2200, Win 7 Pro)
Celsius W550 (Intel Xeon E3-1245 v5, 16GB, Win 7 Pro)
Fujitsu Celsius W550 (Intel Xeon E3-1245 v5, 16GB, Win 7 Pro)

Obere-Mittelklasse

Z840 (Intel Xeon E5-2680 v4, 32GB, Win 7 Pro)
HP Z840 (Intel Xeon E5-2680 v4, 32GB, Win 7 Pro)
Z640 (Intel Xeon E5-2650 v4, 32GB, Win 10 Pro)
HP Z640 (Intel Xeon E5-2650 v4, 32GB, Win 10 Pro)
Mac Pro CTO (Intel Xeon E5, 64GB, Dual FirePro D700)
Apple Mac Pro CTO (Intel Xeon E5, 64GB, Dual FirePro D700)

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Philipp Rüegg
Philipp Rüegg
Senior Editor, Zürich
Als Game- und Gadget-Verrückter fühl ich mich bei digitec und Galaxus wie im Schlaraffenland – nur leider ist nichts umsonst. Wenn ich nicht gerade à la Tim Taylor an meinem PC rumschraube, oder in meinem Podcast über Games quatsche, schwinge ich mich gerne auf meinen vollgefederten Drahtesel und such mir ein paar schöne Trails. Mein kulturelles Bedürfnis stille ich mit Gerstensaft und tiefsinnigen Unterhaltungen beim Besuch der meist frustrierenden Spiele des FC Winterthur.

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