作者:蓬岸 Dr.Quest
知乎文章编号:22695071
创建于:2016-09-29 12:20:36
修改于:2016-09-29 9:04:58
原文首发于《Skrolli》杂志 Etusivu | Skrolli
芬兰语版本首发于 Skrolli 2015.2
英文版本首发于Skrolli International Edition,并于Indiegogo众筹成功
许多人懂得欣赏古老的家用电脑设备,但那些老旧的专业电脑设备,比如UNIX工作站和服务器,却并不广为人知。
文字:Ville-Matias Heikkilä照片:Mikko Torvinen ,维基共享资源用户Shieldforyoureyes,Zymos,Brian Pitts, Napoli Roma,Thomas Kaiser, Fluff,Modano, Thomas Schanz,http://allaboutapple.com
UNIX工作站,通常是指那些运行着某种UNIX系统的台式电脑。但这篇文章中将讲述一个源自不同背景的故事。不同于今天的PC工作站是由家用逐渐发展为用于专业工作的电脑,UNIX工作站则是从大型主机小型化而来。
工作站通常用来运行那些个人电脑所无法胜任的专业应用程序。这包括了工业设计,三维图形和科学研究等领域的专业应用。同时,工作站有时也会被用作服务器,通常工作站厂商也会提供与特定型号工作站兼容的服务器产品。但更晚一些的时候,这些厂商就只专注于服务器产品了。
1970年代,绝大多数电脑相关的工作都是在分时系统上完成的。这时,制造个人电脑的想法开始涌现出来,关于个人电脑的想法分为两派:一些人希望使用廉价的微处理器搭建一台仅有最基本功能的电脑。而另外一些人则梦想着将一套 “完整” 的计算机系统及其资源提供给单个用户使用。第二种想法的早期实践的典型就是Xerox Alto(1973年) ,这台电脑后来成为图形用户界面和以太网的先驱。
UNIX操作系统最初是被作为分时操作系统开发的,它运行在Digital PDP-11或是VAX小型机上,通过文字终端进行访问。1980年代初,开发单用户UNIX电脑的公司开始出现在市场上,这包括了Apollo Computing,Sun,Microsystems和Silicon Graphics。紧接着像Digital和IBM这样的老牌厂商也搭上了这班顺风车。UNIX曾经作为开放的系统而开发,但商业化的过程使UNIX世界分割为各个厂商专属的不同变种。
1980年代的工作站通常以Motorola 68000系列处理器为基础。68K处理器的指令集和上面提到的Digital小型机颇有几分相似。而当时间进入到1990年代,UNIX世界最常见的则是由各个厂商分别研发的32-bit和64-bit的RISC处理器。各种平台所专有的特性也带来的不同UNIX平台之间的兼容性问题。
太阳微系统开发的64位UltraSPARC 1处理器
故事的逆转在进入新千年之后开始出现,标准的PC在很多场合接管了UNIX工作站的工作,这让一些UNIX工作站厂商开始出现财政困难,并不得不将重心转移到超级电脑和服务器硬件上。传统意义上的工作站逐渐停产,并让位给基于PC的硬件。而退役的工作站则在爱好者的手中开始它们最后的旅程。
在相当长的一段时间里,Unix工作站的工作无法被PC硬件所取代。并且,它们还带有来自所属时代的、别具专业气息的独特魅力。它们以一种优美而奇异的方式划出与今天运行Linux的PC的界限,对于用户来说,它们之间还是足够相似而不构成明显的障碍。同时,工作站的体积也足够小巧,因此可以像一般的电脑那样放在家用使用。
在特定的情形下,旧的UNIX电脑会被用作家庭网络的服务器,这些硬件和操作系统中的旁门左道让黑客们能够得到比普通的Linux系统更多的乐趣。不过,除了用作服务器之外,这些UNIX工作站还是可以用作其他用途的,一个很好的经验法则就是,能够在Raspberry Pi和Linux上运行的程序,几乎都可以运行在1990年代的工作站上。
许多经典的UNIX操作系统仍然能够得到版本升级,毕竟它们仍然运行在许多关键的服务器中。为你的老服务器找到正版的操作系统时常需要一点运气,如果你找不到它们的话,你可以试着寻找像Linux或者NetBSD这一类免费的UNIX变种。
发烧友所收藏的一组UNIX工作站
在家中使用UNIX电脑往往会遇到一系列问题。显示器通常使用的是13w3接口或是RGB同轴电缆,这些都不是标准的PC显示器所具备的接口。你可以选择手工焊接一个适配器,或者是使用串口终端。同时,键盘和鼠标的接口也是千奇百怪。硬盘、光驱甚至软驱在所有的机型上几乎都是用的SCSI接口,这其中有的一部分是可以与廉价的PC硬件兼容的。
SGI Onyx工作站背后的接口
如果工作站的硬盘已经被拆除或者抹掉,对于爱好者们来说第一件事情就是找到合适的操作系统并安装在这些机器上。安装过程可能会相当复杂;比如说如果光驱的区块尺寸不对的话,安装CD可能无法启动。通常情况下,你可以使用TFTP协议进行网络安装,但是这通常需要运行同样操作系统的另一台电脑。
如果你的工作站有合适的GNU软件包,请一定要将它们安装上。商用UNIX工具的使用方法通常与GNU工具不同,并且有可能带来兼容性问题。工作站厂商的C编译器往往带有更多针对特定处理器的底层优化,而GCC则有更好的兼容性以及更多高级特性。
在商业UNIX环境中通常时常可以看到带有“open”字样的提示。不过,这通常代表的是这款软件是独立于硬件制造商的,而不一定代表这款软件是开源软件。典型的例子如CDE桌面环境和Motif库,它们是针对X窗口管理器的“开放”扩展,但是由于其商业背景,它们从来没有在Linux世界中流行过。
总而言之,折腾老旧的UNIX电脑是充满乐趣的。如果你在一堆破烂中发现老旧的UNIX工作站、服务器或者终端机,请立刻将它们带走——这可比那些面向消费者的PC好玩多了。
终端
UNIX电脑时常会被用作同时被多个用户使用的服务器,而且在寻找UNIX硬件的过程中几乎一定可以接触到终端设备。终端可以被粗略的分为两类:使用RS232串口连接,基于文本的 “哑终端” ,和使用以太网连接,支持图形界面的X终端。终端机通常看起来类似一个CRT显示器,而其逻辑内置于显示器和一组输入设备当中。通常,终端可以很容易的连接到UNIX硬件或者是Linux PC上。
在文本终端中,最常见的品牌应该是Digital了,而Digital也正是文本终端的事实标准VT100的开发者。虽然几乎所有被广泛使用的终端机都兼容VT100标准,但控制代码却由于厂商的不同而大相径庭。不过,在类似于screen这样的虚拟终端软件的帮助下,兼容性问题还是可以得到解决的。
X window系统建立在客户机-服务器模型上,因此基本上所有的X应用都可以运行在X终端上,包括现代的网页浏览器。不过,老式图形终端调色板的限制还是可能带来一些问题,新软件越来越多的使用OpenGL API的趋势也让图形终端显得有些力不从心。
IBM 3279彩色显示终端
太阳微系统成立于1982年,同年推出了基于MC68000处理器的Sun-1,从1987年的Sun-4开始,太阳开始切换到自行研发的SPARC处理器家族。
Sun Ultra 1 Creator 3D
1990年,芬兰记者Jyrki J. J. Kasvi将32位SPARC Station 1称为 “梦想拥有的电脑” – 因为它十万芬兰马克(约合20000美元)的价格实在是有些高不可攀。当十年后《Skrolli》杂志的首席编辑买到同样的一台电脑时,它的价格只有150芬兰马克。
太阳使用被称为SunOS或者是Solaris的Unix变种,Solaris系统和Sun的硬件非常适合于服务器用途,可以有效的利用多个处理器。Solaris同样可以用于x86架构上,并且对非商业应用来说是免费的。
太阳通常会有意的削弱其低端工作站的功能,从而让更昂贵的工作站显得更强大。举例来说,太阳相对廉价的显卡使用的是与PC显卡相同的芯片,但是硬件加速功能却完全不被支持,而IDE磁盘控制器驱动则完全由CPU运行。
Sun Ray瘦客户机在2000年代时常被用在桌面环境中。它可以利用身份识别卡片在不同的终端机之间切换进程。Sun Ray可以用来远程访问X窗口管理器或者是Microsoft Windows。
2009年,数据库公司Oracle买下了Sun,而SPARC处理器和基于该处理器的超级电脑的开发则仍在进行。
与太阳类似,Silicon Graphics同样成立于1982年,他们的第一款产品是IRIS 1000图形终端,但接下来的IRIS 2000和3000则是完整的Unix工作站。1986年,SGI将他们的处理器平台从MC68000迁移到MIPS架构,并在1992年将MIPS公司完全买下。
从一开始SGI就将自己定义为一家以三维图形技术为特色的企业。到1990年代,这家公司已经在好莱坞家喻户晓。电影《侏罗纪公园》里面那段声名狼藉的UNIX黑客镜头中出现了64位Crimson工作站运行三维文件管理器fsn的画面。
SGI Onyx所使用的几何引擎GE10 GPU
SGI是3D加速的先驱之一。Indigo工作站中的显卡甚至比它的主板还要大。SGI还开发了PlayStation 1和 Nintendo 64游戏机的图形硬件,而且这两款游戏机的CPU也是与SGI工作站相似的MIPS处理器。1992年在IRIS GL图形库的基础上发展而来的OpenGL图形API在今天仍然是电脑图形的工业标准。
1996年推出的 “廉价版” O2工作站是最为流行的SGI工作站之一,高端一些的型号会带有一个内置摄像头。O2所采用的统一内存架构可以让最高1GB的系统内存全部被GPU调用。O2工作站还曾经在1990年代的Assembly演示大会上作为奖品送出。
SGI O2工作站
在服务器领域,IRIX操作系统以及SGI硬件却有着与其在图形领域相反的坏名声,相比它的竞争者Sun,SGI的服务器被认为是脆弱而且不稳定的。
2009年,Silicon Graphics International宣告破产,从技术上讲,这一家公司其实也已经不是之前的SGI了,因为他们主要专注于基于x86处理器的超级电脑,此时的MIPS和IRIX早已经被人们所淡忘。
早在1950年代,Digital Equipment Corporation就已经开始生产计算机配件了。而最早的UNIX操作系统也是为PDP-8和PDP-11小型机开发的。从1970年代末开始,DEC逐渐迁移到后来的32-bit VAX架构。
1984年,基于VAX架构的VAXstation开始进入市场,这款产品可以认为是DEC第一次进入UNIX工作站市场。虽然VAX电脑标配的VMS操作系统,与UNIX并没有任何关系,但DEC自家的UNIX变种被称作Ultrix却从一开始就可以支持VAXstation。除了VAX架构之外,Ultrix还可以在PDP-11小型机和基于MIPS处理器的DECStation上运行。
Digital VAXstation 4000/60
1992年,DEC推出了自行研制的64-bit处理器架构,也就是Alpha处理器。Alpha处理器由于其强大的运算能力而被人们熟知,即使像克雷这样的厂商,在1990年代也选择用Alpha处理器来装备它们的超级电脑。Alpha处理器甚至一度成为在PC市场上替代X86的选项之一,基于Alpha处理器的PC主板对于发烧友们来说可是炙手可热的宝贝。
运行于Alpha处理器的UNIX变种最开始被称作OSF/1,之后由两次改名为Digital UNIX和Tru64。除了这些,特定配置的Alpha电脑还可以运行OpenVMS甚至Windows NT。
1998年,DEC被PC制造商康柏收购,而康柏也在2002年被惠普收购。Alpha架构的最后一款处理器则是2004年发布的Alpha 21364,之后HP不再开发新的Alpha处理器,而是将其注意力转移到用于超级电脑的PA-RISC和IA-64处理器。
信息技术的先锋IBM借着其在大型主机和个人电脑领域的巨大成功而闻名于世。1986年,IBM开始进入UNIX工作站市场。IBM 6150也被称作RT PC,是基于PS/2个人电脑框架的基础上,使用IBM自家的ROMP处理器开发的。ROMP开发的时间可以追溯到1981年,因此被认为是世界上第一款RISC微处理器。不过由于IBM在完成ROMP的设计之后许多年都没有将其投向市场,让其他厂商的RISC处理器有足够的时间进行商业化。
1990年,POWER系列处理器开始取代ROMP处理器的地位,使用POWER处理器的工作站、服务器和超级电脑被统一称作RS/6000系列,而POWER处理器的同门师弟PowerPC,则是IBM联合摩托罗拉和苹果一同开发的面向消费市场的处理器产品。
IBM RS/6000 Enterprise Server H70
在新千年到来的时候,IBM出于营销策略的需要将RS/6000系列重新命名为System p系列,后来这一系列又与继承AS/400衣钵的System i系列合并,成为被称为Power Systems的服务器和超级电脑产品线。此外,IBM还拥有自己的UNIX变种,称为AIX。并且Power Systems系列还支持Linux操作系统,和起源于AS/400的IBM i操作系统。
IBM仍在积极的开发新的大型主机微处理器,除了POWER系列处理器之外,IBM还在继续开发他们的zEC系列处理器,这一系列不仅具备极高的计算性能,而且在机器码的层面继续与IBM在1960年代的旗舰S/360兼容。
从1960年代开始,惠普就开始生产不同尺寸的电脑、计算器及外设产品。惠普进入UNIX世界的第一款产品是1984年的HP 9000系列。1989年,HP收购了Apollo Computer及其工作站产品线。
早期的HP 9000系列电脑在使用MC68000处理器的同时,还装备基于栈的FOCUS处理器,在1980年代末期,这一架构逐渐被HP自主开发的PA-RISC架构取代,2003年,PA-RISC又被替换为Intel的IA-64架构,也就是Itanium处理器。而因科幻电影《太空奥德赛》中HAL 9000而得名的HP 9000系列的开发也宣告结束。
许多人一说到惠普的UNIX变种HP-UX就怒不可竭,虽然HP-UX是一款高效而稳定的系统,但是它却几乎与其他厂商的UNIX变种完全不兼容。惠普的文本终端不兼容DEC的VT系列,默认的C编译器几乎只能用来编译惠普自己编写的代码,字符集以及命令的参数也与其他厂商不同,这样的例子不胜枚举。
HP 9000 712/60
最为流行的PA-RISC工作站是1990年代中期推出的32位712和715,惠普希望使用这两款机型与PC兼容机竞争,所以它们可以使用PC标准的键盘、鼠标和显示器,而且在许多方面明显强于同期的PC产品,比如说2D图形的显示和处理速度上。
现在惠普基于Itanium处理器的HP Integrity服务器仍然标配HP-UX操作系统。除此之外,Integrity系列服务器还可以运行Linux和Windows Server操作系统,另外还有惠普通过商业并购获得的NonStop及OpenVMS操作系统,而Intel也仍在继续开发Itanium处理器。
1985年,史蒂夫乔布斯成立了NeXT这家仅有短暂历史的公司。不过在1980年代末和90年代初,NeXT却推出了几款相当著名的UNIX工作站展品,而且它们的名声不仅仅来自于其方形的外观。
NeXTcube工作站
NeXT Computer,NeXT Cube和NeXTstation分别使用了摩托罗拉68030和68040处理器,并且使用56001 DSP来提供多媒体功能。除此之外还可以配备额外的RISC加速芯片以及独立的GPU,可惜的是一直没有合适的软件来发挥这些附加芯片的功能。另外NeXT没有配置软驱,而是使用256MB容量的磁光盘作为移动存储设备。
NeXT的操作系统叫做NeXTSTEP,构成这款操作系统的技术是Mach微内核以及BSD——包括这点在内,NeXTSTEP的许多地方都与苹果的Mac OS X非常类似,比如说使用Objective-C编写的系统软件,使用专有的图形方案替代UNIX世界标准的X Window窗口管理器,以及一系列的创新的界面特性。NeXTSTEP也有一个变种称为OpenStep,可以运行在x86、SPARC和PA-RISC处理器上。