Intelin 80386-prosessorin yleistymisen jälkeen periaatteellinen ero PC:n ja varsinaisten työasemien välillä on kaventunut. Kotikäyttössäkin yleinen 486/Windows-PC vastaa suorituskyvyltään ja käyttöominaisuuksiltaan suunnilleen viiden vuoden takaisia työasemia. Varsinaiset työasemat ovat tänä aikana siirtyneet 680x0-sarjan prosessorien käytöstä valtaosin RISC-prosessoreihin.
Tunnetuimmat työasemavalmistajat ovat Sun, Hewlett-Packard, IBM, Digital Equipment, Silicon Graphics, NeXt, Intergraph ja Data General. Näistä HP ja Sun ovat selviä markkinajohtajia. Esimerkiksi Mentor-elektroniikan suunnitteluohjelmat toimivat Hewlett-Packardin Unix-työasemissa.
Tietokoneiden keskusyksikköjen käskykanta pyrittiin aikaisemmin tekemään mahdollisimman monipuoliseksi. Koska käyttöjärjestelmät ja ohjelmat kirjoitettiin konekielellä, koko käskykantaa pystyttiin käyttämään tehokkaasti hyväksi. Tälläisiä koneita voidaan nimittää CISC-prosessoreiksi (Complex Instruction Set Computer, eli monipuolisen tai monimutkaisen käskykannan tietokone). Yhden käskyn suorittaminen kestää useita kellojaksoja (tyypillisesti 3--4 kellojaksoa), monimutkaisempien huomattavasti kauemmin.
Korkean tason ohjelmointikielien yleistyessä huomattiin, että käännetyt ohjelmat käyttivät vain osaa keskusyksikköjen käskykannasta. RISC-prosessori (Reduced Instruction Set Computer, eli vähennetyn käskykannan tietokone) poikkeaa tavanomaisesta siten, että sen käskykanta koostuu hyvin yksinkertaisista käskyistä.
RISC-käskyjen ajoitus on optimoitu siten, että ne voidaan useimmissa tapauksissa suorittaa yhden kellojakson aikana. Monimutkaisemmat operaatiot suoritetaan useamman peräkkäisen yksinkertaisen käskyn yhdistelmänä. Korkean tason kielten kääntäjät voivat hyödyntää koko käskykantaa.
Todellisessa käyttötilanteessa RISC-tietokone ei vielä tällä perusteella välttämättä ole nopeampi kuin CISC-kone, sillä samojen toimintojen tekemiseksi RISC-koneen täytyy suorittaa paljon enemmän käskyjä, jotka nekin on noudettava muistista.
Keskusyksikön yksinkertaisempi sisäinen rakenne tekee kuitenkin mahdolliseksi leventää sananpituutta esimerkiksi 64 bittiin ja nostaa kellotaajuutta huomattavasti korkeammalle kuin tavanomaisessa prosessorissa. Kun tähän yhdistetään erilliset välimuistit käskyille ja datalle, ero suorituskyvyssä saattaakin jo olla huomattava.
RISC-työasemien yleistyivät hitaasti: CAD-ohjelmistojen valmistajat tukivat vain kaikkein yleisimpiä työasemia, eivätkä käyttäjät hankkineet koneita, joihin ei saanut ohjelmia! Vasta sitten, kun RISC-työasemat osoittautuivat selvästi nopeammiksi kaikkein vaativimmissa ja raskaimmissa sovellutuksissa, tämä noidankehä murtui.
RISC syrjäytti tämän jälkeen nopeasti myös aikaisemmin valta-asemaa pitäneet 68030- ja 68040-prosessorit keskiluokan työasemissa. RISC-työasemien uranuurtaja oli IBM, mutta vasta Sun ja HP korjasivat varsinaisen potin. Nopeissa grafiikkasovelluksissa myös Silicon Graphicsin MIPS-koneet ovat käytössä.
Sun Microsystems aloitti RISC-prosessorien suosion SPARC-arkkitehtuurillaan. Menestys perustui todennäköisesti siihen, että Sun julkisti ennakkoluulottomasti SPARC-arkkitehtuurin. Näin useat toisistaan riippumattomat puolijohdevalmistajat voivat tarjota SPARC-siruja, jotka ovat käsky-yhteensopivia keskenään. Näin käyttäjä ei ole sitoutunut vain yhden valmistajan arkkitehtuuriin.
Vaikka SPARC oli aluksi valmistajansa huippumalli, sen eri versiot levisivät nopeasti käyttöön myös huokeammissa malleissa. Nykyisissä Sun-työasemissa on lähinnä kahta prosessoriversiota: microSPARC ja SuperSPARC. SuperSPARC-mallien erikoisuutena on mahdollisuus suorituskyvyn lisäämiseen käyttämällä useampi prosessoreita. Sunin Solaris-käyttöjärjestelmä pystyy hyödyntämään moniprosessorijärjestelmää jakamalla kuormituksen eri prosessorien kesken.
Hewlett-Packardin uuden HP 9000/Series 700 -työasemaperheen kaikki koneet käyttävät HP:n omaa PA7100-RISC-prosessoria. Koneiden kellotaajuudet vaihtelevat 50--125 Mhz. Kaikkien työasemien suorituskykyä voidaan myös myöhemmin kasvattaa päivityssarjoilla.
Ankara kilpailu suorituskyvystä ja hinnasta on pakottanut useimmat työasemavalmistajat käyttämään omia, räätälöityjä väyläratkaisujaan koneidensa sisäisenä liitäntänä keskusyksikön, keskusmuistin ja näyttömuistin välillä.
Koneiden väylät ovat usein 64-bittisiä leveydeltään ja kellotaajuudet ovat 50 Mhz luokkaa, joten niiden hetkellinen siirtonopeus voi olla jopa 400 megatavua sekunnissa! Näille huippunopeille väylille ei liitetä mitään hitaita oheislaitteita ja ainoat lisämoduulit ovat nopeata muistia tai lisäprosessoreita.
Massamuistit, kiintolevyt ja nauha-asemat, liitetään lähes poikkeuksetta SCSI-II-väylään, joka on melkein kaikissa työasemissa vakiovarusteena. Sen suurin siirtonopeus on 10 megatavua sekunnissa.
Hitaampien oheislaitteiden, esimerkiksi kirjoittimien, sarjaliitäntöjen ja modeemien, liittämiseen käytetään stardardiväyliä. Sun käyttää SPARC-työasemissa laajennusväylänä omaa SBUS-väyläänsä.
HP:n työasemissa käytetään EISA-väylää ja DECin Alphassa ISA-väylää, joten tavalliseen PC:hen tarkoitettuja oheislaitteita voidaan käyttää laajennuksiin. Tämä tietenkin edellyttää, että käyttöjärjelmään on saatavana ajurit kyseisiä oheislaitteita varten.
Lisäkorttipaikat vievät tilaa, vaativat suuremman teholähteen ja lisäävät näin hintaa. Siksi halvimman hintaluokan työasemissa on keskusmuistin lisäksi vain vähän laajennusmahdollisuuksia. Kalliimmissa malleissa on lisäliitäntöjä ja laajennuksia varten yleensä 1--4 lisäkorttipaikkaa.
Nykyisiin työasemiin voidaan asentaa keskusmuistia 32--512 megatavua. Muistin määrällä on tuntuva vaikutus työaseman hintaan, mutta myös hyvin merkittävä vaikutus suorituskykyyn. Muistia voidaan kaikkiin työasemiin hankkia myöhemmin lisää joko työaseman valmistajalta tai riippumattomilta lisälaitetoimittajilta. Muistikammat ovat yleensä merkkikohtaisia, joskin uusimmissa PC-yhteensopivissa RISC-koneissa on käytössä tavallisia 32-bittisiä SIMMejä.
Samoin kuin Windows PC:ssä, työasemien suorituskyky ei riipu pelkästään prosessorin nopeudesta, vaan usein hyvinkin radikaalisti keskusmuistin määrästä. Useimmat CAD-ohjelmistot vaativat kunnolla toimiakseen tietyn minimimäärän muistia, usein 32--64 megatavua. Vasta sitten kun sovellusohjelma sopii kokonaan keskusmuistiin, päästään hyödyntämään keskusyksikön täyttä nopeutta.
Eräät sovellutukset, esimerkiksi ASIC-piirien simulointi, vaativat erittäin suuria keskusmuistimääriä, useita satoja megatavuja. Jos varsinainen keskusmuisti on tätä pienempi, joutuu keskusyksikkö käyttämään jatkuvasti ns. heittolevyä (swap disk), jolloin ohjelman suoritus hidastuu todella paljon. Tälläisissa tapauksissa keskusyksikön tehon kasvattaminen ei nopeuta sovellusta enää paljonkaan.
Uusissa työasemissa on useimmiten yksi sisäinen kiintolevy, kooltaan tavallisesti yhdestä neljään gigatavua. Tämä levyn tilasta vie valtaosan käyttöjärjestelmä ja heittolevy. Ulkoisia levyasemia voi helposti lisätä myöhemminkin.
Käyttäjä voi asentaa SCSI-liitäntäisen ulkoisen kiintolevyn helposti itsekin. Kaapeleiden kytkemisen lisäksi ainoa vaadittava toimenpide on kertoa asennusohjelmalla työasemalle, mihin kohtaan hakemistopuuta uusi levyasema liitetään käynnistyksen yhteydessä.
Viime vuosina CD-ROM on syrjäyttänyt nauhakasetit ohjelmistojen toimitus- ja päivitysmediana. Ohjelmistojen käsikirjoja ei enää toimiteta painettuna, vaan ainoastaan CD-ROM-muodossa. Monissa järjestelmissä tarvitaankin joko useita CD-ROM-asemia tai levynvaihtajalla varustettuja asema, jotta kaikkien käytössä olevien ohjelmistojen käyttöohjeet olisivat jatkuvasti käytettävissä verkon kautta.
Varmuuskopiontiin käytetään yleisesti 4 mm DAT-kasetteja, joiden kapasiteetit ovat 2--8 gigatavua. Myös kasetinvaihtajalla varustettuja asemia on saatavilla, jolloin automaattinen varmuuskopionti pystyy suoriutumaan 20 gigatavun suuruisista kopioista automaattisesti.
CAD-sovellutuksissa käytetään yleisesti suuria, 17--20 tuuman, näyttöjä, joiden resoluutio on tyypillisesti 1024x768, 1152x900 tai 1280x1024 elementtiä. Värien määrä voi olla aina 16 miljoonaan asti.
Raskaat graafiset sovellutukset, esimerkiksi kolmiulotteisten kuvien manipulointi, vaativat laskentanopeuden lisäksi nopeata näytönohjainta ja grafiikkakiihdytintä. Normaalit CAE-sovellutukset, esimerkiksi piirikaavion piirto ja piirilevyn suunnittelu eivät vaadi huipputason suorituskykyä näytön osalta.
Hintasyistä työasemissa on yleensä suuri emolevy, jossa on usein myös näyttömuisti ohjaimineen. Nopeamman näytönohjaimien lisääminen saattaa tulla myöhemmin kalliiksi, joten työasemaa hankittaessa on huolellisesti punnittava nimenomaan sovellutuksen asettamia vaatimuksia näytön nopeuden ja resoluution suhteen.
Täysin yhtenäistä Unix-standardia ei ole useista standardointikomiteoista huolimatta syntynyt. RISC-työasemien yleistyessä yhtenäisen käyttöjärjestelmän tarvekin on pienentynyt: päinvastoin kuin PC-koneet, eri valmistajien RISC-työasemat eivät ole koodiyhteensopivia, joten jokainen työasemaperhe tarvitsee oman ohjelmistoversionsa. Siispä ei ole niin suurta väliä myöskään sillä, mitä Unix-versiota kyseinen työasema käyttää.
Stardardisointityön ansiosta eri Unix-muunnelmien käyttöliittymät ja graafiset liitäntärajapinnat ovat kuitenkin muodostuneet varsin samanlaisiksi. Unix-koneiden graafiset käyttöliittymät ovat kehittyneet yhtä ripeästi kuin PC-koneidenkin. Vaikka näyttöruutu eroaa Windowsista ohjelmien käyttötapa on kuitenkin täsmälleen sama: kaksoisnäpäytykset, hiirioperaatiot yms. toimenpiteet toimivat lähes täsmälleen samoin kuin Windowsissa.
Ikkunoiden yläkulmista löytyvät hieman eri näköiset, mutta toiminnaltaan tutut nappulat, jopa alt-tab toimii samoin. Siksipä tavallinen Windows-käyttäjä tuntee olonsa kotoiseksi myös Unix-työaseman ruudun ääressä.
Monien kammoama Unixin komentoriviliittymä on tietysti edelleen tallella, mutta se on hienotunteisesti piilotettu nurkan taakse. Muutamalla hiiren näpäytyksellä Unix-virtuoosi saa käyttöönsä kaikki elegantit ja tehokkaat komennot sekä lakoniset mutta täydelliset käsikirjan sivut. Muutamalla kryptisen näköisellä komennolla voi systeemin ylläpidossa suorittaa operaatioita, joiden tekemiseen graafisen käyttäliittymän kanssa kuluu tuntuvasti enemmän aikaa.
Vielä joitakin vuosia työsasemajärjestelmien käyttökulut olivat jopa 12--20 prosenttia järjestelmän hankintahinnasta: sovellusohjelmistojen päivitysten saaminen edellytti ohjelmiston tukisopimusta, joka taas edellytti laitteiston huoltosopimusta, joka taas esti laajennukset muilla kuin maahantuojan toimittamilla komponenteilla -- ja maahantuojan hinnoilla.
Nykyisin hintatietoiset työaseman omistajat voivat asentaa laitteisiinsa lisää muistia tai levytilaa käyttämällä riippumattomia komponenttitoimittajia, aivan samoin kuin PC-maailmassa. Katuhinta muistilaajennukselle Sunin tai HP:n työasemiin on luokkaa 20 000 mk/64 megatavua. SCSI-levyasemien hinnat ovat luokkaa 4000--5000 mk/gigatavu. Omatoimiset päivitykset eivät enää mitätöi laitteiden takuita tai huoltosopimuksia, mutta ne eivät tietenkään kata "villejä" komponentteja.
Säästäväisen käyttäjän kannattaakin tarkoin harkita, mitä järjestelmän komponentteja pidetään huoltosopimuksen piirissä. Jos esimerkiksi kiintolevyn valmistaja antaa laitteelleen viiden vuoden takuun, ei huoltosopimusveloituksen maksaminen siitä ole enää järkevää.
Koko työasemajärjestelmän kallein osa on ehdottomasti ohjelmistot. Tunnetuimpia elektroniikan CAD- ohjelmistojen toimittajia on Mentor Graphics, jonka tarjonta kattaa kaikkea johdotuksesta ASIC-piireihin. Muita ovat muiden muassa Integraph, Cadence, Synopsys, Compass ja Dazix. Ne ovat tarkoitettu verkkokäyttöön, jossa samaa suunnittelutietokantaa käyttää useita Unix-työasemia. Yksittäisessä työasemassa käytettäviä ohjelmia tekevät esimerkiksi Racal-Redac (nyk. Zuken-Redac), OrCAD, PADS ja Viewlogic. Niistä useimmat on kehitetty vastaavista PC-versioista.
Laajat elektroniikan suunnittelujärjestelmät (ohjelmistot) ovat modulaarisia, ja niistä voidaan rakentaa täysin asiakkaan tarpeita ja investointimahdollisuuksia vastaava kokonaisuus.
Hyvän kuvan elektroniikan CAD-ohjelmistojen laajuudesta antaa se, että Mentor Graphicsin piirilevyjen suunnitteluohjelmisto vaatii komponenttikirjastoineen levytilaa noin 700 megatavua.
Ohjelmistovalmistajat kehittävät tuotteitaan tarmokkaasti. Käyttäjän kannalta tämä tarkoittaa sitä, että uudessa ohjelmistossa paljastuu ennenpitkää useampia puutteita tai virheitä, jotka normaalisti luvataan korjata seuraavassa päivityksessä.
Ensimmäinen päivitys tulee usein jo ohjelmiston takuuaikana, mutta seuraavat päivitykset saa vain, jos on solminut ohjelmistopäivityssopimuksen, jonka hinta on 10--20 prosenttia ohjelmiston hankintahinnasta. Tällä rahalla ohjelmistojen maahantuojat kattavat tuki- ja koulutustoimintansa sekä ohjelmistojen valmistajat osan tuotekehityskustannuksistaan.
Päivityksen yhteydessä ohjelmistoon tulee lisää ominaisuuksia ja toimintoja, mutta samalla sen vaatima levytila ja työaseman suorituskyky kasvavat. Rahanmeno ei lopu tähän, myös työasemaa joudutaan tästä syystä laajentamaan vuosittain, kunnes muutaman vuoden kuluttua vanhan työaseman suorituskyky ei enää riitä paisuneen ohjelmiston pyörittämiseen. Ilmiö on hyvin tuttu myös PC-maailmasta.
Elektroniikan Unix-työaseman tehokkaan käyttöiän samassa sovelluksessa voi arvoida olevan vain muutamia vuosia. Tämän jälkeen sitä voidaan tietysti hyvin käyttää jossakin vähemmän vaativassa sovelluksessa.
Seuraavaan artikkeliin Edelliselle sivulle Kotisivulle