Quadro против GeForce

Графические решения, посвященные инженерным программам

рабочая станция

Пользователи рабочих станций имеют разные ожидания относительно своих компьютеров по сравнению с «обычными смертными». Они смотрят на это по-другому, потому что они рассматривают это как инструмент для работы, а не для развлечения. Они используют их для проектирования, комплексного анализа, комплексного моделирования или представления результатов своей работы. Поскольку время - деньги, они не могут принять внезапные сбои системы, досадные программные ошибки или избежать задержек в ходе работы. Они не обмениваются видеокартами два раза в год, но ожидают технической поддержки драйверов для своих карт не менее 2 лет. Поскольку в большинстве компаний приобретенное оборудование должно проверяться во всех отношениях, оно должно быть доступно в течение более длительного периода времени, независимо от того, современное оно или нет.

Термин «профессиональная рабочая станция» является синонимом высококачественного оборудования, высокой эксплуатационной надежности, высокой эффективности и, при необходимости, немедленной технической поддержки.

NVIDIA и рабочие станции

Крупнейшим в мире производителем графических чипов для рабочих станций является NVIDIA. Более 75% рынка принадлежит двум сериям карт, выпускаемых этой компанией - Quadro®.

Quadro® - это семейство карточек, предназначенных для пользователей 3D-приложений, и это то, что они проектируют, работают над симуляцией процессов или явлений, а также те, кто создает фильмы. Это наиболее эффективные карты в своих ценовых классах и решениях, которые характеризуются наилучшим качеством и точностью создаваемого изображения.

Quadro® NVS предназначены главным образом для работы с 2D-приложениями, работающими на нескольких мониторах, в офисах, банках и диспетчерских пунктах производственных предприятий. Возможность комбинировать отображаемое изображение с любого количества мониторов (ограничения касаются только операционной системы) позволяет обрабатывать очень большие разрешения на большой площади, например, с использованием плазменных дисплеев.

Quadro и GeForce

Часто возникают вопросы о различиях между видеокартами на основе Quadro® и GeForce®, потому что с технической стороны они выглядят очень похожими, но их цены принципиально отличаются. Производитель точно позиционирует оба семейства продуктов, отмечая на Quadro®, что они предназначены для профессионалов, и GeForce®, что они предназначены для потребительского рынка.

В дискуссионных группах, непосредственно связанных с САПР, часто бывают мнения пользователей о том, что карты с процессорами GeForce® отлично работают с их 3D-приложениями. То, что большинство из них забывают, это тот факт, что, в частности, сходство привело к падению цен на профессиональные карты, потому что основная идея NVIDIA - работать как над качеством и универсальностью карт потребительского рынка, так и за доступность профессиональных продуктов. Производитель делает все возможное, чтобы создать идеальное решение для обоих применений.

Тем не менее, вы должны понимать, что, несмотря на очевидное сходство между Quadro® и GeForce®, есть много различий.

1. Аппаратные отличия.

Поддержка приложений в 3D окне или аппаратная поддержка OpenGL

Аппаратное сглаживание линии

Уникальной особенностью процессоров Quadro® является аппаратная поддержка сглаживания линий. Это не имеет ничего общего с полноэкранным сглаживанием на картах GeForce®. Это работает для линий, а не для прореженных полигонов, без потери производительности или загрузки дополнительной видеопамяти. Большинство профессиональных приложений поддерживают это свойство, поскольку оно входит в стандартную комплектацию OpenGL.

Многие дизайнеры работают в так называемых каркасный режим и для них эта функция особенно важна, так как сглаживание линии улучшает качество отображаемого изображения.

Рис.1. Тот же фрагмент экрана с выключенным и включенным сглаживанием линий.

Логические операции

Еще одна уникальная особенность процессоров Quadro® - поддержка логических операций OpenGL. Они могут быть реализованы как последний шаг этапа рендеринга перед тем, как содержимое будет записано в буфер кадра. Приложения для рабочих станций используют эту функцию для рисования на трехмерном изображении сцены, например, для выбора вариантов с помощью простых функций XOR.

Рис.2. Иллюстрация, показывающая выбор в программе Catia V5.

Наличие этой функции на аппаратном уровне позволяет избежать серьезных потерь производительности, как это происходит с картами GeForce®.

Отличия в OpenGL

На потребительском рынке и для рабочих станций OpenGL используется для различных целей. Самые популярные приложения для карт GeForce® - это полноэкранные игры. У них относительно небольшие требования: безошибочная функциональность и, прежде всего, производительность. Приложения САПР работают с OpenGL в окнах в сочетании с 2D-элементами.

Типичное приложение для рабочей станции содержит 3D и 2D элементы. Хотя представления отображаются в окнах OpenGL, меню, раскрывающиеся меню и рамки по-прежнему являются двухмерными элементами. Они также часто пересекаются. В зависимости от того, как оборудование их обрабатывает, затемняющие окна могут заметно влиять на качество отображаемого изображения и качество графики. Если окно не закрыто другим окном, все содержимое цветового буфера может быть передано в буфер кадров в виде единой непрерывной прямоугольной области. Если окно закрыто другим окном, передача данных из цветового буфера в буфер кадров должна быть разделена на серию небольших прямоугольных областей. Эти прямоугольные области называются областями зажима .

Процессоры GeForce® поддерживают аппаратную только одну область, чаще всего используемую для отображения меню в OpenGL. Процессоры Quadro® поддерживают аппаратную потерю производительности до 8 отдельных областей в приложениях САПР.

Аппаратная поддержка секционных плоскостей

Плоскости сечения позволяют вырезать трехмерные объекты, чтобы пользователь мог заглянуть внутрь объекта. Отображение объектов в разделе особенно полезно при визуализации сборок. Для этого во многих профессиональных приложениях CAD / DCC используются плоскости сечения. Семейство процессоров Quadro® поддерживает аппаратную поддержку плоскостей сечений, что значительно повышает эффективность профессиональных приложений.

Различия в производительности (с использованием аппаратных плоскостей поперечного сечения и без) показывают, например, тест UGS-04 в SPECviewperf® 1)

Рисунок 3. Использование плоскостей сечения в Solid Edge.

Оптимизация управления памятью

Еще одна особенность, предлагаемая семейством процессоров Quadro®, - это оптимизация управления памятью, которая эффективно распределяет и обеспечивает ресурсы памяти между текущими графическими окнами и приложениями. Во многих ситуациях эта функция напрямую влияет на производительность приложения и, таким образом, предлагает явное отличие (плюс) по сравнению с ориентированным на рынок потребителем семейства графических процессоров GeForce®.

Графическая память используется для кадрового буфера, текстур, кэша и данных. Архитектура унифицированной памяти (UMA) динамически распределяет ресурсы вместо удержания фиксированного размера для кадрового буфера. Свободная буферная память кадра вместо того, чтобы оставаться неиспользованной, может использоваться другими буферами или текстурами. Особенно, когда приложениям требуется больше памяти, например, с использованием четырехкратного буфера для стереоизображения или сглаживания изображения в полноэкранном режиме, эффективное управление ресурсами становится особенно важным.

Аппаратное поверхностное применение

Пользовательские интерфейсы во многих профессиональных приложениях часто требуют элементов, которые интерактивно рисуются перед моделью или 3D-сценой. Курсор, раскрывающееся меню или диалоговые окна появляются перед окном 3D вида. Эти элементы могут уничтожить содержимое закрытого окна или повлиять на производительность приложения и его интерактивность. Чтобы избежать этого, действительно профессиональные приложения используют оверлей.

Применение плоскостей позволяет рисовать элементы в главном графическом окне, не разрушая содержимое нижних окон. Окно, нарисованное в плоскости «наложения», может содержать текст, графику и т. Д., Как и любое другое обычное окно. Эти плоскости поддерживают, например, бит прозрачности, который при установке позволяет отображать видимые пиксели, расположенные под наложенным окном. Они создаются как два отдельных слоя, сохраняя содержимое основного графического окна и повышая общую производительность.

Очистка и перерисовка только «оверлейного» окна выполняется намного быстрее, чем все основное графическое окно, например, в случае анимированных компонентов пользовательского интерфейса, которые рисуются поверх трехмерных моделей или сцен.

Рисунок 4. Пример применения граней в окне Solid Edge.

Четырехместный стерео буферизация

Семейство процессоров Quadro® поддерживает четырехкратную стереофоническую буферизацию, а семейство графических процессоров GeForce® - нет. Четырехкратная стереофоническая буферизация является одной из функций OpenGL, используемой для создания стереоскопического изображения на плоском экране. Генерируются два изображения для каждого глаза наблюдателя в отдельности и для каждого с двойной буферизацией. Они отображаются чересстрочными или нет, в зависимости от устройства вывода.

Многие профессиональные приложения, такие как CATIA, SolidWorks или StudioTools, предоставляют пользователям возможность просмотра моделей или сцен в трех измерениях с использованием механизма стереоскопического отображения. Эта функциональность может быть доступна непосредственно в программе (CATIA), ее можно получить с помощью плагина (SolidWorks) или с помощью внешнего браузера (QuadroView от NVIDIA).

Использование стереоскопического изображения помогает при просмотре сложных скелетных структур, создании реалистичных «путешествий» в виртуальном мире или просто для отображения правильных пропорций больших трехмерных сцен.

Поддержка стерео из семейства карт Quadro® позволяет в полной мере использовать возможности профессиональных приложений.

Рис.5. Варианты настройки стереорежима в SolidWorks.

2. Оптимизация приложений

NVIDIA тесно сотрудничает со всеми поставщиками программного обеспечения для рабочих станций. Среди них такие известные компании и их продукты, как: Autodesk (AutoCAD и Inventor), Dassault (CATIA и SolidWorks), MultiGen-Paradigm (Creator Terrain Studio и Vega Prime), PTC (Pro / ENGINEER), UGS (UnigraphicsNX, I -Диас и Солид Эдж).

Работая в тесном сотрудничестве с этими и другими разработчиками программного обеспечения, NVIDIA гарантирует, что приложения будут иметь полную поддержку всех функций графического процессора, а драйверы будут оптимизированы для нужд приложения. Графическая панель управления процессором Quadro® позволяет пользователю устанавливать параметры, специфичные для приложения. Эти настройки доступны через панель управления OpenGL. Панель и специфичные для приложения настройки, оптимизирующие работу контроллера, недоступны в семействе процессоров для потребительского рынка.

Рисунок 6. Вкладка драйвера NVIDIA Quadro®.

3. Сертификация

Контроллеры рабочих станций проходят строгие проверки качества в самой NVIDIA. Протестировав новые драйверы со многими приложениями, с различными конфигурациями оборудования, NVIDIA имеет возможность уловить возможные недостатки и своевременно предоставлять новые улучшенные версии.

Поставщики программного обеспечения также проверяют различные аппаратные решения и выдают соответствующие сертификаты. Практически каждый на своих сайтах в разделах, посвященных технической поддержке, перечисляет графические карты с подробной информацией о тестируемых комбинациях: версия программы - версия драйвера карты - модель графической карты. Это рекомендации для пользователей, являющиеся одновременно и гарантией правильной работы данного программного и аппаратного обеспечения.

суммирование

Видеокарты Quadro® от NVIDIA содержат не только процессоры с дополнительными аппаратными функциями и поддержкой драйверов приложений. Это комплексные аппаратные и программные решения, которые поддерживаются специализированной технической поддержкой и обслуживанием, а также гарантией корректной работы со всеми профессиональными приложениями, а унифицированная архитектура драйверов обеспечивает оптимальную реализацию OpenGL как для профессиональных, так и для пользовательских приложений.

1) Стандарт Performance Evaluation Corporation (SPEC) - это некоммерческая организация, созданная для создания, эксплуатации и поддержки стандартизированных

набор соответствующих тестов, которые можно применять к компьютерам последнего поколения с самой высокой производительностью. SPEC разрабатывает набор программ тестирования, а также обзоры и публикации, показывающие результаты тестирования членов организации и других лицензиатов. Флагманский продукт этой организации - самая популярная программа для тестирования рабочих станций с программами CAD и DCC - SPECviewperf®