oldi

Профессиональные видеокарты

Басир Ахмедов

 

Таблица 1. Технические характеристики

Таблица 2. Результаты SPECviewperf 7.0

В середине февраля в Москве состоялось официальное представление новой линейки профессиональных ускорителей Quadro FX компании NVIDIA. Доминирующая на рынке игровых видеокарт, NVIDIA постепенно завоевывает все более сильные позиции и в достаточно узкой нише профессиональных решений.

Такой интерес вполне объясним: несмотря на то что продукты, ориентированные исключительно на разработчиков, по количеству продаж не могут сравниться с более массовыми вариантами для домашнего и офисного применения, их разработка и продвижение вполне оправданны. Во-первых, профессиональные модели всегда стоят значительно дороже, чем обычные видеокарты, что позволяет компаниям-производителям получать неплохую прибыль. В подтверждение этой мысли можно привести тот факт, что основные разработчики давно уже не производят конечные решения на «любительском» рынке, занимаясь производством и продажей чипов партнерам крупными партиями. Другое дело — видеокарты для рабочих станций: разработка, производство и продажа сосредоточены здесь в одних руках. Во-вторых, интерес к новым продуктам в профессиональной сфере значительно выше. Несмотря на то что стоимость топ-моделей измеряется уже не сотнями, а тысячами долларов, приобретение разработчиками программного обеспечения максимально производительных решений зачастую оправдывает себя, поскольку позволяет существенно повысить производительность труда и сэкономить время.

NVIDIA объявила сразу две новинки: Quadro FX 1000 и Quadro FX 2000. Основанные на том же ядре, что и известный как GeForce FX игровой вариант, эти модели различаются минимально — в основном частотой. Младшая, FX 1000, работает на тактовых частотах 300 и 300 (600) МГц соответственно для ядра и памяти, у FX 2000 эти значения примерно в полтора раза выше. Таким образом, компания пытается охватить как можно большую долю рынка. Повышение рабочих частот незамедлительно сказалось на конструктивном дизайне — Quadro FX 2000 оснащена довольно мощной системой охлаждения, потребовавшей увеличения высоты, поэтому карта занимает соседний PCI-разъем. Зато FX 1000 — вполне обычная карта: тихая и напоминающая старшую модель только размерами. Чип оснащен эффективной системой охлаждения, а отполированный до блеска радиатор при желании можно использовать в качестве зеркала.

Нам представилась возможность оценить производительность модели Quadro FX 1000. Основные характеристики карты позволяют рассчитывать на комфортную работу в системах проектирования, несмотря на сравнительно невысокие рабочие частоты. Архитектура ядра изменилась по сравнению с моделями предыдущего поколения — пиксельных конвейеров стало восемь вместо четырех, что обеспечивает высокую пиксельную скорость заполнения. И хотя за один такт теперь накладывается одна текстура, а не две, схема 8Ѕ1 предпочтительнее, чем 4Ѕ2. Кроме того, мультитекстурирование для пользователей CAD- и CAM-систем в процессе разработки не так важно, как скорость геометрического процессора, поскольку при разработке используются в основном простейшие каркасные режимы. Скорость обработки примитивов составляет около 80 млн. освещенных и текстурированных треугольников в секунду. Четырехканальный кроссбарный контроллер памяти, который используется уже в третьем поколении ускорителей NVIDIA, традиционно дополнен технологиями экономии пропускной способности памяти: сжатием буфера глубины и компрессией цветовой информации в кадровом буфере. Разрядность шины памяти осталась равной 128 бит; по этому параметру карты ATi по-прежнему впереди. 400-мегагерцевые конверторы RAMDAC и два разъема DVI-I обеспечивают подключение профессиональных цифровых и аналоговых мониторов. Помимо различных режимов полноэкранного сглаживания (вплоть до 16х, хотя в этом случае падение производительности весьма велико) высокое качество отображаемой сцены достигается за счет 12-битной точности субпикселов, что превосходит аналогичный показатель у других производителей. Ввиду высокой потребляемой мощности карте требуется дополнительное питание, для этих целей на PCB предназначен стандартный разъем на 12 В.

ATi, в свою очередь, стремясь максимально использовать эффективность новейших разработок, выпускает на основе одного чипа одновременно две линейки для разных сегментов рынка. Одного взгляда на FireGL X1 достаточно, чтобы понять, что он основан на том же самом чипе R300, что лежит в основе видеокарт Radeon 9700 (внешне любительская и профессиональная видеокарты достаточно схожи между собой). Конечно, чипы профессиональной и любительской версий видеокарты не являются абсолютно идентичными, однако различия между ними незначительны: как правило, вся разница заключена в расположении одного-двух резисторов, а иногда карты различаются только на уровне микрокода. Пользуясь этим и желая сэкономить значительную сумму денег, многие на свой страх и риск (поскольку это влечет за собой автоматическую потерю гарантии) занимаются аппаратной переделкой относительно недорогих карт массового рынка в дорогостоящие устройства для рабочих станций. Естественно, это требует и обновления драйверов, так как работа в профессиональных приложениях предъявляет к режимам работы ускорителя другие требования по сравнению с трехмерной игровой графикой, на которую ориентированы обычные видеокарты.

Видеокарта оснащена 128 Мбайт памяти, функционирующей на частоте 310 (620) МГц; ядро работает на частоте 325 МГц, что в точности соответствует игровому варианту, известному как Radeon 9700 Pro. Ширина шины памяти составляет 256 бит, что положительно сказывается на пропускной способности. Точность цветовых каналов кадрового буфера  — 10 битов, кадровый буфер — 128-битный с плавающей запятой.

Карте требуется дополнительное питание, которое подается через разъем — такой же, как у флоппи-дисковода. Архитектура FireGL X1 — восемь пиксельных конвейеров с одной накладываемой за такт текстурой — не претерпела изменений по сравнению с аналогом для потребительского рынка, а потому вся оптимизация для приложений проектирования достигается за счет драйверов. Для изготовления чипа применяется технологический процесс 0,15 микрон; карта поддерживает AGP 8х (спецификация AGP 3.0). Использование технологии SMARTSHADER 2.0 обеспечивает исполнение программируемых пиксельных и вершинных шейдеров. Как и Quadro FX, FireGL X1 полностью поддерживает DirectX 9.0. Фирменная технология сглаживания SMOOTHVISION 2.0 позволяет повышать качество отображаемой сцены.

Отметим, что и ATi, и NVIDIA продвигают в качестве средств для разработчиков собственные решения. Идея облегчить труд программистов, занимающихся разработкой шейдеров, привлекательна для обеих компаний, но Cg (С для графики — NVIDIA) сегодня выглядит предпочтительнее по сравнению с Render Monkey от ATi. Компилятор Cg, основанный на распространенном языке программирования C++, совместим с языком программирования шейдеров высокого уровня Microsoft (HLSL). Кстати говоря, многие профессиональные среды проектирования уже содержат Cg-плагины.

Для оценки производительности мы решили использовать SPECviewperf v7.0 — тестовый пакет, разработанный IBM, SGI, Digital (Compaq, HP), 3Dlabs и другими авторитетными участниками, входящими в проект SPECopc. Разработанный специально для измерения производительности профессиональных ускорителей трехмерной графики на OpenGL-приложениях, этот пакет содержит шесть подтестов, имитирующих типичную нагрузку на видеокарту в наиболее распространенных приложениях для проектирования.

  • 3dsmax-01 — эмулирует нагрузку в среде 3ds max 3.1, использует OpenGL-драйвер плагина от разработчика — Discreet. Для измерения производительности используются две модели освещенности — простая и сложная, что должно отражать реально задействуемые схемы. В первом случае применяется два источника света, во втором — от пяти до семи;
  • dx-07 — построен на основе IBM Visualization Data Explorer: клиент-серверной программы визуализации и анализа научных данных, широко используемой в UNIX-системах ведущих производителей. В процессе визуализации полета частицы в поле создается около 3 тыс. объектов, каждый из которых содержит приблизительно 100 вершин;
  • drv-08 — основан на пакете моделирования DesignReview, применяемом при проектировании зданий, отображает сложную разнородную инфраструктуру разрабатываемого объекта. Закрашенная модель в этом тесте содержит 367 178 вершин в 42 821 примитивах, каркасная модель — 1 599 755 вершин в 94 275 примитивах;
  • light-04 — имеющий в основе пакет Lightscape Visualization System от Discreet, этот тест предназначен для точной визуализации разнородной освещенности;
  • proe-01 — имитирует процесс разработки в среде проектирования Pro/ENGINEER 2001. Используются две модели (автомобиль) в различных режимах закраски; тяжелая содержит 3,9-5,9 млн. вершин, легкая — 0,5-1,6 млн. вершин;
  • ugs-01 — базируется на Unigraphics V17. Моделируется три режима отображения сложного объекта (двигатель): каркасный, закраска с прозрачностью, закраска.

Полученные результаты наглядно демонстрируют преимущество Quadro FX 1000 абсолютно во всех подтестах пакета SPECviewperf 7.0. Не ошибемся, если скажем, что такая расстановка сил в основном вызвана качественной оптимизацией драйверов NVIDIA. Действительно, в плане архитектуры чипы R300 и NV30 во многом сходны, их рабочие тактовые частоты близки, а единственное серьезное преимущество в виде широкой шины памяти карт ATi не столь существенно в приложениях проектирования. К тому же Quadro FX оснащена эффективными технологиями экономии полосы пропускания памяти. Понятно, что более производительная Quadro FX 2000 будет обладать серьезным преимуществом в профессиональных приложениях. Хотя полученные нами результаты и отражают производительность карт в целом, все же нельзя забывать о том, что мы использовали синтетические тесты. В одном из ближайших номеров мы планируем рассмотреть работу профессиональных видеокарт в реальных приложениях проектирования.

 

Редакция выражает признательность компаниям, предоставившим видеокарты для проведения тестирования:

  • Alliance Marketing Group (тел.: (095) 796-9356, www.alliancegroup.ru) за предоставление карты NVIDIA Quadro FX 1000
  • «Ф-Центр» (тел.: (095) 472-6401, www.fcenter.ru) за предоставление карты ATi FireGL X1.

КомпьютерПресс 4'2003