Графическая рабочая станция DEPO Race 750 компании ДИЛАЙН

Сергей Пахомов

Методика тестирования графических рабочих станций

   SPECviewperf 7.1

   Discreet 3d Studio Max 5.1

   Alias WaveFront Maya5

   SolidWorks2003

   CINEBENCH 2003 v.1

Результаты тестирования

Результаты тестирования графической станции DEPO Race 750

Результаты тестирования графической рабочей станции DEPO Race 750 в относительных единицах

авайте подумаем, в чем разница между рабочей станцией и высокопроизводительным ПК? По конфигурации между ними четкого различия, конечно же, не существует. Ведь современные процессоры Intel Pentium-4 с тактовой частотой 3,0 или 3,2 ГГц и технологией Hyper-Threading, с поддержкой ими частоты системной шины 800 МГц способны выполнять различные ресурсоемкие приложения. А если учесть возможность использования высокоскоростной памяти DDR400, чипсетов с двухканальными контроллерами памяти и современных графических видеокарт типа NVIDIA GeForce FX, то становится очевидным, что такой высокопроизводительный ПК не просто претендует на роль лидера в классе игровых ПК — на нем можно выполнять и другие ресурсоемкие расчетные задачи. Однако достаточно ли такой конфигурации, чтобы можно было назвать подобный компьютер рабочей графической станцией?

Основное различие между графической рабочей станцией и высокопроизводительным мультимедийным ПК заключается в классе решаемых ими задач. Когда мы говорим о мультимедийном домашнем ПК, то подразумевается, что в первую очередь такой компьютер предназначен для 3D-игр, работы с цифровым изображением, звуком и т.д. На наш взгляд, типичная конфигурация такого высокопроизводительного домашнего ПК следующая:

• процессор Intel Pentium 4 3,2 ГГц (частота системной шины 800 МГц);

• чипсет системной платы Intel 875 или Intel 865 c двухканальным контроллером памяти;

• от 512 Мбайт памяти DDR400/433;

• два SATA-диска, объединенные в RAID-массив уровня 0;

• видеокарта на графическом ядре NVIDIA GeForce FX 5600/5900.

Графические рабочие станции должны решать задачи, связанные с 3D-моделированием, и рассчитаны на использование профессиональных графических пакетов, таких как SolidWorks2003, Solid Edge, Unigraphics, Alias WaveFront Maya, LightWave 3D, Discreet 3d Studio Max и др.

Подобные ресурсоемкие пакеты предъявляют особые требования к вычислительным возможностям процессора при рендеринге сцен, а также к графическим картам при прорисовке изображений. Эти профессиональные пакеты изначально создавались под многопроцессорные системы и предусматривают возможность эффективного распараллеливания задач. Кроме того, данные пакеты и задачи по 3D-моделированию нуждаются в большом объеме оперативной памяти, а если учитывать огромные объемы данных, с которыми они работают, — и в быстродействии дисковой подсистемы рабочих станций. Поэтому для рабочих станций типичной является двухпроцессорная конфигурация с профессиональной графической картой и SCSI-дисками, объединяемыми в RAID-массив уровня 0.

Рассмотрим в качестве примера графическую рабочую станцию DEPO Race 750 компании ДИЛАЙН. Данная рабочая станция имеет следующую конфигурацию:

• два процессора Intel Xeon 3,06 ГГц (частота системной шины 533 МГц);

• системная плата SUPER X5DA8 компании Super Micro Computer, Inc.;

• чипсет системной платы Intel E7505;

• объем оперативной памяти DDR266 — 4 Гбайт;

• два SСSI-диска Seagate Cheetah 10K.6 ST373307LW по 72 Гбайт каждый, объединенные в RAID-массив уровня 0 с использованием интегрированного двухканального Ultra320 SCSI-контроллера Adaptec AIC-7902 и Ultra320 Zero-channel SCSI RAID-контроллера Adaptec 2010S;

• видеокарта NVIDIA Quadro FX 1000 (128 Мбайт видеопамяти).

В числе прочих особенностей графической станции DEPO Race 750 отметим наличие интегрированного гигабитного Ethernet-контроллера Intel 82545EM. Что касается интерфейсов для подключения периферийных устройств, то эта графическая станция предоставляет в распоряжение пользователя шесть портов USB 2.0, два из которых выведены на выходную панель материнской платы, а еще четыре подключены с помощью дополнительной планки расширения. Кроме того, на выходной панели системной платы можно найти два последовательных порта и один параллельный.

Мультимедийные возможности графической станции Race 750 реализованы с помощью привода ASUS DVD-RW и звуковой карты SB Creative Audigy PCI SB0090.

Для установки дополнительных устройств имеется по одному свободному слоту PCI (32 бит/33 МГц), PCI-X (64 бит/100 МГц) и PCI-X (64 бит/133 МГц). Последнее, о чем необходимо упомянуть, рассказывая о функциональных возможностях графической станции Race 750, — это корпус. Данная станция выполнена в оригинальном корпусе формфактора Tower с размерами 178Ѕ434Ѕ615 мм. В этом корпусе имеется семь внутренних отсеков 3,5" для жестких дисков, три внешних отсека 5,25" и один внешний 3,5-дюймовый отсек (в нем установлен флоппи-дисковод). Графическая станция оснащена 420-Вт блоком питания ATX. В состав системы охлаждения входят два вентилятора: вытяжной 120-мм и вытяжной 90-мм. Кроме того, корпус оборудован датчиком вскрытия.

Рассмотрев комплектацию и функциональные возможности графической станции, мы можем перейти к оценке ее производительности.

Методика тестирования графических рабочих станций

етодика тестирования графических рабочих станций в корне отличается от методики тестирования домашних ПК. Прежде всего это выражается в использовании иных тестовых пакетов: если для домашних ПК типичными являются такие тестовые пакеты, как SySMark 2002, VeriTest, 3DMark2003 и игровые бенчмарки, то для графических рабочих станций необходимо применять тесты, построенные на реальных пакетах САПР и 3D-моделирования.

Из таких профессиональных пакетов мы выбрали следующие:

• Discreet 3d Studio Max 5.1;

• Alias WaveFront Maya5;

• SolidWorks2003.

Кроме того, для тестирования использовались тестовые пакеты SPECviewperf 7.1 и CINEBENCH 2003 v.1.

SPECviewperf 7.1

Самый распространенный из всех используемых нами тестов — SPECviewperf 7.1.

Его особенность в том, что он представляет собой своего рода соединение из шести различных профессиональных тестовых пакетов. Тест SPECviewperf 7.1 был специально разработан для вычисления производительности видеоподсистемы компьютера под управлением API OpenGL и измеряет скорость 3D-рендеринга. Тест включает шесть графических тестов (Viewset):

• 3ds max Viewset (3dsmax-02);

• Lightscape Viewset (light-06);

• DesignReview Viewset (drv-09);

• Pro/ENGINEER Viewset (proe-02);

• Data Explorer Viewset (dx-08);

• Unigraphics Viewset (ugs-03).

Каждый из перечисленных тестов состоит из множества подтестов, а результат по каждому подтесту измеряется в количестве воспроизведенных кадров в секунду (frames/second). Для получения итогового результата каждому из подтестов присваивается определенный весовой коэффициент. Итоговый результат определяется как геометрическое среднее с учетом весовых коэффициентов по формуле:

где wi — весовой коэффициент i-го теста.

Графический тест 3ds max Viewset (3dsmax-02) представляет собой тестовый скрипт для пакета 3d Studio Max 3.1 компании Discreet Logic. В каждой сцене для рендеринга используются две различные модели освещенности. Первая модель подразумевает наличие всего двух источников света, а вторая модель — от пяти до семи источников света. Кроме того, в разных сценах применяются различные по уровню сложности воспроизведения дисплейные режимы, такие как каркасный режим, окрашивание многоугольников и smooth shaded. Всего же тест 3ds max Viewset (3dsmax-02) включает 14 различных подтестов, различающихся режимами рендеринга.

Тест Lightscape Viewset (light-06) основан на реальном пакете Lightscape Visualization System компании Discreet Logic. Основной особенностью этого теста является возможность точного воспроизведения эффектов освещения. Тест позволяет воспроизводить рассеянное распространение света в среде с учетом эффектов отраженного освещения, затенения и т.д. Рендеринг сцен происходит с использованием технологии трассировки лучей.

Большинство программ для рендеринга сцен рассчитывают затенения в процессе генерации изображения. В пакете Lightscape Visualization System производится предварительный расчет распределения света в среде, который сохраняется как часть 3D-модели, что позволяет впоследствии производить более быструю визуализацию сцены.

Всего в тесте Lightscape Viewset (light-06) предусмотрено четыре различных подтеста, причем для получения итогового результата каждому из них присваивается весовой коэффициент 1/4.

Тест DesignReview Viewset (drv-09) основан на пакете моделирования DesignReview, применяемом при проектирований зданий. Данный пакет используется для отображения сложной разнородной инфраструктуры разрабатываемого объекта.

В тесте DesignReview Viewset (drv-09) применяется трехмерная модель реальной фабрики, включающая большое количество различных структурных компонентов, таких как конвейеры и т.п.

В режиме сглаживания модель фабрики состоит из 367 178 вершин и 42 821 примитивов. В каркасном режиме в модели используется 1 599 755 вершин и 94 275 примитивов.

Тест DesignReview Viewset (drv-09) состоит из пяти подтестов, различающихся режимами рендеринга.

Тест Pro/Engineer Viewset (proe-02) основан на пакете Pro/ENGINEER 2001 компании PTC. В данном тесте применяются две модели и три режима рендеринга. Первая модель  — это машина (PTC World Car) с количеством вершин от 3,9 до 5,9 млн. Вторая модель — копировальное устройство с количеством вершин от 485 тыс. до 1,6 млн.

Тест Data Explorer Viewset (dx-08) основан на пакете IBM Visualization Data Explore — клиент-серверной программе 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.

Тест Unigraphics Viewset (ugs-03) базируется на пакете Unigraphics V17. В тесте используются три режима рендеринга сложного объекта (двигатель) — каркасный, закраска с прозрачностью, закраска — и моделируются три соответствующих режима его отображения.

Discreet 3d Studio Max 5.1

При использовании для тестирования пакета Discreet 3d Studio Max 5.1 мы применяли два режима: рендеринг сложных сцен (3dsmax_rays, CBALLS2, SinglePipe2, Underwater_Environment_Finished и vol_light2), входящих в комплект поставки пакета, и скрипт SPECapc V1.0.

При рендеринге сцен 3dsmax_rays, CBALLS2, SinglePipe2 и Underwater_Environment_Finished устанавливалось разрешение 800Ѕ600, а для сцены vol_light2 — разрешение 1024Ѕ768. Измеряемым параметром в данном случае являлось время рендеринга в секундах. Во всех схемах рендеринга основная нагрузка ложится именно на процессорную подсистему компьютера, а от графической подсистемы практически ничего не зависит.

Тест SPECapc V1.0 предназначен для работы с пакетом 3d Studio Max 4.2.6 (однако он прекрасно работает и с пакетом 3d Studio Max 5.1). В тесте используются четыре разные сцены, различающиеся количеством источников света, количеством объектов и т.д.

Весь тест разделен на 35 отдельных задач, 25 из которых — графические, а еще 10 направлены на утилизацию процессорной подсистемы. Каждой задаче присваивается свой весовой коэффициент, а для получения итогового результата производится сравнение с эталонной рабочей станцией следующей конфигурации:

• процессор Intel Pentium III 700 МГц;

• чипсет материнской платы — Intel 440BX;

• объем оперативной памяти: 512 Мбайт PC100 ECC SDRAM;

• жесткий диск — 9 Гбайт Quantum Viking Ultra2 SCSI (7200 rpm);

• графическая карта Diamond FireGL1.

Alias WaveFront Maya5

При тестировании с помощью пакета Alias WaveFront Maya5 для создания нагрузки применялся скрипт SPECapc_Maya5a.

В тесте используются четыре различные модели и пять различных режимов рендеринга. Тест состоит из 30 подтестов, 27 из которых выполняются по три раза. Для получения итоговых результатов производится сравнение с эталонным ПК следующей конфигурации:

• процессор Intel Pentium 4 1,5 ГГц;

• чипсет материнской платы Intel 850;

• объем оперативной памяти — 1 Гбайт PC800 ECC RDRAM;

• жесткий диск — 20 Гбайт ATA100;

• графическая карта NVIDIA Quadro2 Pro.

SolidWorks2003

При тестировании с помощью пакета SolidWorks2003 для создания нагрузки применялся скрипт SPECapc for SolidWorks2003.

В тесте используются различные модели твердотельного проектирования, отличающиеся большим количеством вершин (3,13 млн. вершин в модели двигателя).

Всего в тесте имеется восемь подтестов, направленных на определение интенсивности операций ввода-вывода, производительности процессорной и графической подсистем. Соответственно результат теста представляется отдельно для графической подсистемы, процессорной подсистемы и подсистемы ввода-вывода. Для получения общего результата теста используется метод геометрического среднего с применением весовых коэффициентов, а все результаты представляются в относительных единицах. В качестве эталонного ПК, с которым производится сравнение, выступает компьютер следующей конфигурации:

• процессор Intel Pentium 4 1,5 ГГц;

• чипсет материнской платы Intel 850;

• объем оперативной памяти — 1 Гбайт PC800 ECC RDRAM;

• жесткий диск — 40 Гбайт ATA100;

• графическая карта NVIDIA Quadro2 Pro.

CINEBENCH 2003 v.1

Последний тест, который мы использовали при тестировании графической рабочей станции, — CINEBENCH 2003 v.1 компании Maxon. Данный бенчмарк основан на движке выпускаемого компанией пакета для трехмерного моделирования CINEMA 4D. Тест предназначен для исследования производительности графической и процессорной подсистем компьютера. Интересно, что данный тестовый пакет рассчитан на применение в многопроцессорных системах и позволяет сравнить производительность при использовании как одного, так и всех процессоров в системе.

Результаты тестирования

ак следует из описания тестовых программ, многие из них представляют результаты в относительных нормированных единицах, которые показывают, во сколько раз результат теста для данной конфигурации ПК больше результатов этого же теста для эталонного ПК, используемого для сравнения. Такой подход весьма удобен, поскольку позволяет наглядно продемонстрировать преимущества исследуемого ПК.

При тестировании графической рабочей станции DEPO Race 750 мы также применяли для сравнения эталонный ПК в следующей конфигурации:

• процессор Intel Pentium 4 3,2 ГГц (Hyper-Threading, 800-мегагерцевая системная шина);

• материнская плата ABIT IC7-G;

• чипсет материнской платы Intel 875;

• оперативная память — 1 Гбайт DDR433 (четыре DIMM-модуля, двухканальный режим работы);

• видеокарта ABIT SILURO FX 5900 Ultra;

• дисковая подсистема — два SATA-диска, объединенные в RAID-массив уровня 0 с помощью RAID-контроллера южного моста (ICH5R).

Данный эталонный ПК представляет собой высокопроизводительный домашний компьютер и в дальнейшем будет фигурировать под названием HomePC.

Результаты тестирования компьютера HomePC и графической рабочей станции DEPO Race 750 представлены в таблице и на рисунке.

Анализ результатов показывает, что во всех тестах наблюдается значительное увеличение производительности при использовании графической рабочей станции DEPO Race 750 по сравнению с домашним эталонным компьютером. Так, в тесте SPECviewperf 7.1 среднее возрастание производительности соответствует 2, то есть средние результаты в этом тесте в два раза выше, чем аналогичные результаты для эталонного компьютера. При этом наибольший прирост производительности (в 3,43 раза) наблюдается при использовании тестового пакета Unigraphics.

Тест SPECapc V1.0 for 3ds max демонстрирует рекордно высокий прирост производительности (в 7,37 раза для графической подсистемы). Более детальное изучение рендеринга различных сцен в пакете 3d Studio Max 5.1, нагружающего преимущественно процессорную подсистему, показывает, что применение двухпроцессорной конфигурации рабочей станции позволяет получить прирост в производительности в среднем в 1,7-1,8 раза по сравнению с однопроцессорной конфигурацией эталонного компьютера.

Не менее интересны и результаты бенчмарка CINEBENCH 2003 v.1. Так, при использовании только одного процессора в графической рабочей станции для рендеринга наблюдается проигрыш в производительности, что, однако, вполне объяснимо. Ведь в эталонном компьютере применяются системная шина 800 МГц и более быстродействующая оперативная память. Поэтому графическая станция с одним процессором явно уступает эталонному компьютеру. Если же для рендеринга используются два процессора графической рабочей станции, то за счет распараллеливания задач получается выигрыш в производительности в 1,71 раза.

Отметим также, что применение пакета Alias WaveFront Maya5 не позволяет получить явного преимущества графической двухпроцессорной рабочей станции по сравнению с эталонным компьютером.

Тест SPECapc_SW2003-V1.5 демонстрирует прирост производительности в 1,36 раза, причем достигается он в основном за счет графической подсистемы (в 1,69 раза), а выигрыш от использования двухпроцессорной конфигурации составляет 1,14 раза.

Подводя итог тестированию графической рабочей станции DEPO Race 750, отметим, что использование именно двухпроцессорной конфигурации и профессиональной графической карты вполне обоснованно, если учесть те профессиональные приложения САПР и 3D-моделирования, для которых эта рабочая станция предназначена.

КомпьютерПресс 12'2003