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专业图形显卡选型
2014-07-02 00:40:40  作者:  来源:互联网
  • 在很多制造企业存在这样一种情况:产品设计所使用的平台并不是专业级的图形工作站,而是高性能PC与专业级图形显卡的搭配组合。这样一种方式能降低硬件的采购成本,但也会让企业面临一些新问题,比如兼容性和稳定性不如图形工作站可靠等。为帮助企业更好的实现这一搭配,本文将就如何进行专业图形显卡的选型,以及保证显卡与PC之间不出现性能上的瓶颈进行探讨。

  在很多制造企业存在这样一种情况:产品设计所使用的平台并不是专业级的图形工作站,而是高性能PC与专业级图形显卡的搭配组合。这样一种方式能降低硬件的采购成本,但也会让企业面临一些新问题,比如兼容性和稳定性不如图形工作站可靠等。为帮助企业更好的实现这一搭配,本文将就如何进行专业图形显卡的选型,以及保证显卡与PC之间不出现性能上的瓶颈进行探讨。

  一、专业图形显卡特点

  一直以来,很多用户都不大理解专业图形显卡与普通消费级显卡有什么区别。为什么即便是入门级专业图形显卡,其价格也要高出普通消费级显卡很多?其功能到底有什么神奇之处?今天我们就带着疑问来一窥究竟。

  

 
  AMD FirePro系列专业图形显卡

  

 
  NVIDIA Quadro系列专业图形显卡

  1、点线硬件抗锯齿功能

  在CAD软件中,模型一般是以精确的数学方程进行描述,在显示的时候则转换成相应的几何数据送入GPU进行显示的处理。线框模式是CAD的设计者经常使用的一种显示模式,因为采用线框模式进行显示可以对特定的线或者面进行准确地选择操作,而且设计者也容易看清整个模型的结构。显示器必须以像素形式显示图形。因此,模型的线框以像素形式近似地显示就会出现精度降低的问题,表现在屏幕上就是线条和曲面、实体的边缘线框不光滑,锯齿现象非常明显。对于规模庞大且精细的CAD线条图形而言,锯齿现象对显示效果的影响是很明显的,甚至会导致看不清具体的结构。专业图形显卡对线框的显示具备矢量点线硬件抗锯齿功能,在数据量大幅度增加的情况下,减轻甚至消除了锯齿问题,从而提高了图形的显示质量。

  2、OpenGL硬件逻辑操作

  CAD图形设计过程是人机交互的过程,设计人员经常需要对三维图形中特定的点、线、面进行拾取,以执行特定的操作。比较典型的操作过程是:选取操作对象,旋转、局部放大或平移,执行后续操作,这一过程完全是用户和计算机图形的精确交互。被拾取的部分图形必须准确地得到突出显示,如变成不同的颜色或变得具有透视效果,这种图形的交互式逻辑操作需要显卡的硬件支持,

  而这就是专业图形显卡的OpenGL硬件逻辑操作功能,而这一功能需要显卡硬件对OpenGL的完美支持。对于消费级显卡的用户而言,在3D视频、3D游戏等过程中并不需要精确的图形交互(在三维图形环境下的直接、频繁交互),因此,这种矢量图形的硬件逻辑操作也是消费级显卡所不提供的。

  3、重叠图形处理

  正如上文所述,CAD图形交互过程中,用户需要不断与软件系统进行对话,将设计参数、功能参数等数据提供给计算机,计算机也要将处理结果反馈给用户,因此,在三维图形界面下必须不断弹出交互窗口,这些窗口往往与三维模型的场景重叠。你是否想过:重叠部分的三维模型不用显示,这部分数据如何处理?当用户移走上层窗口,被遮挡部分的模型能否及时地复现在显示屏上?新近被遮挡的模型能否及时地被移过来的窗口所覆盖?这些问题是计算机交互式图形处理系统所必须考虑到的,而专业图形显卡通过硬件桢缓存的形式智能地执行这些操作,被遮挡的像素数据将进入硬件缓存,当窗口移走,再从缓存中回读像素数据,复现在屏幕上,对于CAD软件中的重叠图形处理非常有效。而消费级显卡对此的支持则非常有限,要通过软件系统进行额外的运算来完成。

  4、硬件加速的图形剖切

  三维设计软件的显著优势就是直观以及产品结构的可见性好,对于结构复杂的三维实体我们经常需要进行剖切操作,以“窥视”产品的内部结构或部件之间的连接关系,而且剖面也是工程图形语言中必不可少的表述方式之一。专业图形显卡的硬件架构能对剖切操作进行加速,提高操作效率,改善应用体验。这种硬件加速越是面对复杂的模型就越能体现其优势,让操作者领略“庖丁解牛”般的体验。而3D游戏基本上是不会用到剖切操作的,用户在三维游戏中看到栩栩如生的“魔兽”,只会感到紧张和刺激,而绝不会关心“魔兽”的内部结构,因此,面向消费娱乐群体的普通显卡就没必要去支持硬件级别的图形剖切加速。

  5、动态显存管理和UMA

  专业图形显卡具备更为科学的显存管理机制,当进行大型CAD图形设计时,显卡会智能地分配管理显存,首先保证CAD软件需要,其次保证当前模型、视图的需要,以保证正在进行的工作流畅运行。而消费级显卡基本不涉及这个问题,因此也不提供类似的显存管理功能。这种功能差异的结果是,使用消费级显卡在运行大型三维图形设计时,相同大小显存的实际效果相差巨大,且同时运行多个模型时消费级显卡的运行效率大幅度降低,而专业图形显卡支持UMA(统一显存构架)技术,将祯、材质和矢量数据统一存放在显存中,并根据应用需要动态调整资源,提高了数据传输和显存利用的效率,对进行复杂外观和场景设计的CAD、DCC用户而言,UMA所带来的效果非常明显。

  6、双面光源处理

  在计算机中显示三维模型需要通过三角形或多边性的面片,这些面片组成了多姿多彩的三维世界。而为了得到真实感强的三维模型,必须考虑光源问题,必须通过计算机模拟自然界光源的反射、散射等效果。专业图形显卡支持双面光源处理,保证了当CAD用户旋转不封闭曲面,或剖切封闭的空间时,三维模型的另一面或内表面同样得到很好的光源处理,从而得到内外兼具真实感的完整三维模型。消费级显卡用户并不需要双面光源处理,因为在游戏场景中的三维物体仅仅需要处理对外显示的面,而物体的内侧不需要显示,因而不需要额外花费资源进行处理。

  7、专业软件认证和优化

  为了保证在各种CAD/DCC专业软件中获得最佳表现,专业图形显卡都额外进行一项工作:专业软件认证。NVIDIA、AMD都通过与包括Autodesk、PTC、DASSAULT SYSTEMES、Solidworks、Simense PLM等主流厂商合作,在专业图形显卡的设计、检测阶段保证其在专业软件中应具有的良好、稳定表现。在专业图形显卡的驱动程序中,专门针对不同的专业应用进行了优化调整,用户选择相应的优化方案后效能可以得到不同程度的改善。而这些工作是不会在消费级显卡系列上进行的,理由很简单,成本会大幅度提升,而且游戏娱乐用户也不需要。

  二、专业图形显卡选型

  前面谈到了专业图形显卡的优势,下面我们就如何进行专业图形显卡的选型展开探讨。在决定选择一款专业图形显卡之前,我们先要评估用途。比如是用来做什么设计?是CAD设计还是CAE分析?是产品设计还是加工类软件?通常的模型大小?以及要搭配的PC性能等。特别对于最后一点,一定要多加注意,如果将一款性能高的专业图形显卡搭配在不能完全发挥出其性能的PC上,不但会影响使用效果,而且对企业的资金及资源成本也造成浪费。那么,PC与专业图形显卡之间应该如何搭配才合适?

  1、PC与显卡带宽尽可能一致

  一般而言,因为GPU与CPU计算架构的不同,GPU对图形数据的处理能力要高于CPU,因此,显卡的数据传输带宽要高于主机的总线带宽,这个时候为保证性能,我们要尽可能的让PC主板的带宽接近显卡带宽。这也告诉企业,不是选择的专业图形显卡性能越强,整机性能就越强,而是必须考虑带宽因素。

  2、以应用需求为向导

  在选型过程中,企业的选型人员由于顾虑所选产品性能不足而承担责任,宁愿选择贵的产品,也不愿意去选择完全可以满足需求且价格较低的产品,因为,在他们看来,价格越高,性能越好,使用效果就一定更好。这种想法没有错,但并不可取,若不考虑应用,不考虑对PC的支持能力,而盲目的选择贵的产品只会导致成本的上升。在如Solidworks、Maya等这类软件平台上,若模型不太大,一般的入门级的专业图形显卡就能很好的满足需求。因此,产品选型过程务必以应用需求为向导。


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