笔记本也能专业制图 探秘Quadro5000M

吸血大魔王

前言：我们知道Fermi架构在图形和高性能计算方面给整个行业带来了很多震撼，但是这种架构在配合专用图形API做专业渲染时到底会给Quadro系列专业显带来哪些特色？在GTX560Ti即将发布之际，笔者翻译了来自专业图形渲染网站Design and Motion的一篇新闻稿件，其原作者是图形业内人士John Evans，让我们看看专业图形设计师眼里的Fermi到底为何物？

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    ● Quadro5000M到底有多强
    不知道你有没有想过，NVIDIA Fermi架构轰动一时究竟为哪般？NVIDIA Quadro系列专业显卡已经在市场确立了一席之地，对该系列显卡来说，这一架构能够为其带来哪些好处呢？这个问题我想过。后来我开始关注英伟达专业显卡这方面的动态。
    当英伟达公司找到我，邀请我评测新发布的全新NVIDIA Fermi架构Quadro系列专业显卡时，我感到非常高兴，因为这样我就有机会亲眼见识一下该架构引起轰动的原因了。 毕竟，我使用NVIDIA Quadro显卡的时间已有数年之久。我对专业显卡的优点与缺点都非常了解。
    最近，我摈弃了戴尔笔记本中的ATI显卡 (很显然，这并不费什么劲)，然后我在想，“我想知道我是否能够摈弃NVIDIA Quadro？”。不要误解，我并不是要丢掉好东西，我只是想看看这个好东西到底有多好，为什么不呢？不过我想在我摈弃它之前就已经被难倒了。

[nVIDIA Quadro FX 5800 产品详细]
文章|图片|点评|论坛装配专业显卡的惠普EliteBook 8740w移动工作站

    所以我开始计划，并决定在该显卡上运行所有手头上的应用程序。 Autodesk Inventor、Civil 3D、Alias Design、Publisher、Fusion，也许还有其它一些图形内容丰富的应用程序。不仅为了检验硬件的极限，而且还而为了检验显卡驱动程序的极限。 NVIDIA公司发给我一个装有Quadro 5000M的盒子，一同发给我的还有便携式惠普EliteBook 8740w移动工作站。
    技术参数：
    NVIDIA Quadro 5000M是一款完美的高性能移动图形处理器（GPU），各种性能强劲的移动工作站解决方案均采用这款GPU，例如惠普EliteBook以及戴尔Precision系列移动工作站。 由于笔记本设计固有的空间限制，移动显卡的规格参数与Quadro台式工作站显卡略有差别。以下为规格参数:

    • 320个NVIDIA CUDA核心
    • 2 GB GDDR5显存
    • 显存位宽: 256位
    • 带宽76.8 GB/s
    • Shader Model 5
    • OpenGL 4.1
    • DirectX 11
    • NView台式显示器管理
    • 纠错码 (ECC) 存储器
    • 高速64位浮点精度
    • 最高支持2560×1600分辨率

NVIDIA Quadro 5000M移动版显卡芯片

    虽然规格参数比同名的台式机NVIDIA Quadro 5000显卡略低一些，但是这款移动显卡囊括了大量图形功能，而且还具有ECC(奇偶校验) 以及64位浮点精度，这两项功能是一些入门级NVIDIA Quadro显卡所不具备的。

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● NVIDIA工作站技术经理访谈    Sean Kilbride是NVIDIA工作站产品的技术营销经理。日前，他同意接收我的采访，并谈论了专业工作站显卡的历史和演变、全新NVIDIA Fermi高性能图形架构的构成以及所有相关话题。
旧时的技术怎么样？
    我之前所做的工作站显卡技术研究表明，整个行业的专业显卡均基于一两年前的GPU技术。 虽然驱动程序为CAD设计等应用程序做了更新，但是GPU却基于旧时的标准主流技术。 因此我向Sean提出了疑问，想知道全新 NVIDIA Quadro系列专业显卡是否也和从前一样。
    Kilbride表示：“我们全新的显卡 (消费级和工作站级) 全部基于NVIDIA Fermi架构，而NVIDIA Quadro GPU则是我们向主流或消费级GeForce市场提供的一种专业显卡。 我们全新的Quadro专业显卡一般在消费级产品上市后一段时间才能上市。因为我们要在产品中整合NVIDIA Quadro的专业功能。”
    他继续深入解释道：“我们的工作站驱动程序是为已知的设计类应用程序而开发的，而且这些驱动程序专为DirectX以及OpenGL进行了优化。 这一过程会花费约6个月的时间，这段时间过后，全新的NVIDIA Quadro GPU以及Autodesk Civil 3D 2011等新发布的专业应用程序才能使用到OpenGL驱动程序。一旦完成这一过程，我们的NVIDIA Quadro专业显卡便会发布。”

专业渲染软件Autodesk Civil

    能否谈一谈Windows不再支持OpenGL这件事？
    去年，微软发表声明，表示将不再支持OpenGL。 Windows能够运行OpenGL，但是开发商必须自己解决如何在产品中运用OpenGL的问题。 目前，这种开源语言并没有按照严格的标准来实施，这样便为适应新技术提供极大的灵活性。 问题是，无数设计类应用程序的程序员常常以不同的方式编写指令。每一款通过OpenGL来与硬件通信的应用程序都迫使人们必须改动驱动程序才能与图形硬件正常通信，就像一名翻译一样。
    此外，每一台计算机的构造都略有差异，这样便给Autodesk这样的公司造成了某种悲剧。Autodesk必须为每一种软件认证所有显卡，这样，这些软件用户才能知道自己可以信任哪些硬件。

专业图形API OpenGL

    我认为，硬件部门的许多人都为OpenGL即将消失而感到高兴。 Inventor团队在图形输出上成功运用了DirectX。 我觉得Civil 3D也许一开始并不突出，但最终会变得流行起来。 似乎目前还没有达到这种水平。
    Kilbride指出：“诸多替代性操作系统均为OpenGL注入了强心剂，例如Mac OS X、Linux以及不断演变的Google Android等平台。”
    这些操作系统均能够利用OpenGL来实现图形输出而不使用DirectX。我认为微软公司能够看到未来的发展趋势，因而将来会决定继续提供支持。 此外，我怀疑Mac OS会推动Autodesk在面向各种平台与操作系统的AutoCAD上继续使用OpenGL，这样一来，这些AutoCAD软件将继续依赖NVIDIA Quadro专业图形硬件和驱动程序。

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● NVIDIA Fermi架构与专业渲染    那么，什么是NVIDIA Fermi呢? Kilbride将其描述为NVIDIA GPU所采用的全新图形架构。
    “开发Fermi花费了三年时间，大大超过了上一代平台的开发时间。NVIDIA Fermi代表了我们图形架构的一次重大变革。”
    过去，显卡通常处理简单的光栅元素，最终利用OpenGL来提升性能。NVIDIA Fermi则能够高效地处理实际的三角形，这无疑掀起了一次行业革命。对于AutoCAD以及例如Civil 3D这样的同类应用程序来说，该架构使它们的梦想变成了现实。这些应用程序完全依赖三角形网格。

Fermi架构GF100功能单元分布

    最终GPU出现了，而且这些GPU还具备纹理与光照功能。这样，应用程序便可以将这些功能交给图形硬件处理，而非计算机中的CPU。 两年后，GPU拥有了顶点和像素着色器，可以独立处理不透明度等各种任务。NVIDIA Fermi架构超越了所有这些功能，让GPU能够执行通用运算。这样一来，应用程序便能够再次将一些密集的算法运算从CPU转移到GPU上来，让GPU负责处理有限元分析 (FEA) 以及体积数据分析等任务，例如医学成像方面用到的这些处理任务。
    NVIDIA Quadro GPU还包含一种叫做纠错码（ECC）的存储器技术，该技术的工作方式与奇偶校验有些类似。一少部分存储器用作指令副本，然后GPU会参考这些指令副本，就像一个核对表一样，以确保每一条指令都能得到预期的结果。如同一个自建家园一样。 他们会发送一些完成操作后的外观照片，这样，你就能够知道是否已经完成了操作。如果出现问题，则重新发送信息并重新运算，直到ECC比对结果正确为止。Sean告诉我，在医学成像领域中这一点十分重要，因为人们需要依赖精确的结果。

Fermi架构存储体系可配置缓存结构

    这里顺便提及Fermi首次在GPU中引入全局ECC的作用。Fermi是第一款支持内存错误检查和修复（ECC）的GPU架构。在使用GPU做大数据量的处理和高性能计算的时候，ECC是有大量的需求。在医疗图像处理和大型集群中，ECC是最有用的特性。
    正常情况下的内存位的存储错误，都会引起软件的错误。ECC就是在上述错误没有多系统造成影响的情况下，用来检查和纠正这样的错误。由于这样的错误会根据系统的增大线性的增加，ECC就成为大型集群中必不可少的需求。
    囊括所有这些功能，而且又加入了高速64位浮点运算，如此一来，我们便能够大幅提升三角形运算性能。最新的NVIDIA Quadro解决方案最高可实现5倍的应用程序性能提升以及8倍的计算模拟性能提升。

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● Fermi架构Quadro其他信息    独立的配置文件
    NVIDIA Quadro GPU采用应用程序配置文件，为正在运行的每一款应用程序均建立一个独立的配置文件。 每一个配置文件存在于自己的存储器缓冲区内，因此消除了视频冲突并且让Civil 3D以及Inventor等不同的苛刻应用程序能够同时在自己的环境下运行。对我这样的人来说，这将是一个非常受欢迎的功能，因为像我这样的人会同时使用各种各样的应用程序。
    你知道自己的显卡是哪家公司生产的吗?
    如果你的显卡不是NVIDIA Quadro的话，那么你可能不知道。 Sean解释道，当今市场上所有主流 (即消费级) 显卡实际上均由其它厂商生产。 这个问题有点闲扯的意思。 实际上我没有认真考虑过这一问题。 至于消费级显卡，英伟达仅生产GPU。
    有意思的是，在品目繁多的英伟达消费级显卡中，你如何确定哪一款显卡支持AutoCAD或Alias？ 答案是你无法确定。 没错，如果要购买某某厂商使用英伟达消费级GPU打造的NVIDIA GeForce通用显卡，你还不如去拉斯维加斯买开乐彩，因为前者还没有后者靠谱。 这就有点像购买一辆配有丰田涡轮增压六缸发动机的南斯拉夫牌汽车一样。你让我怎么能够信任这辆汽车？ “伙计，它配备了丰田赛车级发动机啊。”很不错，车轮子开掉了之后我还能够听一听发动机强有力的轰鸣。然而对我来说，如果有危险，那肯定是不行的。

HP图形工作站与NVIDIA专业卡

    而NVIDIA Quadro系列产品则大不相同。 每一块NVIDIA Quadro显卡均完全由英伟达公司生产。 英伟达的工程师不仅了解NVIDIA Fermi架构的每一个细节，而且还精通设计类应用程序。 任何一家其它公司都达不到这种水平。
    Sean表示：“英伟达将看到越来越多的专业人士使用NVIDIA Quadro显卡。
如果你仰仗工作站来赚钱的话，那么购买专业图形硬件的确是明智之举。专业显卡的性能始终如一，而且不会令用户失望。”

NVIDIA Quadro 3D LOGO

    对我来说，很难验证最后一句NVIDIA Quadro销量增长的说法，因为我身边的朋友都已经在使用NVIDIA Quadro显卡。最近，我因为ATI显卡太差劲而丢掉了那台戴尔笔记本。目前唯一没有让我失望过的显卡只有NVIDIA Quadro了。 我们都会看到NVIDIA Quadro 5000M是否能够达到访谈中提到的性能指标。
    我们将在该显卡上运行一些基准测试程序，来看看它运行性能如何。不过，大部分用户其实不会用到这么高的性能。 如果该显卡在我这里能够表现确实不错，那么我相信它也不会让你失望。