7 - 2011

Autodesk и NVIDIA Quadro — cофт и «железо» в одном флаконе

Укрощение «железа»

NVIDIA Quadro — самое подходящее время

Видеокарта на службе САПР

Люди очень любят простые рецепты. Если смешение двух­трех заветных компонентов обещает отличный результат, то такой рецепт будет гораздо популярнее сложного метода достижения той же цели. Так, для серьезной работы можно взять профессиональные инструменты, которые не обременят вас своим количеством и трудностями в использовании, а можно обратиться к многостраничным «народным» рецептам, повествующим о том, как достичь желаемого подручными средствами, и… разобраться с порядком действий аккурат тогда, когда работа профессионала уже будет завершена. В этой статье мы ставим задачу убедить читателя не делать ставку на карандаш и ластик, а обратиться к более актуальным и надежным решениям.

Возможности NVIDIA Quadro

Возможности NVIDIA Quadro

Конечно, карандаш и ластик — это гипербола. При доступности современных САПР инженера даже силой не заставишь взять в руки столь примитивный инструментарий. Тем не менее желание обойтись простеньким компьютером с первой попавшейся программкой для черчения не позволит вам уйти от карандаша и ластика достаточно далеко.

Начнем, пожалуй, с элементарного — с выбора подходящей программы. Такая программа в вашем конкретном случае наверняка найдется в линейке продуктов компании Autodesk, заслуги которой в переходе процесса проектирования от бумажного листа к экрану компьютерного монитора наиболее значимы. Именно Autodesk предоставит вам специализированный и в то же время достаточно универсальный инструмент.

Если вы занимаетесь промышленным проектированием, будь то детали из пластмассы или листового металла, если вам нужно не просто создать модель деталей одного механизма, но еще до создания прототипов проверить их на износоустойчивость, выявив слабые места, — вы, вероятнее всего, остановите свой выбор на Autodesk Inventor.

Коль скоро вы заняты архитектурным проектом и вам важно предусмотреть при проектировании все внутренние инженерные коммуникации и конструкции, при этом обеспечив удобную совместную работу над проектом нескольких человек, — вы, очевидно, подумаете об Autodesk Revit.

Если же вам нужен универсальный инструмент для решения разнообразных задач трех­ и двумерного моделирования, учитывающий, как и прочие продукты Autodesk, все типичные для проектирования процессы и правила и обеспечивающий удобное совместное использование других, более специализированных программных пакетов, вам не обойтись, пожалуй, без самой известной САПР — AutoCAD.

Технология NVIDIA 3D Vision Pro

Технология NVIDIA 3D Vision Pro

Выбор в пользу этих программ хорош тем, что он никого из ваших партнеров не удивит, да и у вас не возникнет сложностей с форматом предоставляемых данных. Продукты Autodesk стали негласным отраслевым стандартом, они дают предсказуемо добротный результат в работе. Поэтому нет ничего проще и разумнее, нежели остановиться  при поиске на букве «A».

Укрощение «железа»

Пока остается непоясненным упоминание имени еще одной компании в названии этой статьи. Впрочем, объяснять кому­либо, что такое NVIDIA, столь же излишне, как и уговаривать людей выбирать Autodesk. В мире не так много компаний, производящих высокопроизводительные графические чипы, чтобы NVIDIA среди них затерялась. Однако речь пойдет не о ней, а о линейке профессиональных видеокарт NVIDIA Quadro. Чем же они лучше тех графических карточек, что так интенсивно рекламируют и тестируют журналы для геймеров?

Однозначного ответа здесь нет, поскольку существует тип задач, для которых игровая карта окажется оптимальным выбором, — к таковым относятся современные компьютерные игры. Среди геймеров есть свои профессионалы, но мы всё же говорим о САПР, для которых даже дорогие игровые видеокарты неуместны: САПР и другие профессиональные приложения требуют видеокарт, которые работают не быстрее или медленнее, а несколько иначе.

NVIDIA Quadro относятся как раз к таким видеокартам, которые оптимизированы для решения неигровых задач. Профессиональная видеокарта — это не маркетинговый ход, с помощью которого нам пытаются навязать то же самое, но по большей цене. Подчас она стоит дешевле игровой, но в AutoCAD или 3ds Max работает в разы производительнее, поэтому более целесообразно обзавестись бюджетной NVIDIA Quadro, чем дорогой NVIDIA GeForce.

Важно и то, что не только сама видеокарта, но и профессиональное программное обеспечение, в свою очередь, «заточено» под конкретное оборудование: разработчики ПО и «железа» обычно работают в тесной связке, чтобы обеспечить лучшую совместимость своих продуктов. Если сотрудничества нет, то выгоды от таких карт, как NVIDIA Quadro, может и вовсе не быть.

NVIDIA Quadro 6000

NVIDIA Quadro 6000

Для повышения производительности своих графических карт NVIDIA разрабатывает профили для приложений, сертифицируемые Autodesk.

При работе в том или ином приложении вы выбираете либо специальный профиль в драйвере, либо вовсе получаете особый драйвер для вашей программы — эффект от использования связки «ПО плюс профессиональная карта» заметно повышается. Внутреннее тестирование NVIDIA показало, к примеру, что в том же AutoCAD по производительности бюджетная карта NVIDIA Quadro может оказаться в шесть раз лучше, чем сравнимая по цене или даже более дорогая карта NVIDIA GeForce.

В ходе любого сложного процесса со временем обнаруживаются недостатки и пути к совершенствованию, поэтому работа над драйверами и профилями ведется непрерывно, в том числе с учетом замечаний пользователей профессиональных приложений. Таких совместно сертифицированных приложений — десятки. Знак сертификации указывает покупателю видеокарты и программного пакета на то, что покупаемые продукты максимально совместимы и учитывают особенности друг друга.

А что если вам нужно не только обсчитать графику, но и произвести какие­либо сложные вычисления, например для рендеринга? В случае с решениями NVIDIA достаточно поставить в пару к профессиональной графической карте Quadro ее старшую «сестру» или один из специализированных HPC­вычислителей NVIDIA Tesla. Поверьте, вторая видеокарта обойдется гораздо дешевле, чем дополнительная рабочая станция или сервер.

Характеристики моделей видеокарт NVIDIA Quadro

Модели

Параметры

6000

FX 5800

5000

FX 4800

4000

FX 3800

2000

FX 1800

600

FX 580

FX 400

Размер памяти

6 Гбайт GDDR5 ECC 1

4 Гбайт GDDR3 ECC

2,5 Гбайт GDDR5 ECC

1,5 Гбайт GDDR3

2 Гбайт GDDR5

1 Гбайт GDDR3

1 Гбайт GDDR5

768 Мбайт GDDR3

1 Гбайт GDDR3

512 Мбайт GDDR3

512 Мбайт GDDR3

Интерфейс памяти, бит

384

512

320

384

256

256

128

192

128

128

64

Полоса пропускания памяти, Гбит/c

144

102

120

76,8

89,6

51,2

41,6

38,4

25,6

25,6

12,3

OpenGL

4,1

2,1

4,1

2,1

4,1

3,0

4,0

3,0

4,1

3,0

4,1

Shader Model

5,0

4,0

5,0

4,0

5,0

4,0

5,0

4,0

5,0

4,0

4,0

DirectX

11

10

11

10

11

10

11

10

11

10

10,1

Число ядер CUDA 2

448

240

352

192

256

192

192

64

96

16

48

1 ECC (error­correcting code — код коррекции ошибок) — данные, присоединяемые к каждому передаваемому сигналу, которые позволяют принимающей стороне определить сбой и исправить несущественную ошибку. В настоящем случае ECC используется при обмене данными с графической оперативной памятью и помогает значительно сократить число ошибок при вычислениях. Как следствие, качество выдаваемого видеокартой изображения повышается.

2 NVIDIA CUDA — фирменная архитектура параллельных вычислений от NVIDIA, позволяющая использовать графический процессор не только для визуализации графики, но и для ресурсоемких вычислений. В результате переноса вычислений на массивно­параллельную архитектуру GPU наблюдается значительное повышение производительности в таких задачах, как кодирование видео, обработка изображений и точная физика.

В начало В начало

NVIDIA Quadro — самое подходящее время

Сейчас самое удобное время, чтобы к вашей САПР докупить NVIDIA Quadro взамен обычной видеокарты, да и апгрейд уже имеющейся профессиональной графической карточки, купленной несколько лет назад, тоже окажется максимально выгодным. Вышедшее относительно недавно обновление для линейки NVIDIA Quadro стало не только принципиально лучше игровых карт, но и гораздо производительнее карт NVIDIA Quadro предыдущего поколения — Quadro FX *800. Кроме того, NVIDIA расширила профессиональную линейку, выпустив еще одну бюджетную карту.

Прежний префикс *800 или *80 был округлен в большую сторону, а буквы «FX» из названия исчезли. Линейка NVIDIA Quadro теперь выглядит таким образом (от бюджетных моделей к самым производительным): NVIDIA Quadro 400, 600, 2000 (заменила собой одну из популярнейших NVIDIA Quadro FX 1800), 4000, 5000 и топовая — 6000.

Визуальный стиль 3D без отображения скрытых линий

Визуальный стиль 3D без отображения скрытых линий

Концептуальный визуальный стиль

Концептуальный визуальный стиль

Рекомендация к оперативному обновлению не случайна: дело в том, что NVIDIA разработала всю линейку практически с нуля, а не нарастила возможности карт­предшественников. Производительность карт заметно выросла, а вот цены при этом почти не изменились.

Экспоненциальный рост производительности последнего поколения Quadro объясняется переходом решений на передовую архитектуру NVIDIA — Fermi. Новый подход к проектированию графического чипа позволил профессиональным картам NVIDIA в среднем впятеро увеличить эффективность при работе с графикой и обеспечить восьмикратное повышение скорости вычислительных симуляций в широком спектре приложений для проектирования, анимации и редактирования видео.

Для пользователей САПР это практически призыв к действию, ведь теперь предел сложности обрабатываемых проектов в вашем профессиональном приложении вырос не на чуть­чуть, а пятикратно — там, где при проектировании в жертву сложности модели приносилась производительность, на такие компромиссы теперь идти придется гораздо реже.

Приведем простое сравнение характеристик новых и старых видеокарт. Ожидаемо выросли объемы памяти: большая часть карт в линейке Quadro поменяла память GDDR3 на современную GDDR5, кроме карт начального уровня Quadro 400 и 600, на которых были увеличены объемы памяти NVIDIA, что, также ожидаемо, обеспечило поддержку новых версий индустриальных стандартов OpenGL, DirectX и Shader Model. По результатам тестирования в ViewPerf 11 рост суммарной графической и вычислительной производительности новых NVIDIA Quadro составил для разных карт в различных приложениях от 20 до 300%. И это, повторимся, сравнение профессиональных карт! Обычные же игровые карты в это сравнение даже как­то неловко включать, до того они бледно смотрятся.

Отображение объектов в AutoCAD с выключенным сглаживанием

Отображение объектов в AutoCAD с выключенным сглаживанием

Режим сглаживания в AutoCAD с профессиональной видеокартой Quadro

Режим сглаживания в AutoCAD с профессиональной видеокартой Quadro

В начало В начало

Видеокарта на службе САПР

Autodesk предлагает несколько по­разному ориентированных САПР, которые, в зависимости от поставленных задач, используются либо по отдельности, либо вместе. Такими САПР являются Autodesk Inventor, Autodesk Revit и AutoCAD.

Autodesk Inventor «заточен» под трехмерное твердотельное проектирование в области машиностроения, обеспечивая качественную визуализацию многокомпонентных моделей. При работе над литыми деталями, будь то металл или пластмасса, этот программный продукт практически незаменим. Autodesk Inventor позволяет осуществить параметрические расчеты и провести анализ износостойкости проектируемых узлов — при этом создавать прототип не требуется. Удобство работы со сложными моделями в программе во многом зависит от наличия у пользователя профессиональной графической карты: скорость обновления экрана может различаться на порядок и даже более. У NVIDIA есть специальный профиль для данного приложения, поэтому все пользователи решения Inventor­Quadro получат значительный прирост производительности при работе с пакетом.

В пакете Revit Architecture производитель реализовал технологию проектирования зданий как единого комплекса, в котором учитываются технологические и экономические особенности строительства, последующей эксплуатации и ремонта, создания инженерных коммуникаций и нюансы окружения будущего здания в реальных условиях. Такой всеобъемлющий подход называют информационным моделированием (Building Information Modeling, BIM). Для этого пакета профессиональные карты NVIDIA Quadro также сертифицированы Autodesk как оптимальная аппаратная поддержка. Трехмерное проектирование зданий однозначно потребует большой памяти и высокой производительности системы для отображения модели и манипуляций с ней.

При реализации сложных проектов, предусматривающих одновременное применение разных продуктов, не обойтись без средств обмена данными между этими программами, и Autodesk предоставляет такие средства. Нередко, если не сказать всегда, в проектах используется AutoCAD. Рассмотрим более подробно особенности использования современной профессиональной карты в САПР на примере именно этого продукта.

Режим трехмерного отображения появился в AutoCAD в 2007 году, и с тех пор наличие профессиональных карт при работе в этой программе стало просто необходимостью. Для комфортной и производительной работы с современными версиями AutoCAD в большинстве случаев достаточно одной из трех­четырех младших моделей представленных выше карт (вплоть до NVIDIA Quadro 2000) — так можно получить лучшее соотношение производительности и стоимости конечного решения.

Новые процессоры Quadro дадут огромную фору обычным игровым процессорам, в разы повышая скорость работы в режиме 3D Hidden и в управлении сложными моделями в реальном времени в ресурсоемких режимах Conceptual и Realistic.

Именно в таком профессиональном приложении, как AutoCAD, проявляется еще одно свойство карт NVIDIA Quadro, незаслуженно до сих пор не упоминавшееся: профессиональное графическое решение обеспечивает гораздо более высокое качество отображения модели по сравнению с не столь требовательными к точности отрисовки игровыми видеокартами. Это касается и стационарной картинки, и динамики. Например, преимущества NVIDIA Quadro бесспорны при использовании сглаживания, за которое отвечает одна из функций драйвера, совместно созданного производителями софта и «железа».

К слову сказать, специальный драйвер NVIDIA для AutoCAD поддерживает фирменную технологию NVIDIA nView, позволяющую пользователю работать с несколькими экранами и виртуальными рабочими столами, обеспечивая комфорт и легкую доступность множества рабочих инструментов.

Сколько бы у вас ни было инженерных проектов и какие бы грандиозные планы вы ни строили, осуществление их будет гораздо более эффективным при помощи подходящих друг к другу профессиональных инструментов — таких, которые готовы вам предоставить NVIDIA и Autodesk. Пусть это будет вашим персональным простым рецептом. 

В начало В начало

САПР и графика 7`2011