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標題: 高階繪圖利器,Quadro FX 3800削鐵如泥 [打印本頁]

作者: kikiklkl514    時間: 2009-9-30 01:51 PM     標題: 高階繪圖利器,Quadro FX 3800削鐵如泥

顯示卡/繪圖卡在電腦中所扮演的角色


  決定一台電腦效能高低的內部零件有許多,其中最主要的包含有CPU、記憶體、顯示卡與硬碟,當然隨著電腦的應用層面不同,裡面元件的重要性也就會跟著改變,對於影像處理偏重的應用來說,顯示卡效能的高低與否,對於所處理的工作有直接的影響性,無論是一般用做圖形顯示加速的3D遊戲卡,還是針對繪圖影像處理運算的繪圖卡,假如工作能力無法及時處理程式端所送出的指令的話,所呈現出來的畫面將有可能發生延遲或圖形破碎的情況。

  由此可知對於影像處理的運算介面,可依照使用族群粗略的分為兩大類,一種是幫助一般使用者在日常影像處理上的需求,提供顯示處理的加速,例如遊戲畫面的運算、多媒體影像的呈現,此為市面上主流顯示卡的範疇;而另一種繪圖卡則是針對繪圖工作者所需要的複雜圖形運算,來提供一種專工的解決方案。當然用於專業領域的繪圖卡其應用範圍除了設計工作者的3D建模、動畫以及影片製作之外,各種大型企業機構所需要的醫療透析電子模型、科學研究的物質結構分析圖,也會需要運用到繪圖卡的運算能力。


  假如要進一步解釋顯示卡與繪圖卡之間的差異的話,那最主要還是在於介面卡本身的結構設計,其實仔細去觀察會發現同一時期所推出的顯示與繪圖卡,其內部所使用的處理核心型號基本上是相同的,差別在於封裝的程序差異、PCB layout,以及核心內部功能的開啟與否,這時候跟所搭配的顯卡驅動程式有很大的關係,雖然截至目前為止針對繪圖卡部分,網路上有不少所謂以軟體修改的方式,讓一般顯示卡驅動程式變成可以開啟繪圖卡功能,這種做法往往可能在單一的繪圖運算測試上會看到效能差異,但當實際應用在工作程式端的時候,結果還是不變,畢竟應用軟體所需要的複雜工作並不像模擬情境一樣,使用簡單的修改便可全部套用,因此天生背負著不同使命的顯示卡與繪圖卡之間的差異也就很明確了,通常一款時下最高檔的顯示卡可能了不起一萬至一萬五台幣,而進階的繪圖卡常常都會突破六位數的價碼;主流的顯示卡可以為一般電腦玩家所能接受價位以及需求性所設計,而繪圖卡的定義便很明顯的指向專業/商業所必備的生產工具層面上。

  這兩年繪圖處理器在技術上有許多突破,所能支援的技術也較過去更為廣泛,其中最為玩家津津樂道不外乎是NVIDIA的CUDA技術,支援這項技術的 GPGPU (General-purpose computing on graphics processing unit),聽起來又臭又長,其所扮演的角色,已經從以往單純處理影像繪圖的工作,擴展到也能平行處理許多原本需要仰賴CPU運算的工作,這項技術發展不僅讓GPU更多工,也讓顯示卡/繪圖卡更能夠滿足不同族群使用者的需求。


Quadro FX系列比較表

  NVIDIA目前在市面上的顯示卡,除了最令人耳熟能詳的GTX 260或主流的9800GTX之外,在高階顯卡部分也尚有GTX 295 / 285、以及C/P值頗被看好的GTX 275,相信許多電腦玩家對於這些顯卡的效能定位都相當熟悉,不過相對定位為專業繪圖用的Quadro系列繪圖卡可能就比較不像顯卡那樣熱門了,畢竟使用族群不同。

Quadro系列繪圖卡,十周年慶全新上線

  從1999年NVIDIA推出了桌上型電腦繪圖解決方案-Quadro FX首款系列後,繪圖卡的層級分類大致上也是分為入門、主流、進階、頂級等這些區段,這十年間經過不斷的研發改進,一直到2007-2008年的CUDA 技術誕生,Quadro也達到了GPU HPC高效能運算的境界,以往需要許多台電腦串聯運算的工作,現在只要一張繪圖卡便可完成,不僅如此,其他像是HD-SDI高解析度畫面輸出、互動式 GPU Ray Tracer、Transparent GPU顯示縮放等也紛紛加入支援,而繪圖記憶體也上達4GB之多。


Quadro FX系列規格比較表

  而今年適逢Quadro誕生十周年之際,NVIDIA也同時新推出了完整的繪圖卡產品線,大致的層級可分類為:入門款的Quadro FX 380 / 580,主流中階的Quadro FX 1800,高階的Quadro FX 3800 / 4800,以及頂級的Quadro FX 5800。而今天要帶各位玩家來看到的就是高階系列的Quadro FX 3800,在接下來的內容中,將會針對這款繪圖卡做基本的構成概要解說,以及效能測試上的比較分析,讓使用者能夠更了解繪圖卡的功能與差異性。

  Quadro FX 3800在外觀規格上最大的特色應該就是他雖身為一款高階繪圖卡,但卻只需要單槽PCI的規格,與他的前一代Quadro FX 3700一樣使用薄版散熱器,但是流處理器從原先的112個增加至192個,記憶體也升級為1GB GDDR3的顯示記憶體,另外主要的影像輸出也從雙DVI-I,變成了雙DisplayPort+1個DVI-I,如此的介面升級,也很明顯的代表他可以支援多重作業系統的SLI多螢幕顯示。

  多重作業系統SLI是Quadro FX 3800的一項全新技術,他可使用一顆GPU來同時驅動多重作業系統,虛擬工作站軟體可讓主機與子機的不同的作業系統同時得到全速的3D效能。多重作業系統的技術可讓平行處理的工作站主機,將多顆GPU的運算能力整合到每個作業系統中,讓使用者能更有效率的運用繪圖卡的效能,並且節省硬體裝修的成本與時間,長時間下來更能節省電費以及減少碳排放量。


Quadro FX 3800


Quadro FX 3800內部規格技術


  Quadro FX 3800單顆GPU最高可支援到32X的反鋸齒多重採樣,同時也可以透過加裝的SDI卡,輸出8-bit, 10-bit, 12-bit未經壓縮的影像至傳播用顯示器,可用做專業影片編輯處理,並且可將電腦圖形與實況錄像做即時的結合。Quadro FX 3800也支援專業四重緩衝stereo立體影像,藉由一個3-pin stereo連接頭,直接來連接支援stereo的顯示器與眼鏡。

  當然Quadro FX 3800除了支援OpenGL 3.0和DirectX 10之外,現階段NVIDIA顯卡最重要的一項技術還是CUDA架構的平行處理運算,CUDA架構的設計可用來支援標準規格的C語言,以及API指令集例如OpenCL和DirectX Compute,當支援平行運算的程式開始運行時,CUDA技術便能有效的將上述指令集的運算交給GPU來執行,而使CPU更能集中在序列處理的工作上,互相分工,提高整體效能。



Quadro FX 3800規格表

  首先來看一下Quadro FX 3800的基本規格吧,核心的部分總共有192個平行運算處理器,記憶體的部分是256-bit 1GB的GDDR3繪圖記憶體,頻寬為51.2 GB/s,可輸出的色彩位元數為30-bit RGB (10-bit per channel),可支援的輸出連接埠包括2個DisplayPort以及1個DVI-I數位輸出,總耗電量為108W,算是滿低的。


單槽PCI散熱風扇

  可以看到散熱器的設計與平常習慣的顯示卡的造型不一樣,沒有厚重的塑膠殼,也沒有巨型渦輪風扇,表面鑲附著一片素雅的髮絲紋鋼板,在繪圖卡的上方與尾端分別有兩個出風口,讓氣流完整貫穿整個卡板,加強散熱功效,而當系統運作時,散熱器的風切噪音聲也相當低,讓工作環境更為安靜且穩定。不過令人值得注意的是,由於此處採用的是單槽式薄型散熱器,加上廢熱出風口是在主機內,因此假如主機其他裝置太接近繪圖卡位置的話,可能會有連帶熱量滯留的情況發生,因此機殼的測板上可能需要加裝風扇,讓外部冷空氣向內吹拂,增進空氣流動。

  Quadro FX 3800的耗電量不高,這裡僅使用一個6-pin的電源供應即可提供強大的運算能力。至於外接的DisplayPort是由Video Electronics Standards Association (VESA)推行的數位視訊介面標準,為新一代影像傳輸埠的規格,他擁有10.8 Gbit/s 的頻寬,只需單條傳輸線即可支援2560x1600的高解析度顯示器,以及8B/10B資料傳輸,1080p的有效傳輸頻寬保證長度為5公尺,並同時支援內部與外部連結,能夠使電腦製造商因此降低成本。使用時搭配具有DisplayPort的顯示器,例如Dell的UltraSharp系列,更能夠完整的發揮其影像輸出效能。除此之外Quadro FX 3800也提供了一個DVI-I傳輸埠,可支援dual-link DVI-D和模擬VGA輸出。


使用一個6-pin的電源供應


2個DisplayPort以及1個DVI-I數位輸出

  傳統顏色顯示為8-bit,三色RGB即為8-bit *3 = 24-bit,所謂8-bit代表每一色都有0到255的色階,因此顏色變化可從(0, 0, 0)到(255, 255, 255),也就是俗稱的16.5百萬種顏色;而新一代10-bit更為細膩,三色RGB擁有10-bit *3 = 30-bit的實力,在30-bit發揮下最多可顯示10.7億種顏色變化,豐富更多色彩的細節描寫。


支援DisplayPort的顯示器

  Quadro FX 3800的背板是以裸妝的方式設計,從背面的散熱器螺絲位置便可發現其處理器的尺寸不算小。整體的散熱風扇的設計相當平實,採用髮絲紋的表面鋼片,將散熱器完全拆解後,可以看到散熱器的底座為一體成形的合金鋼材鑄成,位於GPU處使用了導熱銅座與散熱銅管,連接到上方的扇狀散熱鰭片,使熱量能均勻的傳導散佈。


導熱銅座與散熱銅管

  雖然繪圖卡的散熱器是單槽設計,不過位於繪圖卡中央所採用的是NVIDIA面積最大的GT200系列繪圖處理器,die size約為575mm平方,是上一代FX 3700 G92的1.74倍。未採用較低製程的GPU,可降低繪圖卡的製作成本,但另一方面為了控制耗電量與發熱,Quadro FX 3800也讓原本GT200該有的總處理單元數減少了一些,使得整體的耗電量與熱量降低。


面積相當大的GPU

  Quadro FX 3800在PCB layout上也與一般顯卡較為不一樣,側邊有可以連接SDI的模組連接口,前方有DVI-I與雙DisplayPort,DisplayPort上方還墊有穩訊防震海綿墊。影像輸出的控制晶片為NVIO2-A2,DisplayPort的部分另有加入Analogix的ANX9805晶片。至於記憶體部分則是採用奇夢達的GDDR3記憶體顆粒,共有1GB的容量,可滿足許多專業領域的工作需求。


NVIO2-A2影像輸出控制晶片。GT200繪圖處理器



顯示卡與繪圖卡的差異


  顯示卡與繪圖卡到底差在哪裡?什麼時候需要用到繪圖卡?相信許多電腦玩家都有聽過CAD或DCC軟體,以及平面影像處理軟體,到底這些程式需要多高的硬體配備?一般來說,一台專業的繪圖設計用電腦,假如是要拿來使用Photoshop或Illustrator等這種平面設計的點陣/向量圖形編輯軟體的話,基本上是不太需要使用繪圖卡的運算能力的,此時使用一般顯示卡GPU的繪圖加速就可以了,至於像是CAD/DCC等設計軟體,則是屬於3D繪圖的領域,CAD全名為Computer Aided Design-電腦輔助設計,是工程製圖的幫手;CAD所能應用的範圍很廣,最初由於顯示晶片的運算效能有限,只能被限制在平面設計,後來硬體發展進步,現今CAD多用於立體製圖,讓設計更加符合真實呈現。


3ds max 2010 (圖片取自Autodesk官網)

  說到CAD一定會馬上讓人想到Autodesk公司出的AutoCAD,是為現今最廣為人知的工業標準3D製圖軟體,其他的主流工業3D製圖軟體尚有 Catia、Pro/ENGINEER、SolidWorks…等,而CAD也常跟衍生而出的CAM(Computer Aided Manufacturing-電腦輔助製造)、CAE(Computer Aided Engineering-電腦輔助工程)寫在一起。

  而DCC軟體的全名是Digital Content Creation-數位內容創作,這是另一個領域,可用於動畫、影片、遊戲...圖像繪製等,常見的處理軟體有3dsMax、Maya…等,目前也都被 Autodesk所收購,或是另一套重量級軟體Softimage XSI。如果使用者會用到上述CAD/DCC軟體,就要將專業繪圖卡列入選購考量中了。


SPECViewperf 3ds max測試畫面

  在瞭解了電腦應用程式的差異後,就要來進行實際的測試,因繪圖卡主要是用來執行CAD/DCC圖形設計軟體,所以重點會放在各軟體間的執行效能,包括 3ds Max、Catia、Ensight、Maya、Pro/ENGINEER、Solidworks...等,以SPECViewperf測試軟體來模擬。 SPECViewperf是一個專門模擬3D製圖建模軟體的程式,內部有模擬許多目前主流的繪圖軟體的測試項目,可來一一瞭解繪圖卡在這方面的效能。

  3ds max是一套開發3D圖形的專業軟體,十分受到動畫設計師的歡迎,不僅可用來設計電腦遊戲的動畫,亦可製作電影場景,可運行在Windows 32位元與64位元平台。測試時使用viewperf模擬3ds max的場景,這些場景由3ds max 3.1產生,共有14個狀況測試,分別模擬不同光源照射的程度,每個模型有2個光源點,最複雜的模型則有5到7個。

  CATIA是一套CAD/CAM的進階級軟體,由IBM與Dassault systems共同開發,用來設計機械零件圖,主要被應用在汽車、機車、飛機、航太、輪船...等相關產業。在測試時使用CATIA V5R12產生三個模型,第一個汽車模型超過200萬個頂點,其次的引擎模型與潛水艇模型則分別包含180萬與120萬個頂點,透過測試軟體執行有關材質、光源、點線...等改變,來檢視繪圖卡的效能表現。

  Pro/ENGINEER是一套CAD軟體,簡稱為Pro/E,與CATIA是競爭關係,主要用來繪製3D模型。測試時使用Pro/E 2001產生圖形,在測試過程中將會經歷兩個模型與三種render方式;在第一個賽車模型中,包含390到580萬個頂點,測試時使用 wireframe、hidden-line removal、shaded...等模式;第二個模型則最多到160萬個頂點,只使用hidden-line removal、shaded兩種模式。

  Maya是一套製作3D動畫的專業進階軟體,被廣泛運用在電視、電影、廣告、遊戲、動畫...等領域,在2005年時被開發3ds max的Autodesk公司收購。測試時以Maya 6.5產生場景,測試模型由NVIDIA提供,共有9道測試,其中第8個測試的模型包含高達2300萬個頂點。在這個測試裡,FieGL V8650於8AA時下降一些。

  SolidWorks是另一套3D的CAD軟體,用於機械設計、模具設計...等領域,更新頻率不像其他軟體那麼高。測試時使用SolidWorks 2004產生場景,在不同模式下共有8個測試。


Quadro FX 3800上機圖


GeForce GTX 275上機圖

  而除了Quadro FX 3800本身以外,測試項目中將還會選用一張3D加速顯示卡來一併搭配測試,GeForce GTX 275也算是目前NVIDIA高階顯卡之一,用來與FX 3800一起測試的主要目的在於比較兩者在不同應用軟體上的效能差異,讓使用者能進一步的了解顯示卡與繪圖卡的效能區分,看看遊戲卡是否能勝任繪圖部分的工作,又繪圖卡拿來跑遊戲會有什麼樣的結果。

  而為了讓測試數據更具有比較性的參考價值,這裡的測試平台將選用目前最新的軟硬體環境來運行。硬體的部分是以Intel Core i5 750為主要核心處理器,並使用ASUS P7P55D EVO的主機板來搭配,作業系統則選用Window 7來作為主要軟體測試環境。

  首先來看到這兩張卡在GPU-Z上面的資料。GTX 275的部分比較沒有問題,可以看到是使用55nm GT200的核心,搭配896MB的GDDR3記憶體,而FX 3800除了記憶體的資料外,其他有很多訊息都無法正確顯現出來。

  先以SPECViewperf來測試Quadro FX 3800和GTX 275的繪圖效能,在Composite模式底下Quadro FX 3800的表現果然不同凡響,貼圖張數最高超過上百張,最少也都有30張以上,而GTX 275的表現則不盡理想,許多都落在十幾張左右,兩者的貼圖張數相差懸殊,將結果製程表格圖示來比較,之間的差異就相當明顯。


Quadro FX 3800 - SPECViewperf測試數據


GeForce GTX 275 - SPECViewperf測試數據

  再來看到Composite 2 Thread雙線程運算模式下的測試數據,FX 3800在分數最高的執行程序SolidWork上有高達109.27的成績;而GTX 275成績最高的Maya只在37.31左右。


Quadro FX 3800 - SPECViewperf 2 Thread測試數據


GeForce GTX 275 - SPECViewperf 2 Thread測試數據

  由比較成績中可以看出,FX 3800不虧是為一張高階繪圖卡,所表現出來的效能甚至比之前的卡王都要來的好,而GTX 275雖也身為高階顯示卡,但運用在不同的地方,便無法發揮他的效能。

  儘管如此,除了針對3D繪圖所做的運算測試外,當然也要順便來比較一下兩者在遊戲加速上的效能差異。看看Quadro FX 3800繪圖卡是否能勝任3D遊戲加速的運算工作。

  測試的方式為使用最普遍的3DMark測試軟體來進行測試。在3DMark 06之下,1280x1024的解析度設定中,GTX 275得到了15674分的總成績,而Quadro FX 3800雖然沒有很搶眼的表現,但也有12665分。

  另外來看到3DMark Vantage,在Performance模式下,GTX 275得到了P13611分的成績,而Quadro FX 3800的分數則下降到P7351分。由此可得知,Quadro FX 3800畢竟在功能定位上還是主攻繪圖軟體的運算加速,雖然也能運行3D遊戲,但就流暢度而言,可能只有其價位十分之一的顯卡的表現。

專為桌上型繪圖工作所設計-Quadro FX 3800

  本文一開始便開宗明義地提及,繪圖卡與顯示卡的差異。而藉由一系列的測試,我們便可瞭解到,即便是一張最入門的繪圖卡,在CAD/DCC設計軟體的表現仍然優於頂級遊戲顯卡,而中低階顯卡的遊戲效能也很有可能比頂級繪圖卡要來的強,畢竟兩者在最初的定位上就有所不同。NVIDIA新一代的Quadro FX繪圖卡系列產品中,Quadro FX 3800被定位為高階繪圖卡的區段,足以應付大部分的繪圖需求,渲染成像的速度更快;對於繪圖工作者而言,時間就是金錢,繪圖卡就像是生產工具,工具的效能愈高、愈能減少生產的時間成本,製作3D繪圖,最常碰到的就是等待預覽影像的時間太久的問題,Quadro FX 3800能夠有效縮短等待的時間,甚至有很多運算可以說是即時的,適合專業人士使用,選一張適合自己的繪圖卡,能夠提高生產力,讓節省下來的時間有效運用在創作層面上。


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作者: torychien    時間: 2009-10-2 07:29 AM

原來顯示卡根繪圖卡還是有不一樣的地方唷~@@"

肛溫分享啦~XD
作者: steve09292001    時間: 2009-10-3 01:29 AM

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