NVIDIA Quadro FX 5600 и NVIDIA Quadro FX 4600: новые лидеры в профессиональной графике

Автор: Gavric
Дата: 14.09.2007
Все фото статьи

Введение


Основная масса статей, появляющихся на нашем сайте в разделе «Видеокарты» так или иначе связана с игровыми графическими картами. Их обзоры интересуют основную массу наших читателей в первую очередь. Однако рынок графических ускорителей игровыми картами отнюдь не ограничивается. Существует и другой, параллельно развивающийся класс видеокарт, нацеленных на использование не игроками, а профессионалами. Это – так называемые профессиональные графические карты, предназначенные для использования в системах трёхмерного моделирования и автоматизированного проектирования. Про такие продукты мы пишем не часто: профессионалы в большинстве своём основывают свой выбор не столько на тестах производительности, сколько на других критериях. Например, на рекомендациях разработчиков программного обеспечения, на заявленных возможностях или даже на личном опыте. Тем не менее, мы по возможности стараемся не забывать профессиональные ускорители, выдавая время от времени их обзоры. К счастью, новинки на этом рынке появляются не так уж часто, а их выход приурочен обычно к разработке тем или иным производителем новой архитектуры GPU.

Вот и на этот раз, очередное погружение в мир профессиональных видеокарт связано с появлением в широкой продаже относительно новых ускорителей для профессионалов NVIDIA Quadro FX 5600 и Quadro FX 4600, которые были анонсированы компанией в марте. Эти видеокарты, подобно платам семейства GeForce 8800, основываются на графических чипах с архитектурой G80 со 128 потоковыми процессорами. Рассмотрению возможностей этой пары новых профессиональных видеокарт мы и займёмся сегодня.

Кому нужна профессиональная графика?


Действительно, на первый взгляд профессиональные решения распространены достаточно слабо. Их высокая стоимость, достигающая нескольких тысяч долларов за одну видеокарту, и отсутствие понятных для большинства преимуществ отпугивает от профессиональных решений даже искушённых пользователей. Тем не менее, рынок профессиональных ускорителей не просто продолжает своё существование, но и на протяжении нескольких последних лет демонстрирует стойкую тенденцию к своему увеличению.

Профессиональные видеоускорители, как правило, используются в высокопроизводительных графических рабочих станциях, применяемых в совершенно различных отраслях. Надо заметить, что обобщённое понятие «профессиональных графических решений» не даёт однозначной характеристики продукта. Фактически, главным признаком профессиональности может служить лишь чёткая направленность продукта на использование в каких-либо специализированных приложениях для высококвалифицированных специалистов. Поэтому, к числу профессиональных легко могут быть отнесены как рассматриваемые в этой статье высокоскоростные 3D ускорители, нацеленные на ускорение работы в приложениях для создания цифрового контента, трёхмерного моделирования или САПР, так и 2D ускорители, которые могут применяться на телевидении, в приложениях для нелинейного видеомонтажа, или же в биржевых системах. Впрочем, 2D видеокарты с технологической точки зрения малоинтересны, поэтому про них мы обычно и не пишем.

В представлении обывателя основное различие между 3D программами для игр и для работы состоит в первую очередь в используемом ими API. Так, большинство игровых приложений работают через DirectX, в то время как профессиональные приложения для трёхмерного моделирования и САПР используют преимущественно OpenGL. Но, в то же время существуют и OpenGL игры, например, тот же Quake4. Однако количество FPS в этой игре совершенно не коррелирует со скоростью работы профессиональных приложений, что говорит о глубинных различиях между игровыми и профессиональными приложениями. Топовые игровые видеокарты, влёгкую справляющиеся с обеспечением хорошей играбельности в Quake4 и других OpenGL играх при максимальном уровне качества, могут оказаться совершенно бессильны при задействовании своих мощностей в 3ds max, Maya, Lightwave или AutoCAD. И проблема кроется не просто в использовании этими приложениями OpenGL API, а в том, что характер нагрузки, создаваемый профессиональными программами категорически отличается от игровой.

Как бы дико это не звучало, но сцены, строящиеся современными компьютерными играми, очень просты. По меркам профессиональных приложений они состоят из сравнительно небольшого количества полигонов, которые, ко всему прочему, мало изменяют своё взаимное расположение. Зрелищность же игровых программ достигается в первую очередь за счёт применения красочных текстур и использования различных эффектов, в том числе шейдерных.

Профессиональные приложения создают на видеоускорители нагрузку совершенно иного рода. Сцены, используемые 3D дизайнерами и инженерами, обычно включают число полигонов, большее на один-два, а то и на три порядка. Однако при этом в профессиональных приложениях практически не используются различные эффекты и даже текстурирование. Профессионалы охотнее пользуются каркасными моделями или затенением по Гуро, возлагая построение «полноценной» картинки лишь на этап финального рендеринга, который выполняется исключительно силами центрального процессора и совершенно не зависит от видеокарты. И, кроме того, в профессиональных приложениях достаточно высокие требования возлагаются на геометрическую производительность видеоакселератора, которая активно задействуется при деформациях объектов, часто используемых специалистами в процессе работы.

Таким образом, ключевым параметром для профессиональных видеокарт является геометрическая производительность GPU, в то время как для игровых карт наиболее важными характеристиками следует считать как скорость текстурирования, так и быстродействие шейдерных блоков. Плюс к этому, в профессиональных ускорителях нередко можно встретить аппаратную поддержку сглаживания линий, а также другие подобные функции для улучшения отображения 3D моделей, которые в игровых картах отсутствует за ненадобностью.

Дополнительной особенностью профессиональных решений следует считать специализированные OpenGL драйверы, оптимизированные для работы в программных продуктах соответствующего уровня. Профессиональные видеоадаптеры призваны решать достаточно узкоспециализированные задачи, что позволяет применять несколько иные подходы при разработке драйверов. В этом случае на первый план ставится не только быстродействие при работе с полигональными моделями, но и их безупречное отображение.

Другими словами, дизайнеру, 3D-художнику или аниматору очень важно видеть на экране правильную картинку, построенную без каких-либо упущений или упрощений, имеющих место в играх для поддержания приемлемого уровня FPS. Тот есть, драйвера для профессиональных карт никогда не приносят качество в жертву скорости – в этом их принципиальное отличие от драйверов для игровых 3D ускорителей. Ну и, кроме того, профессиональные аппаратные и программные решения производителей видеокарт проходят сертификацию у разработчиков 3D пакетов с тем, чтобы гарантировать безупречную работу видеоускорителей с этими программными продуктами.

Таким образом, профессиональные графические акселераторы могут даже рассматриваться как единый программно-аппаратный комплекс, в который помимо собственно видеокарты входит и специально оптимизированный под конкретные приложения OpenGL драйвер, что подтверждается и гарантируется разработчиками 3D программного обеспечения для специалистов.

Помимо вышесказанного, современные профессиональные видеоускорители получили и ещё ряд возможностей, не имеющих аналогов в игровых картах. Большинство современных профессиональных видеокарт, в особенности относящихся к верхней ценовой категории, оборудуются несколько отличающимся от привычного набором выводов. В первую очередь следует заметить, что DVI порты на профессиональных картах зачастую поддерживают технологию Dual-Link. Благодаря этой технологии такие профессиональные карты получают возможность поддержки 9-мегапиксельных мониторов с гигантским разрешением 3840x2400. Во-вторых, достаточно часто на графических картах для профессионалов устанавливается дополнительный стерео-выход, предназначающийся для подключения стереоочков, которые в игровых применениях распространения так и не получили.

Также, немаловажным следует считать реализацию в последних поколениях профессиональных ускорителей технологий GenLock и FrameLock. Первая предназначена для синхронизации выдаваемого картой видеосигнала с внешним источником, что активно используется в видеотрансляционных приложениях. Вторая же реализует принципы кластерной визуализации, позволяя взаимно синхронизировать каналы от множества рабочих станций и создать большой виртуальный дисплей, управляемый, для наращивания производительности, кластером из множества систем.

После знакомства с предназначением и общими особенностями профессиональной графики, самое время обратить внимание на главных героев сегодняшнего обзора – карты NVIDIA Quadro FX 5600 и Quadro FX 4600.

NVIDIA Quadro FX 4600


Несмотря на то, что цифровой индекс модели у Quadro FX 4600 не столь велик – этот видеоакселератор наряду с Quadro FX 5600 относится производителем к высокопроизводительным решениям старшего уровня. Это и неудивительно, по своим формальным характеристикам Quadro FX 4600 близка к GeForce 8800 GTS. Собственно, она даже использует печатную плату аналогичного дизайна и длиной 229 мм.





В основе Quadro FX 4600 лежит производимый по 90-нм технологическому процессу чип G80, работающий на частоте 500/1200 МГц (частоты геометрического и шейдерного доменов). Соответственно, видеокартой поддерживается DirectX 10 и Shader Model 4.0. Как и в игровом аналоге, число потоковых процессоров у Quadro FX 4600 сокращено до 96. Соответственно, теоретическая скорость отрисовки у рассматриваемой карты составляет 250 млн. треугольников в секунду, а скорость заполнения сцены достигает 12 млрд. текселей в секунду.

Однако аналогия между Quadro FX 4600 и GeForce 8800 GTS не полная. Quadro FX 4600 в отличие от своей игровой родственницы оснащается 768 Мбайт GDDR3 SDRAM, что позволяет задействовать на плате полноценную 384-битную шину памяти. Память при этом работает на частоте 1400 МГц, обеспечивая пропускную способность 65,8 Гбайт в секунду.

Максимальное энергопотребление Quadro FX 4600 составляет 134 Вт, что позволяет плате обходиться лишь одним дополнительным 6-контактным разъёмом питания.

Система охлаждения Quadro FX 4600 позаимствована у игровых карт. Здесь применён стандартный двухслотовый кулер, состоящий из массивного алюминиевого основания, радиатора с тонкими рёбрами и тепловой трубкой, центробежного вентилятора и прозрачного кожуха. Этот кулер на деле показал свою эффективность и низкий уровень шума ещё в игровых картах, поэтому решение NVIDIA о его переносе в профессиональную серию удивления не вызывает.


На Quadro FX 4600 имеется вполне обычный для продуктов данного класса набор коннекторов: два DVI и один – стерео. Естественно, обоими DVI-выходами поддерживается технология Dual-Link, дающая возможность подключения двух панелей с разрешением вплоть до 2560x1600/60Hz.

Следует заметить, что ускоритель Quadro FX 4600 может похвастать и способность работы в режиме SLI, который поддерживается и аппаратно и в драйверах. Также, в теории, видеокарта имеют поддержку возможностей Genlock и Framelock (профессиональных технологий синхронизации изображения по внешнему источнику и кластерной визуализации), однако необходимая для их работы дочерняя карта NVIDIA Quadro G-Sync пока недоступна, хотя соответствующий коннектор в верхней части платы присутствует.


Полученный нами на тесты экземпляр NVIDIA Quadro FX 4600, был выпущен компанией PNY. Впрочем, никакого значения это не имеет, так как все профессиональные карты на чипах NVIDIA производятся на одном и том же предприятии.


Так что PNY несёт ответственность только за коробку и комплект поставки, в который кроме карты входит два переходника DVI – D-Sub и переходник для подключения питания к имеющемуся на плате шестиконтактному разъёму. Рекомендованная стоимость платы составляет 1995 долларов.

NVIDIA Quadro FX 5600


Самая же скоростная на сегодня профессиональная видеокарта – это Quadro FX 5600. Эта плата не только имеет повышенные частоты, но и обладает максимальным на сегодняшний день объёмом видеопамяти, составляющим 1536 Мбайт. Столь большим количеством памяти сегодня не может похвастать ни один из игровых акселераторов. Впрочем, такое положение дел вполне логично. Видеокарты с объёмом памяти 1 Гбайт также сначала появились в профессиональном рыночном сегменте.





Как уже стало очевидно, Quadro FX 5600 не имеет аналогов в игровом секторе. Плата имеет уникальную PCB и уникальный кулер, которые легко могут поразить впечатлительных пользователей своим размером. Дело в том, что Quadro FX 5600 – полноразмерная карта, её длина составляет 312 мм. К тому же, для большей устойчивости в корпусе она оснащена стальной направляющей на дальнем конце и усилена армирующей стальной планкой, проходящей по верхней грани.

Что же касается «начинки» видеокарты, то в основе Quadro FX 5600 применён тот же самый 90 нм чип G80, разогнанный на этот раз до частот 600/1350 МГц (частоты геометрического и шейдерного доменов). Таким образом, проводя аналогии с игровыми картами, можно говорить о том, что Quadro FX 5600 всё-таки несколько уступает в скорости процессора GeForce 8800 Ultra. Тем не менее, теоретическая производительность Quadro FX 5600 смотрится весьма достойно. Благодаря наличию полного набора из 128 потоковых процессоров карта способна отрисовывать 300 млн. треугольников в секунду и текстурировать 19,2 млрд. текселей в секунду. Естественно, при этом плата в полном объёме поддерживает DirectX 10 и соответствует требованиям Shader Model 4.

Установленные на плате 1,5 Гбайт GDDR3 видеопамяти тактуются на частоте 1600 МГц и используют стандартную для G80 384-битную шину. Соответственно, пиковая пропускная способность видеопамяти составляет 76,8 Гбайт в секунду.
Как и старшие игровые карты на базе процессора G80, Quadro FX 5600 выделяется сравнительно большим энергопотреблением, достигающим 171 Вт. Именно по этой причине плата оснащается двумя шестиконтактными разъёмами питания. Для отвода тепла от процессора и памяти Quadro FX 5600 использует воистину исполинский кулер, превышающий по своему размеру даже кулер от GeForce 8800 Ultra. Впрочем, никаких необычных решений в конструкции кулера не применено, он просто представляет собой «растянутый» кулер от Quadro FX 4600 с увеличенной длиной рёбер в радиаторе.


На Quadro FX 5600 установлен такой же набор разъемов, как и на Quadro FX 4600: два Dual-Link DVI и разъём для подключения стереоочков. Аналогично младшей модели, Quadro FX 5600 обладает поддержкой технологии SLI, на плате имеется соответствующий разъем. Также, на плате предусмотрен и разъём для включения карты NVIDIA Quadro G-Sync, реализующей Genlock и Framelock функциональность.


Комплектность топовой платы, также предоставленной нам также компанией PNY, совершенно обычна.


В коробке с видеокартой можно найти лишь руководство, диск с драйверами, два DVI – D-Sub переходника и два переходника для включения в плату кабелей питания. Рекомендованная цена на Quadro FX 5600 составляет при этом 2999 долларов.

Драйверы


Для своих карт серии Quadro компания предлагает специализированный пакет Forceware, похожий на соответствующие драйверы для игровых ускорителей. В пакет входит привычная контрольная панель, однако она предлагает профили не для игровых, а для профессиональных приложений.







Технические характеристики


Перед тем, как перейти к результатам тестов профессиональных новинок, осталось лишь свести воедино их технические характеристики. Это поможет правильной трактовке полученных на практике данных.


Описание тестовой системы


Новые профессиональные карты от NVIDIA, Quadro FX 5600 и Quadro FX 4600 мы в первую очередь решили сопоставить со старшей картой предыдущего поколения Quadro FX 5500 (её подробное исследование можно найти на нашем сайте в статье «Тестирование современных профессиональных видеоускорителей»). Кроме того, мы, естественно, захотели сравнить видеокарты NVIDIA с конкурирующими продуктами ATI/AMD. Но компания AMD оказалась не в состоянии предоставить нам свои новые недавно анонсированные решения ATI FireGL V8650 и ATI FireGL V7600. Поэтому, в рамках данного материала нам пришлось довольствоваться сравнением видеокарт NVIDIA с профессиональным акселератором предыдущего поколения ATI FireGL V7350, а обзор новой линейки FireGL отложить на перспективу.

Тестирование профессиональных видеокарт мы выполняли, используя собранную нами рабочую станцию, основанную на старшем четырёхъядерном процессоре от Intel, Intel Core 2 Extreme Q6850, работающем на частоте 3,0 ГГц, и оснащённую 2 Гбайтами оперативной памяти. В составе этой тестовой системы нами было использовано следующее оборудование:

Процессор: Intel Core 2 Extreme QX6850 (LGA775, 3,0GHz, 1333MHz FSB, 8MB L2, Kentsfield).
Материнская плата: ASUS Blitz Extreme (LGA775, Intel P35).
Память: 2048MB DDR3-1333 SDRAM (Kingston KHX11000D3LLK2/2G, 2 x 1024MB, 7-7-7-20);
Дисковая подсистема: Western Digital WD1500AHFD.
Блок питания: SilverStone SST-ST85ZF (850 Вт).
Монитор: Dell 2007WFP.
Операционная система: Windows XP Professional x64 edition SP1.

Графические карты:

AMD FireGL 7350;
NVIDIA Quadro FX 5600;
NVIDIA Quadro FX 5500;
NVIDIA Quadro FX 4600.

Тестирование выполнялась при настройках BIOS Setup материнских плат, установленных на максимальную производительность.
Драйверы, применяемые нами при тестировании профессиональных графических карт:

AMD FireGL Driver Version 8.391.2.1.1 for Windows XP Professional x64 Edition
NVIDIA ForceWare Driver Version 162.50;
NVIDIA MAXtreme Driver Version 9.00.01.


Тестирование видеокарт в профессиональных приложениях, если не указано иное, производилось в разрешении 1680x1050 с отключенным Vsync.

Производительность



SPECViewperf 10

В первую очередь мы решили обратиться к результатам главного теста для профессиональных графических карт SPECviewperf, у которого как раз вышла новая десятая версия. Несмотря на то, что SPECviewperf относится к синтетическим тестам, он является своеобразным эталоном в тех случаях, когда речь заходит о скорости видеокарт в задачах трёхмерного проектирования и моделирования. Принцип работы этого бенчмарка заключается в передаче графическому драйверу заранее сформированной последовательности OpenGL команд, характерных для тех или иных профессиональных приложений. Встроенные в тест скрипты моделирует работу пользователя в окнах проекции в следующих приложениях (в скобках приводятся названия соответствующих бенчмарков): 3ds max (3dsmax-04), CATIA (catia-02), EnSight (ensight-03), Maya (maya-02), Pro/ENGINEER (proe-04), SolidWorks (sw-02), UGS Teamcenter Visualization Mockup (tcvis-01) и UGS NX (ugnx-01) .









Полученные результаты вполне очевидны: карты нового поколения показывают более высокую скорость, нежели старые предложения AMD и NVIDIA. При этом NVIDIA Quadro FX 5600, обладающая более высокими тактовыми частотами, обгоняет NVIDIA Quadro FX 4600.

Новая версия SPECviewperf, помимо всего прочего, предоставляет возможности и для тестирования полноэкранного антиалиазинга. В финальном отчёте она сообщает данные о том, какой антиалиазинг применим в различных приложениях без ощутимого падения производительности.

NVIDIA Quadro FX 4600:



NVIDIA Quadro FX 5600:



Ещё один отчёт, предоставляемый SPECviewperf 10, позволяет судить о том, насколько хорошо масштабируется производительность видеоподсистемы при работе с многопоточным графическим контентом.

NVIDIA Quadro FX 4600:


NVIDIA Quadro FX 5600:


Помимо использования SPECviewperf 10, мы провели ряд бенчмарков профессиональных ускорителей в реальных пакетах для 3D моделирования при помощи тестовых скриптов семейства SPECapc.

3ds Max 9

Отличительной особенностью тестирования в 3d max 9 является использование не OpenGL, а DirectX. Именно этот API рекомендуется использовать с последними версиями этого популярного пакета 3D моделирования.



Новые видеокарты NVIDIA демонстрируют и здесь наивысшую производительность. При этом по шейдерной производительности побеждает NVIDIA Quadro FX 5600, что вполне логично, а вот по общему графическому индексу на первом месте оказывается NVIDIA Quadro FX 4600.

Более детализированные результаты теста производительности в 3ds max 9 дают возможность лучше «нащупать» сильные места новых профессиональных ускорителей NVIDIA.









Как видим, высокие частоты и большой объём видеопамяти NVIDIA Quadro FX 5600 не всегда дают возможность этой карте занимать первые места в тестах. Она интересна в первую очередь тем профессионалам, которым по специфике своей работы приходится сталкиваться с большими объёмами текстур. Во многих же других случаях NVIDIA Quadro FX 4600 может смотреться более привлекательным решением не только с точки зрения выгодного соотношения быстродействия и цены.

Maya 8.5


Хотя новые ускорители NVIDIA стали работать в Maya значительно быстрее, обогнать видеокарту ATI прошлого поколения по общему индексу им так и не удалось. Впрочем, о повсеместном проигрыше NVIDIA Quadro FX 4600 и NVIDIA Quadro FX 5600 говорить не следует: в некоторых случаях их производительность достаточно высока.





Заметим, что NVIDIA Quadro FX 4600 в этом приложении вновь зачастую смотрится лучше, чем NVIDIA Quadro FX 5600.

AutoCAD 2006




По результатам видно, что производительность старших профессиональных видеокарт NVIDIA, Quadro FX 4600 и Quadro FX 5600, упёрлась в мощность центрального процессора. Именно поэтому они показывают хотя и наивысший, но всё же одинаковый результат.

3DMark06

Хотя профессиональные ускорители практически никогда не используются для игр, мы решили добавить в наше тестирование результат игрового теста FutureMark 3DMark06. Дело в том, что в отличие от приложений для моделирования, этот бенчмарк как нельзя лучше может оценить вычислительные возможности GPU, используемые для обработки шейдеров.



Вот здесь-то и всплывает тот факт, что нагрузка, создаваемая играми, сильно отличается от нагрузки в профессиональных OpenGL задачах. Соотношение производительностей видеокарт в 3DMark06 совершенно иное, ибо для этого теста важны не столько скорость отрисовки треугольников и наложения на них текструр, сколько производительность при работе с шейдерами, которые в профессиональной графике практически не используются.

Энергопотребление

В этом разделе мы приводим измеренный нами уровень энергопотребления полных систем (без монитора), оснащённых различными профессиональными видеокартами. Измерения выполнялись во время прохождения теста 3dsmax-04 из пакета SPECviewperf 10.


Монстроидальная видеокарта NVIDIA Quadro FX 5600 оказалась самой прожорливой среди участников тестирования. NVIDIA Quadro FX 4600 значительно более экономична, но карты NVIDIA предыдущего поколения требовали ещё меньше энергии для своей работы.

Выводы


Как того и следовало ожидать, перевод компанией NVIDIA своих профессиональных графических карт на использование новых чипов семейства G80 подняло их производительность на более высокий уровень. Видеокарты NVIDIA Quadro FX 4600 и NVIDIA Quadro FX 5600 демонстрируют гораздо более высокую скорость при работе в профессиональных приложениях, нежели ускорители предыдущего поколения.

Что же касается напрашивающегося сравнения между собой NVIDIA Quadro FX 4600 и NVIDIA Quadro FX 5600, то первая видеокарта из этой пары произвела на нас очень благоприятное впечатление. Её производительности вполне хватает для работы во всех основных профессиональных пакетах, а в ряде случаев она обгоняет старшее решение. Кроме того, эта карта более экономична и не столь дорога, как NVIDIA Quadro FX 5600. Основной плюс NVIDIA Quadro FX 5600 же заключается отнюдь не в непревзойдённой производительности. Эта карта интересна для профессионалов в первую очередь наличием полутора гигабайт набортной памяти. Аналогичных решений нет ни в модельном ряду NVIDIA, ни у основного конкурента. Поэтому данный фактор делает её незаменимой в тех случаях, когда требуется быстрая работа с текстурами большого объёма.

К сожалению, мы пока не можем сравнить карты семейства Quadro с новинками, предлагаемыми AMD, но надеемся, что этот производитель предоставит нам свои перспективные профессиональные ускорители в ближайшее время. Именно тогда мы и сделаем окончательные выводы о соотношении сил на рынке профессиональной графики.