重量级对决NVIDIAAMD专业显卡横评

重量级对决！NVIDIA/AMD专业显卡横评第1页：如何选择专业显卡？泡泡网显卡频道12月16日 一般玩家购买显卡通常都是用来玩3D游戏，不过显卡并非仅能用来娱乐，对于计算机辅助设计（CAD）和数字内容创建（DCC）人员来说，一块专业图形显卡可以帮助他们更有效率的完成工作。和普通显卡相比，专业图形卡的价格少则几千，动辄数万。仅从硬件架构上来看，消费级显卡和专业显卡并没有太大区别，无非是核心经过个手工挑选，并配备了更多的显存。专业图形处理用户需要的并不是很需要一颗很高频率的核心来进行数据填充和渲染计算，而是扎实的基本性能、丰富的拓展功能以及最关键的：驱动设置以及软件支持。专业显卡在诸如3DS Max、Maya、Softimage、AutoCAD和SolidWorks等专业图形软件中可以有着数倍于普通显卡的性能提升，而除了处理速度的提高之外，运行稳定性也大大增强，专业显卡在这些程序中出现错误的频率要大大低于普通显卡，同时强大的技术支持也保证了一旦出现问题，它们都会尽快被解决。专业显卡并不追求填充率和渲染速度，它们更多的工作是顶点计算和几何转换，在GPGPU程序接口比如CUDA、OpenCL、DirectCompute的支持下，它们的性能表现更为出色。总而言之，专业显卡的最大卖点就是软件和服务。那么，如何挑选一块专业显卡呢？国外著名网站CGchannel对今年的专业卡进行了一次全面测试及总结，对于专业计算机设计、数字内容创建用户来说绝对有参考价值，因为参测产品相对来说很全面，测试内容也极为丰富。对于看惯了普通卡跑3D游戏的朋友们来说，本次评测换了个口味，可以让读者更加了解GPU在其他领域中的性能。第2页：参测显卡：囊括高中低端产品和消费级市场一样，专业显卡市场的主要供应商依然是AMD和NVIDIA两家。本次测试中包括了2010年市场中主流产品：AMD ATI FirePro V3800/V4800/V5800/V7800/V8800，NVIDIA Quadro FX 3800/5800，新加入了4款今年的新品：AMD FirePro V5900/V7900；NVIDIA Quadro 2000/4000/5000/6000。这个阵容囊括了市售全部中端到高端级别的专业显卡型号。按照产品定位，参测显卡可分为三个级别，包括：入门级2款：AMD FirePro V3800、4800。NVIDIA在这个级别的产品包括Quadro 400/600，不过本次测试中并没有这两款型号的加入。NVIDIA Quadro 2000、AMD FirePro V5800/V5900主流级4款：其中NVIDIA Quadro 2000是今年上市的新品，拥有1GB GDDR5显存。128Bit显存位宽，最大带宽可达41.6GB/s。核心频率为625MHz，拥有192个CUDA核心。视频输出包括1个Dual-link DVI、2个DP接口，功耗62W。AMD方面的新品包括FirePro V5900，它在显存规格上相比前辈V5800翻了一倍：包括2GB GDDR5显存、256Bit位宽，64GB/s带宽。核心频率600MHz，拥有512个流处理器。输出包括1个Dual-lnk DVI和2个DP接口，功耗75W。而去年上市的主流产品包括FirePro V5800和Quadro FX3800。AMD FirePro V7800/8800、NVIDIA Quadro 4000/5000/FX5800高端级共5款：NVIDIA今年在高端产品中推出了两款新型号:Quadro4000、5000。Quadro 4000拥有2GB GDDR5显存、256Bit位宽、89.6GB/s带宽，核心频率475MHz，256个CUDA核心，输出为1个Dual-link DVI和2个DP，功耗142W。Quadro 5000则为2.5GB GDDR5显存，320Bit位宽、120GB/s带宽。核心频率513MHz，352个CUDA核心。输出接口同样为1个Dual-link DVI和2个DP。功耗为152W。AMD方面今年的新品为FirePro V7900，拥有2GB GDDR5显存、256Bit位宽、160GB/s带宽，核心频率725MHz、1280个流处理器。输出为4个DP接口，功耗150W。而老产品则包括FirePro V7800、V8800及Quadro FX 5800。NVIDIA Quadro 6000/FX5800旗舰级2款：NVIDIA的Quadro FX5800、6000。其中Quadro 6000为今年推出的新品，它拥有6GB GDDR5显存、384Bit位宽、144GB/s带宽。核心频率574MHz、448个CUDA核心、输出为1个Dual-link DVI和2个DP，功耗204W。AMD方面这个级别的产品为FirePro V9800，但是由于测试者没有这款产品，很遗憾未能参与评测。本次参测的全部产品参数如下：第3页：特性解析：DP接口、多屏的重要性继续评测之前，我们先来看看专业卡一些重要特性、规格的意义所在。DisplayPort：DP接口正迅速称为专业图形卡的标配输出接口。它拥有如下优势：接头小巧、更好的信号稳定性、更高分辨率的支持。不过不是所有人都在使用DP接口的显示器，因此DP to DVI转接器是很有必要的。但是这就需要额外购买，DP to Single-link DVI转接器的价格还不算贵，但是当你使用30寸显示器的时候，高分辨率下必须使用Dual-link DVI输入。那么，如果需要使用DP输出如2560x1600分辨率的信号到只有DVI接口的显示器，就需要购买内置芯片的主动式转接器，除了价格昂贵之外，还需要额外占用一个USB接口来提供所需电力。虽然麻烦多多，但是在工业应用中DP接口可以提供诸如30bit颜色、AMD Eyefinity多屏支持等技术，让一块显卡可以支持最多达6台显示器。多屏输出是一项很强大的技术。Eyefinity是一个很好的功能，我认为NVIDIA应该效仿这项技术并应用到自己的产品中。V4800、V5800、V5900和V7800可以通过1个Dual-link DVI和2个DP输出支持3个2560x1600分辨率的显示器，而V7900、V8800可以支持4个，V9800可以支持6个，并且可以在3x2的显示器排列下支持到7680x3200的分辨率。当你需要使用多台显示器的时候，如果只有NVIDIA显卡，那么就需要安装多张Quadro显卡来支持，每张显卡仅能支持两台显示器，这还需要额外的电源供给，增加了一次性投入和使用成本。那么用户是否需要很多台显示器呢?笔者现在就使用了3到4台显示器，可以说，一旦你尝试过，就不再想用回2台了。举个例子，如果你有2台30寸显示器和一台22寸显示器以及一个WACOM Cintiq平板，你可以在一台显示器上使用3DS MAX或Maya软件，另一台打开PhotoShop，在Cintiq平板上运行ZBrush或Mudbox，最后还可以在那台22寸显示器上打开浏览器随时查看资料。不需要按Alt+Tab切换，不需要堆叠多个串口，你同时就可以看到所有内容。但是如果你想要在NVIDIA显卡上实现同样的效果，就得要买更多的卡，占用更多的PCI-E x16槽位，高端显卡的功耗更是会导致你的电源成本要成倍的增加。如果钱不是问题，你甚至可以买4块V9800显卡，Win 7系统下最多可以支持24台显示器。那么你可以在多屏环境下进行极有效率并且舒适的工作。第4页：通用计算：引导未来发展的技术在查看测试结果之前，我们再最后看看GPGPU计算。所谓GPGPU计算是指通过显卡的GPU来做为主要处理器完成系统所需执行的计算任务。这项技术拥有令人兴奋的潜力，我们现在看到的应用仅仅是这项技术的初级成果。这也是专业显卡最重要的价值。专业卡上拥有更高的显存容量，可以进行更多的估算执行。除非任务可以在存储器上完整的执行，否则数据必须要在显存和系统之间交换，这会使得计算过程变慢。举个例子来说明，在目前的光线追踪计算中，完整的3D场景需要通过显存来协助处理器进行渲染，如果场景太大，那么GPU就会忽略渲染，转而让CPU进行处理，这样会大大增加渲染时间。而2-6GB的超大显存容量可以让专业显卡进行渲染时更加得心应手，大大提高效率。目前有两种主要的GPU计算程序接口（API）：CUDA和OpenCL。OpenCL是一种开放标准，NVIDIA和AMD都支持这一规范，而CUDA是NVIDIA独有的技术，只有NVIDIA的产品能够支持。NVIDIA是首家开始推行GPU通用计算并研发出完整技术的硬件制造商，在2006年，首个采用统一渲染单元的革命性GPU架构：G80诞生了，这款产品就是经典的GeForce 8800GTX。这种技术上的领先导致早期大量的程序支持CUDA而不兼容OpenCL。从一个专业技术人员的角度出发，原作者更希望看到OpenCL更加成熟，对于开发人员来说，拥有一个统一的工业标准肯定要比有多个API接口要好。在渲染工作中，有很多应用可以使用GPU来加速运算，无论是基于CUDA还是OpenCL。比如基于CUDA的Mental imagesiray，Arion随机控制，Refractive Software的Octane Render软件，支持OpenCL的Glare Technologies Indigo Renderer, Chaos Groups V-Ray RT和Art And Animation Studio的 FurryBall 渲染器。GPU加速在一些开源软件比如LuxRender、cebass finalRender 4也将获得支持，相信都会在OpenCL下良好运行。目前可以免费使用的软件有StudioGPU的MachStudio Pro，一款同时兼容CUDA和在DirectX支持下OpenCL的软件。这是一款原作者极力推荐的软件，由于它完全免费，导致其入不敷出已经破产，但是依然可以下载并使用它。然而，目前在计算机绘图工业领域中，对于GPU加速计算有着两种态度。一些工作室认同GPU加速技术，认为它可以很好的进行运算工作并大力支持；同时还有一部分人认为GPU渲染在输出品质上无法与CPU处理相比。一种比较折中的做法是由GPU进行单独的视觉预览或特殊工作，最终处理工作保留并交由CPU进行。一个典型的例子就是Sony Pictures Imageworks，由GPU进行渲染、实现和效果，CPU进行后处理。第5页：测试平台及测试项目说明本次测试的系统为HP Z800工作站。它配备了双路32纳米六核至强处理器，主频为3.33GHz。运行与Windows 7 64位系统，拥有18GB DDR3内存，装备了15000转的希捷SAS硬盘，提供了极为强大的性能。显示器为两台30吋屏幕，原生分辨率为2560x1600，合并后桌面分辨率为5120x1600。软件方面，本次测试中使用到的程序包括Autodesk 3DS MAX 2012、Maya 2012、Softimage 2012和Mudbox 2012，以及NewTeks LightWave 10。还使用了一些多应用测试工具包括Luxologys Modo 501和Maxons Cinema 4D，Maxons Cinebench综合测试工具，The Foundrys Mari,mental imagesiray，Art And Animation Studios FurryBall renderer， StudioGPUs Mach Studio Pro。除非另有说明，测试成绩单位为帧率，进行几何计算或纹理细节处理测试所用的图片为图中所示。每款产品的测试中会去掉最低和最高成绩后取平均值。抱歉的是，所有测试图片为专用，并不开放下载。当然如果你想比较自己系统的性能，同样我也进行了Cinebench的综合测试工具，这是一个开放的软件。第6页：测试项目：Maya 2012Maya 2012是Autodesk推出的三款主要3D建模、动画和渲染软件之一。它基于OpenGL接口开发并且为其进行了重度优化。测试中，FirePro的性能要更好一些，除了旗舰级的Quadro 6000之外，其余产品中FirePro系列显卡要表现的更好。其中V5900、V7900的驱动针对Maya有特别优化，则测试中也得以体现。三项测试的平均成绩最终排名如下：Quadro 6000FirePro V7900FirePro V5900FirePro V8800FirePro V7800Quadro 5000FirePro V5800FirePro V4800Quadro 4000Quadro FX 5800Quadro 2000Quadro FX 3800FirePro V3800第7页：测试项目：3DS Max 20123DS MAX是Autodesk旗下另一款建模、动画、渲染工具。这款软件也是本次测试中唯一给用户提供了三种显示模式的软件，包括Nitrous模式、DirectX模式和OpenGL模式。如果AMD和NVIDIA推出自己的优化驱动，那么将拥有第四种模式。本次测试选择了Nitrous模式进行。3DS MAX测试中NVIDIA Quadro系列显卡性能稍稍领先。第8页：测试项目：Softimage 2012Autodesk的最后一款软件。和Maya一样，这款软件基于OpenGL，不过相比其他软件，这款软件的运行速度要快很多，并且没有任何质量损失。最终性能排名如下：FirePro V8800FirePro V5900FirePro V7800FirePro V5800FirePro V4800Quadro 6000Quadro 5000Quadro 4000Quadro FX 5800Quadro 2000Quadro FX 3800FirePro V3800第9页：测试项目：Mudbox 2012Mudbox是一款和Maya、Softimage类似的软件，容样使用OpenGL技术。不过和其他程序不同，Mudbox工作时建立了超多数量的多边形，一个普通场景也要拥有800万个或更高。一款典型应用中多边形数量也在2-5百万之间。所以，这款软件对高显存容量很敏感，专业卡可以发挥其作用。在此，笔者还要说明一些为什么没有选择ZBrush进行测试。原因很简单：与Mudbox会依赖显卡进行计算不同，ZBrush完全使用CPU机型计算，而显卡对于性能的影响非常小。测试进行了两种模式，一种是处理时间，一种是软件相应速度。可以看到，对于512MB和1GB显存的显卡来说，3千多万个多边形是难以消化的，性能会严重降低。因此一些中低端显卡将不能很好的完成工作。第10页：测试项目：LightWave 10LightWave 10是一款老牌3D软件，广泛用于广播的视觉效果。依然是基于OpenGL APU的程序。性能排序如下：FirePro V7900FirePro V5900Quadro 6000FirePro V8800, V7800 (tied)Quadro 5000, FirePro V5800 (tied)Quadro 2000Quadro 4000, FX 5800, FirePro V4800 (tied)Quadro FX 3800FirePro V3800第11页：测试项目：Mari 1.3v2Mari是一款新推出的3D纹理染色程序，有点类似于Maxons BodyPaint 3D。这款软件最初由Weta制作，现在已经被The Foundry收购。它采用大量多边形计算来为3D模型上色，使用极高分辨率的纹理进行填充，最高可达32768x32768分辨率、数百万个多边形的纹理模型。这也使得Quadro 6000/5000这两款显卡很受用，这款软件对显存的最低要求为1GB，而使用中即使1.5GB的显存也会迅速被高分辨率材质填满。目前为止，Mari是一款NVIDIA专用软件，只能在NVIDIA的显卡上运行。看到没有，Quadro 200由于显存不足一运行就崩溃了。第12页：综合性测试接下来是一组多应用测试，使用一个模型通过不同程序和运行模式来对比。这个模型有760万个多边形，使用了以下模式：3ds Max: Nitrous viewport, realistic shading modeMAYA: Viewport 2.0, shaded and textured with ambient occlusion enabledSoftimage: shaded and textured modemodo: Advanced OpenGL, shaded modeCinema 4D: Enhanced OpenGL, shaded modeLightWave: shaded and textured mode需要说明的是，由于不同软件的工作方式、处理过程有所区别，这项测试仅为体现不同硬件之间的性能差异，并不能作为不同软件之间的性能差别参考。第13页：测试项目：CineBench R11.5这款软件不必多介绍了吧？CPU渲染性能必备测试工具之一，不过此次测试中会使用其中的OpenGL测试功能。测试结果，N卡占优：Quadro 5000Quadro 6000FirePro V7900Quadro 4000FirePro V8800FirePro V7800Quadro FX 5800FirePro V5800FirePro V4800Quadro FX 3800FirePro V5900Quadro 2000FirePro V3800第14页：测试项目：渲染工具最后一项测试是渲染测试工具。目前相关测试还很少，不过未来基于GPGPU计算的程序将会越来越多。首先是iray，这是一个基于3DS MAX中的渲染组建，目前仅支持CUDA。使用A卡的话将会由CPU来完成运算。可以看到哪怕是最入门Quadro显卡也可以提供比双路六核CPU还要好的性能。而顶级的Quadro 6000处理时间仅需CPU的1/3。要知道测试系统中使用了12核心的3.33GHz处理器，这已经是非常顶级的处理器了。接下来是FurryBall测试。这是一款基于OpenCL的软冉工具。在Maya下运行的一款组件。对于这款软件来说，影响性能最至关重要的因素是显存容量。NVIDIA Quadro系列显卡的性能要更好。FirePro中的V3800在运行时崩溃，无法完成测试。MachStudio Pro在CG工业领域内是一个新面孔，它革命性的首先在后处理中使用了GPU运算。这款软件没有使用OpenCL或是CUDA、DirectCompute，而是基于DirectX设计了一套程序，以让GPU可以参