惠普Z800高端圖形工作站全測試
“為了保證軟件能充分發(fā)揮硬件的性能，并保持足夠的穩(wěn)定性，我們的開發(fā)部門有專門的人員負責(zé)測試和認證工作站、顯卡等硬件產(chǎn)品，類似的工作其他軟件廠商也都在進行。當(dāng)然，其他消費類產(chǎn)品也能運行，但未經(jīng)嚴格的功能測試，無法保證軟件全功能的穩(wěn)定運行。因此，建議用戶使用經(jīng)過認證的硬件平臺，可以避免不少運行過程中的麻煩。”在一次對Solidworks總部的拜訪中，該公司軟件開發(fā)人員這樣告訴筆者。
對于來自CAD/CAE等領(lǐng)域的專業(yè)用戶而言，死機、延遲甚至數(shù)據(jù)丟失時常有之。為了保證平臺的穩(wěn)定性，企業(yè)往往采用專業(yè)的圖形工作站進行關(guān)鍵領(lǐng)域的工作。
HP Z800就是圖形工作站中高端機型的典型代表。當(dāng)其閃亮登場之時，首先進入人們認知層的，不是其雙路至強所賦予的超強的計算能力，不是其高端Quadro專業(yè)顯卡所帶來的強大圖形性能，更不是其高速總線架構(gòu)、萬轉(zhuǎn)硬盤和ECC大容量內(nèi)存所構(gòu)成的高效能系統(tǒng)，而是其人性化的、高度模塊化的機箱結(jié)構(gòu)設(shè)計。憑借這種高度模塊化的設(shè)計，用戶可以靈活的、快速的拆卸(或者升級更換)配件，可以熱插拔部分非關(guān)鍵的配件。這種設(shè)計確實夠酷、夠炫，在工作站發(fā)展歷史上從未有一款類似的桌面級產(chǎn)品，HP Z800極大地方便了工作站用戶。
HP Z800工作站
但是，對于來自CAD/CAE等領(lǐng)域的專業(yè)圖形用戶而言，Z800的性能顯然更為重要。作為高端圖形工作站，他能否承擔(dān)重要的設(shè)計任務(wù)?他能否穩(wěn)定地應(yīng)付高強度的運算?他能否勝任大型的裝配設(shè)計?……這些是用戶最為關(guān)心的內(nèi)容。今天，我們就對HP Z800進行一次全面的測試，從圖形到計算，從CAD到CAE應(yīng)用，幫助用戶深入了解Z800強在何處?強到何種程度?
用于本次測試的惠普Z800圖形工作站配置如表所示。需要說明的是，這一配置仍然不是Z800的最高配置，根據(jù)不同的使用需求和應(yīng)用環(huán)境，還有很大的升級空間。例如，對于圖形需求更高的大規(guī)模數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用，顯卡可以換成更高的Quadro 6000或Quadro 5000/6000 SLI(甚至加裝Quadro Plex系統(tǒng))，或者內(nèi)存可以增加到128GB以上，以便適應(yīng)大數(shù)據(jù)量和密集計算環(huán)境。用于本次測試的Z800配置，是針對一般設(shè)計應(yīng)用環(huán)境的高級配置方案，可應(yīng)對絕大部分CAD應(yīng)用和一般性的CAE應(yīng)用。
處理器雙路六核心Intel Xeon X5660處理器，LGA1366，主頻2800MHz，支持TurboBoost技術(shù)，最大Turbo頻率3200MHz，帶有L3緩存12MB
內(nèi)存12GB(2GB×6)，ECC校驗內(nèi)存
顯卡NVIDIA Quadro 5000，352個CUDA并行處理核心，2.5GB顯存，顯存帶寬120GB/s
硬盤希捷300GB SAS硬盤，15000轉(zhuǎn)
操作系統(tǒng)及接口Windows7旗艦版64位，Microsoft DirectX 10/11，OpenGL#p#
強大的核心：雙路至強處理器
惠普Z800圖形工作站配置雙路處理器，總線程可以達到24個，多任務(wù)處理性能更強大。12MB L3 Cache可有效提升數(shù)據(jù)緩沖能力，解決因CPU計算能力太強而造成數(shù)據(jù)傳輸瓶頸的問題，直接提升整體系統(tǒng)的計算效率。32納米制程則帶來更低的能耗，環(huán)保意義重大。
新一代專業(yè)顯卡王者：Quadro 5000
以Quadro 5000的定位而言，這塊顯卡的性能應(yīng)該是專業(yè)CAD/DCC圖形領(lǐng)域新的王者。它提供了CUDA應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實和高清顯示方面的更多功能，從而擴展了Z800的應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用模式。
高效能專業(yè)存儲系統(tǒng)：萬轉(zhuǎn)硬盤和ECC內(nèi)存
通常工作站用戶往往比較重視顯卡和處理器，其實存儲系統(tǒng)是決定系統(tǒng)總體性能的關(guān)鍵之一。用戶經(jīng)常有這樣的體驗：載入一個大的裝配體時，硬盤狂響，而系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍;解算一個算題時，處理器占用接近100%，磁盤緩存大量占用，運行效率極度下降……類似的問題都是存儲系統(tǒng)效率不高的表現(xiàn)。惠普Z800為了改善存儲效率，使用了更高效的萬轉(zhuǎn)SAS硬盤，并內(nèi)置RAID控制芯片，可以組成RAID系統(tǒng)。在提高磁盤性能的同時，降低處理器占用率，提高數(shù)據(jù)冗余安全性。同時，Z800最高可以配置192GB的ECC內(nèi)存，最大程度的滿足單機圖形和計算任務(wù)性能需求。本測試樣機僅占用了部分內(nèi)存槽，安裝了24G內(nèi)存，對于CAD、CAE應(yīng)用而言夠用了。
專業(yè)應(yīng)用保障：專業(yè)ISV認證
專業(yè)ISV認證是品牌工作站所隱含的最大價值之一，因為這一點對于企業(yè)級產(chǎn)品確實非常重要。惠普工作站在產(chǎn)品研發(fā)階段就已經(jīng)開始與軟件商合作進行兼容性、穩(wěn)定性測試，惠普甚至?xí)蓪Ｈ诉M駐重點軟件商的研發(fā)部門，從而保證上市產(chǎn)品不存在兼容性和功能性方面的問題。據(jù)相關(guān)負責(zé)人透露，目前惠普工作站已經(jīng)進行的測試組合已超過2萬種。#p#
實用程序：大量增值應(yīng)用
購買品牌機的用戶都有這樣的經(jīng)驗，品牌機一般都隨機提供數(shù)款性能維護、系統(tǒng)維護或數(shù)據(jù)備份方面的軟件，從而提高硬件的易用性。惠普Z800圖形工作站也不例外。隨工作站提供的增值軟件包括了：可以共享系統(tǒng)桌面、開展設(shè)計協(xié)同的HP SkyRoom遠程協(xié)作軟件和HP Performance Advisor惠普性能調(diào)優(yōu)軟件。
圖 HP Performance Advisor軟件界面
圖 HP Performance Advisor軟件圖示化地顯示系統(tǒng)情況，并發(fā)現(xiàn)問題和提供解決方案
并行設(shè)計的硬手段：單臺工作站的虛擬化
在設(shè)計工作流程中，傳統(tǒng)的串行工作模式正變?yōu)椴⑿泄ぷ髂Ｊ剑拍钤O(shè)計、詳細設(shè)計、分析驗證等環(huán)節(jié)通過應(yīng)用集成、數(shù)據(jù)集成和流程改造等“軟手段”逐漸產(chǎn)生交叉，實現(xiàn)了多用戶、整個流程的并行。在硬件領(lǐng)域，為實現(xiàn)并行流程也提供了“硬手段”——單臺計算機的虛擬化，即一臺計算機可以虛擬化為多臺計算機，同時運行兩個甚至更多個任務(wù)，從而提高工作效率。
單臺計算機的虛擬化早已有之，但是，如果虛擬化缺乏強有力的處理器、內(nèi)存和總線系統(tǒng)支持，會明顯影響各個虛擬任務(wù)的運行效能，因而變得不那么實用。
現(xiàn)在，強大的HP Z800可以支持非常實用的虛擬化。HP Z800配合Parallels Workstation Extreme虛擬化軟件，用戶可以安裝多個操作系統(tǒng)，在不同操作系統(tǒng)內(nèi)同時運行多個應(yīng)用，而相互之間不會受到明顯的影響。例如，用戶可以在windows系統(tǒng)下運行CAD程序進行設(shè)計，同時在LINUX系統(tǒng)下運行CAE程序，兩者之間不互相影響。依靠虛擬化的硬手段，單個設(shè)計用戶的工作也變得并行起來，效率得到了進一步的提升。#p#
測試步驟和說明
本次應(yīng)用測試分為CAD和CAE兩個部分，CAD部分采用Pro/ENGINEER 野火5和SolidWorks 2011， CAE部分采用支持多核心、多線程的COSMOL軟件。在開始測試前，我們有幾點說明：
1. 在所有測試中，我們關(guān)閉了Quadro5000的垂直同步功能，這一功能在LCD盛行的今天，已經(jīng)用處不大了。
2. 在所有測試中，我們關(guān)閉了Quadro5000的ECC校驗功能，開啟ECC會占用幾百兆顯存。圖形用戶在使用過程中，完全可以關(guān)閉ECC功能。計算用戶也可以關(guān)閉ECC，除非應(yīng)用程序本身支持CUDA加速，同時是雙精度大規(guī)模計算，這種應(yīng)用大多由TESLA完成，單片Quadro應(yīng)用得很少。
3. 由于內(nèi)存較大，我們使用Windows7 64位系統(tǒng)。
4. 我們在測試前使用HP Performance Advisor進行了檢測，保證在測試前系統(tǒng)保持最佳運行狀態(tài)。
CAD測試
1，SolidWorks 2011測試
SolidWorks 2011是目前最新的版本，我們從SolidWorks社區(qū)中獲得了這個優(yōu)化后的鏟車模型(設(shè)定了材質(zhì)和光源等參數(shù))。這個新模型的文件尺寸總體在350MB左右。
圖: SolidWorks經(jīng)典模型, 加了材質(zhì)和光源
SolidWorks和惠普、NVIDIA是黃金合作伙伴，因此對惠普工作站和NVIDIA Quadro顯卡的支持一向非常得力。用戶可以登錄http://www.solidworks.com/sw/support/videocardtesting.html獲得最佳的經(jīng)過認證的驅(qū)動程序。
另外，利用Z800配置的Quadro顯卡的性能優(yōu)勢和功能特點，在SolidWorks系列軟件中可以采用RealView和全景抗鋸齒(FSAA)功能。RealView是從2006版本就已經(jīng)廣泛采用的圖形效果增強功能，只有用戶采用Quadro專業(yè)顯卡這類經(jīng)過官方認證的硬件才能開啟這一功能。而全景抗鋸齒(FSAA)功能是提高圖形真實感的關(guān)鍵技術(shù)之一(幾何圖形輪廓的鋸齒邊緣就會消失，模型的線條變得更加平滑、真實)。
利用Quadro 5000顯卡，配合RealView和全景抗鋸齒(FSAA)功能，SolidWorks2011顯示的3D模型的外觀、場景(材質(zhì)、紋理和環(huán)境)均具有極強的真實感。測試結(jié)果如下表所示：
Quadro 50002117流暢，在旋轉(zhuǎn)過程中模型得到完整顯示，開啟8X FSAA性能降低，但仍可流暢運行。
2，Pro/ENGINEER W5測試
Pro/ENGINEER Wildfire 5.0是目前國內(nèi)用戶群比較廣泛的三維CAD/CAM/CAE軟件，超過52%的Pro/ENGINEER用戶在使用這一版本。因此，我們在Pro/ENGINEER Wildfire 5.0平臺上測試惠普Z800圖形工作站。Pro/ENGINEER Wildfire 5.0對硬件的需求、特別是顯卡的需求大幅度提高，對工作站是個考驗。
圖:測試的賽車模型
測試選用經(jīng)典的賽車模型，常用于Pro/ENGINEER測試，在渲染狀態(tài)下應(yīng)該有390萬個到590萬個頂點，這對于顯卡是一種極大的壓力。測試結(jié)果如下表所示：
CAE測試部分，我們選用支持多線程、多核心且常用于單機PC系統(tǒng)的CAE應(yīng)用程序 COMSOL Multiphysics。作為功能比較全面的數(shù)值計算軟件，它的特點是多物理場的同時、同步耦合，這對于研究流體、流固耦合和電磁等問題非常重要。#p#
Z800解算時間(s)主觀感受
雙路六核心至強(計算開啟8線程)+24GB內(nèi)存22428解算過程穩(wěn)定、順利，開啟8線程后，24個核心(12個物理核心，雙線程)平均分擔(dān)任務(wù)，CPU峰值占有率不超過70%，平均占有率在40%左右，內(nèi)存峰值消耗不超過30%。運行任務(wù)的同期不影響其他工作。此類型、規(guī)模的任務(wù)非常適合惠普Z800這類高端工作站運行，快捷高效，而且不影響設(shè)計流程。
結(jié)論
通過多項測試，我們做如下建議：
在航空航天、汽車、機械(通用機械、工程機械、動力機械、重裝備等)等行業(yè)，經(jīng)常進行1000個零部件(含1000個)以上規(guī)模三維裝配設(shè)計的用戶，或經(jīng)常進行500—1000個零部件規(guī)模三維裝配設(shè)計、且模型特征較為復(fù)雜的用戶，建議使用惠普Z800。這部分用戶往往是CATIA、UGNX、Pro/E或Solidworks的用戶，惠普Z800已經(jīng)經(jīng)過了這些ISV的認證，可以穩(wěn)定、全面的執(zhí)行軟件各種功能。
在油氣勘探、氣象分析、地震研究等領(lǐng)域，由于需要處理的圖形數(shù)據(jù)量龐大，惠普Z800是很好的“入門級”選擇。如果計算規(guī)模進一步擴大，惠普Z800還可以升級顯卡、內(nèi)存、處理器系統(tǒng)，從而應(yīng)對更復(fù)雜的任務(wù)。
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