惠普Z(yǔ)800高端圖形工作站全測(cè)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(kāi)發(fā)部門有專門的人員負(fù)責(zé)測(cè)試和認(rèn)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(jìn)行。當(dāng)然，其他消費(fèi)類產(chǎn)品也能運(yùn)行，但未經(jīng)嚴(yán)格的功能測(cè)試，無(wú)法保證軟件全功能的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，建議用戶使用經(jīng)過(guò)認(rèn)證的硬件平臺(tái)，可以避免不少運(yùn)行過(guò)程中的麻煩。”在一次對(duì)Solidworks總部的拜訪中，該公司軟件開(kāi)發(fā)人員這樣告訴筆者。
對(duì)于來(lái)自CAD/CAE等領(lǐng)域的專業(yè)用戶而言，死機(jī)、延遲甚至數(shù)據(jù)丟失時(shí)常有之。為了保證平臺(tái)的穩(wěn)定性，企業(yè)往往采用專業(yè)的圖形工作站進(jìn)行關(guān)鍵領(lǐng)域的工作。
HP Z800就是圖形工作站中高端機(jī)型的典型代表。當(dāng)其閃亮登場(chǎng)之時(shí)，首先進(jìn)入人們認(rèn)知層的，不是其雙路至強(qiáng)所賦予的超強(qiáng)的計(jì)算能力，不是其高端Quadro專業(yè)顯卡所帶來(lái)的強(qiáng)大圖形性能，更不是其高速總線架構(gòu)、萬(wàn)轉(zhuǎn)硬盤和ECC大容量?jī)?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(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。憑借這種高度模塊化的設(shè)計(jì)，用戶可以靈活的、快速的拆卸(或者升級(jí)更換)配件，可以熱插拔部分非關(guān)鍵的配件。這種設(shè)計(jì)確實(shí)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(jí)產(chǎn)品，HP Z800極大地方便了工作站用戶。
HP Z800工作站
但是，對(duì)于來(lái)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(jì)任務(wù)?他能否穩(wěn)定地應(yīng)付高強(qiáng)度的運(yùn)算?他能否勝任大型的裝配設(shè)計(jì)?……這些是用戶最為關(guān)心的內(nèi)容。今天，我們就對(duì)HP Z800進(jìn)行一次全面的測(cè)試，從圖形到計(jì)算，從CAD到CAE應(yīng)用，幫助用戶深入了解Z800強(qiáng)在何處?強(qiáng)到何種程度?
用于本次測(cè)試的惠普Z(yǔ)800圖形工作站配置如表所示。需要說(shuō)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(jí)空間。例如，對(duì)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(jì)算環(huán)境。用于本次測(cè)試的Z800配置，是針對(duì)一般設(shè)計(jì)應(yīng)用環(huán)境的高級(jí)配置方案，可應(yīng)對(duì)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(yàn)內(nèi)存
顯卡NVIDIA Quadro 5000，352個(gè)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(qiáng)大的核心：雙路至強(qiáng)處理器
惠普Z(yǔ)800圖形工作站配置雙路處理器，總線程可以達(dá)到24個(gè)，多任務(wù)處理性能更強(qiáng)大。12MB L3 Cache可有效提升數(shù)據(jù)緩沖能力，解決因CPU計(jì)算能力太強(qiáng)而造成數(shù)據(jù)傳輸瓶頸的問(wèn)題，直接提升整體系統(tǒng)的計(jì)算效率。32納米制程則帶來(lái)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(shí)和高清顯示方面的更多功能，從而擴(kuò)展了Z800的應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用模式。
高效能專業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)：萬(wàn)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(shí)存儲(chǔ)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(yàn)：載入一個(gè)大的裝配體時(shí)，硬盤狂響，而系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍;解算一個(gè)算題時(shí)，處理器占用接近100%，磁盤緩存大量占用，運(yùn)行效率極度下降……類似的問(wèn)題都是存儲(chǔ)系統(tǒng)效率不高的表現(xiàn)?；萜語(yǔ)800為了改善存儲(chǔ)效率，使用了更高效的萬(wàn)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(shí)，降低處理器占用率，提高數(shù)據(jù)冗余安全性。同時(shí)，Z800最高可以配置192GB的ECC內(nèi)存，最大程度的滿足單機(jī)圖形和計(jì)算任務(wù)性能需求。本測(cè)試樣機(jī)僅占用了部分內(nèi)存槽，安裝了24G內(nèi)存，對(duì)于CAD、CAE應(yīng)用而言夠用了。
專業(yè)應(yīng)用保障：專業(yè)ISV認(rèn)證
專業(yè)ISV認(rèn)證是品牌工作站所隱含的最大價(jià)值之一，因?yàn)檫@一點(diǎn)對(duì)于企業(yè)級(jí)產(chǎn)品確實(shí)非常重要?；萜展ぷ髡驹诋a(chǎn)品研發(fā)階段就已經(jīng)開(kāi)始與軟件商合作進(jìn)行兼容性、穩(wěn)定性測(cè)試，惠普甚至?xí)蓪Ｈ诉M(jìn)駐重點(diǎn)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(wèn)題。據(jù)相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，目前惠普工作站已經(jīng)進(jìn)行的測(cè)試組合已超過(guò)2萬(wàn)種。#p#
實(shí)用程序：大量增值應(yīng)用
購(gòu)買品牌機(jī)的用戶都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，品牌機(jī)一般都隨機(jī)提供數(shù)款性能維護(hù)、系統(tǒng)維護(hù)或數(shù)據(jù)備份方面的軟件，從而提高硬件的易用性。惠普Z(yǔ)800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(kāi)展設(shè)計(jì)協(xié)同的HP SkyRoom遠(yuǎn)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(wèn)題和提供解決方案
并行設(shè)計(jì)的硬手段：?jiǎn)闻_(tái)工作站的虛擬化
在設(shè)計(jì)工作流程中，傳統(tǒng)的串行工作模式正變?yōu)椴⑿泄ぷ髂Ｊ?，概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析驗(yàn)證等環(huán)節(jié)通過(guò)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(shí)現(xiàn)了多用戶、整個(gè)流程的并行。在硬件領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)并行流程也提供了“硬手段”——單臺(tái)計(jì)算機(jī)的虛擬化，即一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以虛擬化為多臺(tái)計(jì)算機(jī)，同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)甚至更多個(gè)任務(wù)，從而提高工作效率。
單臺(tái)計(jì)算機(jī)的虛擬化早已有之，但是，如果虛擬化缺乏強(qiáng)有力的處理器、內(nèi)存和總線系統(tǒng)支持，會(huì)明顯影響各個(gè)虛擬任務(wù)的運(yùn)行效能，因而變得不那么實(shí)用。
現(xiàn)在，強(qiáng)大的HP Z800可以支持非常實(shí)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(gè)操作系統(tǒng)，在不同操作系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用，而相互之間不會(huì)受到明顯的影響。例如，用戶可以在windows系統(tǒng)下運(yùn)行CAD程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)在LINUX系統(tǒng)下運(yùn)行CAE程序，兩者之間不互相影響。依靠虛擬化的硬手段，單個(gè)設(shè)計(jì)用戶的工作也變得并行起來(lái)，效率得到了進(jìn)一步的提升。#p#
測(cè)試步驟和說(shuō)明
本次應(yīng)用測(cè)試分為CAD和CAE兩個(gè)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(kāi)始測(cè)試前，我們有幾點(diǎn)說(shuō)明：
1. 在所有測(cè)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(cè)試中，我們關(guān)閉了Quadro5000的ECC校驗(yàn)功能，開(kāi)啟ECC會(huì)占用幾百兆顯存。圖形用戶在使用過(guò)程中，完全可以關(guān)閉ECC功能。計(jì)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(shí)是雙精度大規(guī)模計(jì)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?cè)跍y(cè)試前使用HP Performance Advisor進(jìn)行了檢測(cè)，保證在測(cè)試前系統(tǒng)保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。
CAD測(cè)試
1，SolidWorks 2011測(cè)試
SolidWorks 2011是目前最新的版本，我們從SolidWorks社區(qū)中獲得了這個(gè)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(gè)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(duì)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(guò)認(rèn)證的驅(qū)動(dòng)程序。
另外，利用Z800配置的Quadro顯卡的性能優(yōu)勢(shì)和功能特點(diǎn)，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(qiáng)功能，只有用戶采用Quadro專業(yè)顯卡這類經(jīng)過(guò)官方認(rèn)證的硬件才能開(kāi)啟這一功能。而全景抗鋸齒(FSAA)功能是提高圖形真實(shí)感的關(guān)鍵技術(shù)之一(幾何圖形輪廓的鋸齒邊緣就會(huì)消失，模型的線條變得更加平滑、真實(shí))。
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(chǎng)景(材質(zhì)、紋理和環(huán)境)均具有極強(qiáng)的真實(shí)感。測(cè)試結(jié)果如下表所示：
Quadro 50002117流暢，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中模型得到完整顯示，開(kāi)啟8X FSAA性能降低，但仍可流暢運(yùn)行。
2，Pro/ENGINEER W5測(cè)試
Pro/ENGINEER Wildfire 5.0是目前國(guó)內(nèi)用戶群比較廣泛的三維CAD/CAM/CAE軟件，超過(guò)52%的Pro/ENGINEER用戶在使用這一版本。因此，我們?cè)赑ro/ENGINEER Wildfire 5.0平臺(tái)上測(cè)試惠普Z(yǔ)800圖形工作站。Pro/ENGINEER Wildfire 5.0對(duì)硬件的需求、特別是顯卡的需求大幅度提高，對(duì)工作站是個(gè)考驗(yàn)。
圖:測(cè)試的賽車模型
測(cè)試選用經(jīng)典的賽車模型，常用于Pro/ENGINEER測(cè)試，在渲染狀態(tài)下應(yīng)該有390萬(wàn)個(gè)到590萬(wàn)個(gè)頂點(diǎn)，這對(duì)于顯卡是一種極大的壓力。測(cè)試結(jié)果如下表所示：
CAE測(cè)試部分，我們選用支持多線程、多核心且常用于單機(jī)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(jì)算軟件，它的特點(diǎn)是多物理場(chǎng)的同時(shí)、同步耦合，這對(duì)于研究流體、流固耦合和電磁等問(wèn)題非常重要。#p#
Z800解算時(shí)間(s)主觀感受
雙路六核心至強(qiáng)(計(jì)算開(kāi)啟8線程)+24GB內(nèi)存22428解算過(guò)程穩(wěn)定、順利，開(kāi)啟8線程后，24個(gè)核心(12個(gè)物理核心，雙線程)平均分擔(dān)任務(wù)，CPU峰值占有率不超過(guò)70%，平均占有率在40%左右，內(nèi)存峰值消耗不超過(guò)30%。運(yùn)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Z(yǔ)800這類高端工作站運(yùn)行，快捷高效，而且不影響設(shè)計(jì)流程。
結(jié)論
通過(guò)多項(xiàng)測(cè)試，我們做如下建議：
在航空航天、汽車、機(jī)械(通用機(jī)械、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、重裝備等)等行業(yè)，經(jīng)常進(jìn)行1000個(gè)零部件(含1000個(gè))以上規(guī)模三維裝配設(shè)計(jì)的用戶，或經(jīng)常進(jìn)行500—1000個(gè)零部件規(guī)模三維裝配設(shè)計(jì)、且模型特征較為復(fù)雜的用戶，建議使用惠普Z(yǔ)800。這部分用戶往往是CATIA、UGNX、Pro/E或Solidworks的用戶，惠普Z(yǔ)800已經(jīng)經(jīng)過(guò)了這些ISV的認(rèn)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Z(yǔ)800是很好的“入門級(jí)”選擇。如果計(jì)算規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，惠普Z(yǔ)800還可以升級(jí)顯卡、內(nèi)存、處理器系統(tǒng)，從而應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的任務(wù)。
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