SOLIDWORKS Visualize – Test wydajności kart NVIDIA QUADRO

SOLIDWORKS Visualize jest potężnym narzędziem to tworzenia wizualizacji, który łączy w sobie najlepsze w branży możliwości renderowania z narzędziami wizualizacyjnymi i procedurami, które umożliwiają łatwe i szybkie tworzenie treści wizualnych oraz przekazują wizję, pasję i emocje projektanta.

Niniejszy test jest dedykowany dla osób, które mają zamiar pracować w oprogramowaniu SOLIDWORKS Visualize oraz które przymierzają się do zakupu stacji roboczej lub mobilnej w celu zmaksymalizowania wydajności.

SOLIDWORKS Visualize obsługuje technologie NVIDIA Iray 2015 ze wsparciem mikroarchitektury NVIDIA Fermi – Maxwell GPU, która jest powiązana z wydajnością GPU NVIDIA co zapewnia ciągłe informacje zwrotne i szybkie rezultaty, co znacznie redukuje czas potrzebny na stworzenie perfekcyjnej sceny i dostarczenie obrazów dorównujących fotografiom.

Co daje NVIDIA Iray w SOLIDWORKS Visualize?

Mamy możliwość wybrania za pomocą czego chcemy dokonać renderingu:

• 
  Procesor (CPU),


• 
  GPU,


• 
  Hybrydowa (CPU+GPU).

Do testów użyliśmy modelu samochodu Camaro. Po ustawieniu materiałów, scen oraz oświetlenia przystąpiliśmy do opcji renderowania.

Dodatkowo zostały stworzone 3 kamery: Photo, Route, Bloom.

Konfiguracja sprzętowa

Do testów zostały przygotowane 3 specyfikacje sprzętowe jak poniżej.

Dodatkowo w stacji roboczej HP Z840 zostały użyte 4 karty NVIDIA Quadro.

Karty graficzne

Testy zostały wykonane na kartach graficznych, przedstawionych w tabeli. Zwróćmy uwagę na ilość rdzeni obliczeniowych CUDA.

CZYM JEST CUDA?

CUDA to opracowana przez firmę NVIDIA równoległa architektura obliczeniowa, która zapewnia radykalny wzrost wydajności obliczeń, dzięki wykorzystaniu mocy układów GPU (graphics processing unit – jednostka przetwarzania graficznego).

OBLICZENIA RÓWNOLEGŁE Z CUDA

Informatyka jako taka i technologie obliczeniowe w szczególności ewoluują od przetwarzania centralnego na CPU do przetwarzania równoległego na układach CPU i GPU. Aby umożliwić korzystanie z tego nowego modelu obliczeniowego, firma NVIDIA opracowała równoległą architekturę obliczeniową CUDA, wykorzystywaną przez dostępne już teraz układy GeForce, ION Quadro, i Tesla, które reprezentują znaczącą bazę docelową dla twórców oprogramowania.

SOLIDWORKS Visualize ma możliwość renderowania za pomocą układu GPU, a czym dokładnie się to różni od zwykłego przesyłania obliczeń na CPU?

Układy GPU posiadają tysiące rdzeni w celu efektywnego przetwarzania zadań równoległych

Najprościej będzie Wam to pokazać na tym filmie :)

Sprawdzenie wydajności kart graficznych

Rozpoczynamy, więc nasz test  :-)

Po przygotowaniu modelu, materiałów i scen dla wszystkich testowanych kart graficznych otrzymaliśmy jednakowe wizualizacje, lecz z różnym czasem ich wykonania.

Wszystkie wykresy zostały przedstawione w jednostce czasu (s).

PHOTO

Route

Bloom

Procesor

Na samym początku postanowiliśmy sprawdzić jak sobie poradzi 2 x Intel Xeon E5-2680v3 / 2.5 GHz.

Czas wizualizacji na samym CPU waha się między 14-16 min. Kamery Route nie bierzemy pod uwagę, ze względu na kadr jaki został utworzony i widać sporo sceny, przez co procesor wykonuje mniej obliczeń.

Quadro M6000

Na pierwszy ogień zostały włożone do stacji roboczej HP Z840 dwie karty M6000. SOLIDWORKS Visualize nie wymaga podłączenia kart w technologii SLI. Sprawdziliśmy to i różnica między czasami jakie otrzymaliśmy była bardzo niewielka – w granicach 2 s.

Wyniki przedstawiają renderowanie za pomocą GPU oraz opcji hybrydowej.

Z wykresu widać, że przy użyciu samego GPU tworzenie renderingu zajmuje ok. 3 min. To jest rzeczywiście szybko zwłaszcza, że przy tej opcji mamy wolny cały procesor i możemy spokojnie na naszej stacji pracować, gdyż wszystkie obliczenia są prowadzone na dwóch kartach graficznych –  razem 6 144 rdzeni CUDA! A jeśli dodamy do tego 2 procesory to jesteśmy wstanie skrócić czas do 2 min. 43s.

Widać różnice renderowania w zależności od ustawienia kamery. Wszystko zależy jak dużo mamy wolnej przestrzeni wokoło renderowanego obiektu co będzie świadczyć krótszym czasem dla kamery „Route” we wszystkich testach.

Kolejnym testem jest użycie jednej karty NVIDIA Quadro M6000. Widzimy, że czas nam się wydłużył prawie dwukrotnie.

Quadro M5000

Teraz sprawdzimy jak sobie radzą przy tych samych ustawieniach dwie karty graficzne NVIDIA Quadro M5000. W porównaniu do poprzedniego testu powinniśmy zaobserwować większą różnicę między opcją Hybrydową, a GPU.

Przy użyciu dwóch kart NVIDIA Quadro M5000 czas jaki uzyskujemy dla kamery Photo i Route wynosi 4 min. 37 s. na GPU oraz 3 min. 43 s. na Hybrydowym.

Natomiast jedna karta uzyskuje czas 9 min. 6s. przy GPU, oraz 6 min. 2 s. na Hybrydowym.

Możemy zaobserwować jaką rolę przy opcji Hybrydowej odgrywa sam procesor, przy zastosowaniu jednej karty mamy wzrost prawie o 3 min.!

Quadro M4000

Następne karty graficzne jakie użyjemy są to NVIDIA Quadro M4000.

Czas dla GPU przy 2x NVIDIA Quadro M4000 wynosi 6 min. 40s., Hybrydowo 4 min. 53 s.

Dla jednej karty mamy już duży przeskok, gdyż dla jednej karty przy GPU czas uzyskujemy w granicach 13 min. 18s. Uzyskujemy prawie dwa razy dłuższy czas niż przy zastosowaniu dwóch kart. Wraz z procesorami ten czas może być zbliżony i wynosi 7 min. 32s.

Quadro K2200

Ostatnią kartę jaką przetestowaliśmy na stacji roboczej HP Z840 jest kart NVIDIA Quadro K2200, którą dużą liczba użytkowników posiada ze względu na jej popularność w oprogramowaniu SOLIDWORKS.

Widać bardzo dużą różnicę przy zastosowaniu opcji Hybrydowej, gdzie dla jednej karty uzyskujemy rendering o około 14 min. szybciej niż przy GPU.

Quadro K3100M

Kolejną kartą będzie NVIDIA Quadro K3100M. Używana jest w stacjach mobilny z serii HP ZBook 17.

Czas jaki uzyskujemy dla „Photo” wynosi 36 min. 48s przy użyciu GPU, natomiast przy opcji hybrydowej 28 min. 19s.



Quadro K1100M

Karta NVIDIA Quadro K1100M znajduję się w większości specyfikacji w stacjach mobilnych z serii HP ZBook 15.

NVIDIA Quadro K1100M radzi sobie najgorzej i czas na niej uzyskujemy przy GPU – 1h 15 min. 36s, a przy opcji hybrydowej 46 min. 52s. Dodatkowo jest to minimalna karta graficzna jaka jest wymagana do pracy z oprogramowaniem SOLIDWORKS Visualize. Sprawdzaliśmy to na karcie K610M i nawet przy opcji hybrydowej rendering nie wystartował. Powodem tego jest zbyt mała ilość pamięci na karcie, która wynosi 1GB, a sam renderowany model zabiera nam ok. 900MB.

BONUS – 2x Quadro M6000 + Quadro M5000

Tym razem użyjemy, aż trzech kart graficznych. Ze względu, że seria Quadro obsługuje technologie Multi-GPU, dzięki której możemy dowolnie konfigurować nasze karty z serii Quadro i Tesla jak chcemy. Oto wyniki:

Po tych wynikach widać, że wzrost wydajności jest już niewielki

GPU – 2 min. 42 s

Hybrydowa – 2 min. 37 s

Przy tym zestawieniu zyskujemy wzrost o około 20 s, ale jak widać zanika nam bardzo różnica między GPU, a opcją Hybrydową.

Animacja

Na najwyższej konfiguracji 2x NVIDIA Quadro M6000 wykonaliśmy animację.

Testy przeprowadziliśmy na takich samych założeniach co renderingi tylko dodatkowo czas animacji został ustawiony na 10 s, z wartością 30kl/s.

Podsumowanie

Na wykresach, które zostały przedstawione poniżej, jest zestawienie kart jakie zostały włożone do stacji HP Z840. Ostatnia tabela przedstawia zbiorcze zestawienie wszystkich użytych do testów kart graficznych.

Widać, że lepszą opcją w stosunku do cen kart jest użycie dwóch, niż  jednej o wyższej specyfikacji, jednak skutkuje to większym zużyciem prądu oraz, że tracimy dodatkowe złącze PCI. Jeszcze należałoby sprawdzić czy zasilacz w naszej stacji roboczej jest odpowiedni do obsłużenia dwóch kart.

Przy użyciu dwóch procesorów Intel Xeon E5-2680v3 / 2.5 GHz uzyskujemy czas dłuższy o ok. 2 min. niż przy zastosowaniu dwóch kart NVIDIA Quadro K2200. Możemy przyjąć, że jeden taki procesor będzie porównywalny do jednej takiej karty.

Autor: Łukasz Siwiec