видеокарта квадро для чего нужна

Профессиональные видеокарты против игровых — зачем нужна Nvidia Quadro?

Содержание

Содержание

Компании Nvidia и AMD выпускают не только геймерские и офисные видеокарты. Та же линейка Nvidia Tesla используется в суперкомпьютерах и мощных вычислительных системах, ориентированных на научные расчеты. А мы поговорим о профессиональных видеокартах для массовых пользователей — линейке Nvidia Quadro и аналогичных.

Зачем нужны профессиональные видеокарты

Все видеокарты выполняют общую задачу — отрисовывают на дисплее кадры, которые до этого подготавливает процессор. Графический чип получает исчерпывающую информацию о сцене: состав и расположение объектов относительно зрителя, цвет, уровень освещения, видимость и так далее. Пару десятилетий назад в играх была пиксельная графика, но сейчас для создания 3D- сцен используются объекты из множества полигонов.

Полигон — это плоскость в трехмерном пространстве. Как правило, в играх используются треугольные полигоны, на основе которых создают уже полноценные 3D-модели. Чем выше число этих треугольников, тем большую детализацию имеет выводимое изображение.

Именно поэтому в старых играх персонажи имеют угловатые формы — вычислительные мощности того времени позволяли оперировать лишь небольшим числом полигонов. По мере совершенствования видеокарт количество полигонов у моделей росло, персонажи становились более реалистичными, резкие углы сглаживались. Это можно хорошо заметить на примере различных ремастеров, например, Crash Bandicoot.

В среднем на одного персонажа приходится от 15 до 45 тысяч таких треугольников. Одним из рекордсменов в этой области является Нейтан Дрейк из Uncharted 4: A Thief’s End. В его модели более 80 тысяч полигонов.

А теперь представьте, что на экране несколько персонажей и еще различные объекты окружения. Игровым видеокартам приходится обрабатывать положение пары сотен тысяч полигонов, не говоря о наложении других эффектов.

Если говорить об игровой видеокарте, то ее задача — расположение всех полигонов в пространстве, прорисовка текстур, затенение, создание динамического освещения и сглаживание. В итоге мы видим на экране финальный кадр со всеми эффектами.

Профессиональные видеокарты чаще нужны для САПР, бизнес-приложений, визуализации, инженерных расчетах. Если вы занимаетесь моделированием и работаете в таких программах, как КОМПАС-3D, T-FLEX CAD, SOLIDWORKS, Autodesk 3ds Max и аналогичных, то предпочтительней именно профессиональная видеокарта.

Помимо этого, видеокарты NVIDIA Quadro используются при создании различных спецэффектов в фильмах.

Профессиональная видеокарта делает по сути тоже самое, что и игровая, но с небольшими нюансами. В узкоспециализированных 3D- моделях не нужно накладывать различные эффекты, которые делают графику фотореалистичной. При проектировании и разработке крайне важна точность, поскольку на основе созданных моделей обычно делают реальные вещи. Соответственно, число полигонов может в несколько раз превышать описанные ранее числа — до нескольких миллионов на сцену.

В чем отличия профессиональных и игровых видеокарт

Теперь давайте разберемся, чем конкретно профессиональные видеокарты отличаются от геймерских.

Больший объем видеопамяти. Для обработки огромного числа полигонов нужно много памяти. Для сравнения, видеокарта NVIDIA Quadro P6000 2016 года имеет 24 ГБ памяти. Если взять топовую геймерскую видеокарту на аналогичной архитектуре GTX 1080 Ti начала 2017-го, то у нее всего 11 ГБ памяти. Тенденция сохраняется и с текущим поколением: игровая RTX 3090 оснащается 24 ГБ, в то время ка профессиональная NVIDIA Quadro RTX 8000 имеет целых 48 ГБ.

Жесткая стандартизация. В геймерсих видеокартах существует нереференсные улучшенные модели от сторонних компаний — Asus, MSI, Palit и других. Профессиональные видеокарты выпускаются строго под контролем разработчиков и обычно не имеют нереференсных моделей. Это позволяет исключить ситуации, когда вмешательство вендора привело к неработоспособности устройства.

Использование ECC-памяти. Как мы сказали ранее, в профессиональных видеокартах определяющее значение имеет точность, и ошибки при расчетах недопустимы. В связи с этим используется специальная ECC-память, которая способна распознавать и исправлять спонтанные ошибки в битах. Однако память с коррекцией работает немного медленнее в сравнении с non-ECC, которая стоит на игровых видеокартах. Тесты энтузиастов показывают, что разница скорости между ECC и non-ECC в различных задачах не превышает 2 %.

Аппаратная поддержка OpenGL. Это программный интерфейс, используемый при написании различных приложений с 2D/3D графикой. Аппаратная поддержка ощутимо ускоряет вычисления, но ее реализация повышает стоимость продукта.

Специализированные драйверы и BIOS. Для профессиональной видеокарты нужен специальный драйвер. Он предлагает немного больше настроек, например, в панели Nvidia Control пользователи Quadro могут установить сглаживание граней объектов вплоть до 64Х, в то время как GeForce предлагает только 8X. Также спецдрайвер предоставляет более широкие возможности управления рабочими столами и их конфигурациями.

В установочный пакет драйверов для Quadro входит особое ПО — NVIDIA WMI (Windows Management Instrumentation) и специальный инструмент NVIDIA SMI для мониторинга. Для игровых GeForce GTX/RTX в стандартном пакете этого нет.

BIOS в Quadro разрабатывают непосредственно инженеры компании, а не специалисты сторонних брендов.

Сертификация от разработчиков ПО. В профессиональных моделях крайне важна корректная работа в узкоспециализированных программах без багов и зависаний, поэтому разработчики ПО проводят отдельную сертификацию.

Более длительный жизненный цикл. Обновление линеек геймерских видеокарт происходит в среднем один раз в 1,5-2 года. Профессиональные модели обновляются реже — раз в 2–4 года.

Специфика портов. В профессиональных моделях вы редко встретите HDMI и, тем более, VGA. В Nvidia Quadro последнего поколения используются порты DP1.4, а также Virtuallink. В более старых моделях присутствует DVI порт.

Цена. Рекомендованная цена Quadro RTX 8000 — 9 999 долларов. За топовую геймерскую RTX 3090 придется отдать 1499 доллара, что существенно дешевле.

Профессиональные карты имеют аппаратные и программные особенности, направленные на повышение производительности сугубо в специализированных приложениях для работы с 3D и 2D графикой, а также на общую стабильность и надежность.

Можно ли играть на профессиональных видеокартах?

Технически профессиональные модели имеют все то же, что и игровые: ядра CUDA, блоки растеризации, текстурные блоки, а новые Quadro RTX по аналогии с геймерскими RTX имеют и тензорные ядра. Именно поэтому вы без проблем сможете запустить игру на Quadro или аналогичных с комфортным FPS.

Проблема в том, что Quadro не ориентированы на отрисовку графических эффектов, которые актуальны для видеоигр. Именно поэтому при относительно равных параметрах профессиональные ускорители выдают меньший FPS. На этом сказывается и ориентация драйверов — для Quadro и аналогичных они просто не подогнаны под игры.

Несмотря на то, что профессиональные видеокарты могут показать неплохой результат в играх, с учетом их стоимости покупка будет актуальной только для узкоспециализированных задач.

Источник

Часть 5. Зачем нужны видеокарты Quadro

Разбирая процесс сборки компьютера для 3D, я довольно категорично высказался по поводу низкой производительности видеокарт Quadro. Думаю стоит пояснить, что я имел в виду GPU-рендеринг (визуализация силами видеокарты, а не процессора как обычно), а также слабые технические характеристики в сравнении с картами серии GeForce.

В общем запомните: Quadro — значит «вчетыредорога»!

А теперь о грустном: альтернативы нет! Если ваши сцены стали медленно ворочаться в видовых окнах, а вам надо работать, то выбора нет — вам нужна эта чертова Квадра!

Но уж лучше купить Quadro осознанно, от необходимости(!), а не тогда, когда вы в запале «мне надо собрать супер-комп и тогда я буду делать супер-3D», а мальчик-продавец потирая руки говорит вам: «да-да, все профессионалы работают на Quadro, GeForce — это же непрофессиональное решение». И вы под апплодисменты вываливаете кучу денег, все улыбаются, пожимают вам руку: «Вот это настоящий профессионал, он выбрал Квадру!», со всех отделов бегут посмотреть на человека, который купил дорогущую железяку, валявшуюся на складе год, директор магазина собственноручно стер пыль с коробки… Кто не понял, это был сарказм.

Резюмирую: выбрать идеальную видеокарту по обзорам в интернете у вас вряд ли получится, смиритесь. Это можно сделать лишь попробовав поработать именно с вашими проектами. С моей стороны было бы абсолютным свинством рекомендовать начинающим серию Quadro.

Тем кто первый раз собирает себе достаточно мощный компьютер я рекомендую приобрести производительную модель серии GeForce, это также идеальное решение для GPU-рендеринга, и, главное, это недорого (да, я сам не люблю тратить деньги в угоду брендам и моде, но 500-800$ за видеокарту для работы — это недорого, как бы это пафосно не звучало).

Quadro выбирают тогда, когда большие тяжелые сцены слишком медленно поворачиваются в видовых окнах. И это действительно решает проблему интерактивной работы, но, к сожалению, для GPU-рендера такие карты откровенно слабы. И если уж вы действительно собрались приобрести Квадру, то по цене Quadro-решение должно быть минимум раза в полтора дороже нежели альтернатива GeForce. Такой маркетинг!

Сертификат Autodesk выдается
по окончании авторизованных
курсов Autodesk. Подробнее…

Источник

Профессиональные видеокарты на процессорах NVIDIA Quadro

На протяжении последних 10 лет корпорация NVIDIA выпускает профессиональные решения для визуализации и вычислений — серию графических ускорителей NVIDIA Quadro. Эти графические ускорители предназначены для профессионалов, которым требуются высокая стабильность работы и максимальная производительность оборудования для деятельности в таких областях, как CAD, DCC, визуальные вычисления, исследования, анализ и визуализация сложных моделей. Решения NVIDIA Quadro разработаны с учетом этих требований и позволяют задействовать все возможности программного обеспечения, которому необходима такая графическая подсистема.

Современные приложения для работы с компьютерной графикой очень требовательны к графической подсистеме персонального компьютера. Большинство современных графических ускорителей условно можно разделить на два направления. К первому направлению, которое сейчас очень быстро развивается, относятся игровые графические ускорители. Игровые видеокарты обладают большим объемом графической памяти и мощными графическими процессорами, которые способны рассчитывать сложную геометрию, реалистичные шейдеры различных поверхностей и умопомрачительные эффекты. Второе направление — это профессиональные графические ускорители, ориентированные на применение в областях компьютерной графики, проектирования и визуализации. Нельзя не упомянуть и о новом ответвлении профессиональных графических адаптеров, которое можно назвать третьим направлением. Оно ориентировано на вычисления, где требуются большие вычислительные мощности: научные исследования, геологоразведка, финансы, энергетика и др. Благодаря своей уникальной архитектуре графические ускорители способны выполнять сложные математические расчеты, превосходя центральные процессоры в несколько раз. Но вернемся к профессиональным графическим адаптерам.

Преимущества профессиональных решений NVIDIA Quadro FX

Первое, на что стоит обратить внимание читателей, — основные преимущества и отличия профессиональных графических ускорителей NVIDIA Quadro от игровых графических адаптеров на базе NVIDIA GeForce.

Неискушенному пользователю может показаться, что видеокарта игровой серии GeForce предоставляет очень большие возможности при работе с приложениями 3D-графики и анимации, однако давайте сравним карты GeForce и Quadro FX и посмотрим, в чем заключаются их ключевые технические различия.

В табл. 1 рассматриваются основные технологические различия семейств Quadro и GeForce.

Таблица 1. Технологические различия семейств Quadro и GeForce

Графические видеокарты на базе NVIDIA GeForce

Графические видеокарты на базе NVIDIA Quadro

Спецификации носят рекомендательный характер и могут быть изменены

Соблюдаются все технологические нормы
и спецификации

Только поддержка драйвера

На уровне приложений

BIOS от производителя

Сертификация независимых разработчиков (ISV)

Не подлежит сертификации

Сертифицированы ведущими производителями ПО

Нет полноценной поддержки на аппаратном уровне

Полная аппаратная поддержка

Обращаем также внимание читателей на то, что производством профессиональных графических адаптеров в мире занимаются лишь несколько компаний, в то время как производством игровых видеокарт — несколько десятков. Соответственно компании NVIDIA проще уследить за полным соблюдением технологических норм и процессов для профессиональных устройств.

Профессиональные графические приложения предъявляют иные требования к видеоподсистеме, нежели компьютерные игры. В игровых приложениях требования к качеству прорисовки сцены не очень велики и наиболее важным параметром является скорость прорисовки текстур и заполнения сцены, а также получение наибольшего количества FPS. При работе же с профессиональными приложениями, например с системами автоматизированного проектирования или моделирования, необходимо обеспечить максимальное качество сложного изображения, выводимого в реальном времени, при приемлемой производительности. Для этого предусмотрен ряд следующих оптимизированных функций и технологий, аппаратно поддерживаемых ускорителями NVIDIA Quadro и используемых в популярных программных пакетах:

Кроме того, с помощью решений NVIDIA Quadro могут создаваться целые виртуальные студии, а также эффектные заставки, выводимые поверх изображения, например, во время трансляции спортивных мероприятий. Несколько ускорителей NVIDIA Quadro могут быть синхронизированы для вывода изображения на множество мониторов, объединенных в видеостену (Quadro Plex или Quadro FX с G-Sync). Графические карты NVIDIA Quadro FX могут быть объединены с помощью технологии NVIDIA SLI — таким образом можно существенно повысить производительность системы в ряде приложений. Эта технология применяется также в обычных игровых видеоадаптерах и уже хорошо себя зарекомендовала.

Графические адаптеры для домашнего пользования быстро устаревают, и смена поколений таких устройств порой может проходить не один раз в год. Профессиональные графические адаптеры рассчитаны на долгий срок службы, и производитель гарантирует их доступность в течение трех лет с момента выпуска модели.

Совсем недавно компания NVIDIA представила широкой общественности профессиональные графические ускорители последнего, 10-го поколения. Отметим, что за прошедшее десятилетие она выпустила большое количество различных высокопроизводительных графических процессоров, а также, что немаловажно, предложила множество новых инновационных технологий, без которых трудно представить современную работу с компьютером.

Среди множества технологий, используемых в профессиональных графических адаптерах последнего поколения, стоит отметить несколько основных, которые появились относительно недавно и активно внедряются. NVIDIA Quadro — это целая платформа для визуальных вычислений. На данный момент в нее входят следующие возможности и технологии.

NVSG Scene Graph — комплект инструментов разработчиков NVIDIA Scene Graph (NVSG). Это объектно-ориентированная библиотека инструментов для создания приложений, основанных на графах. NVSG 2.1 обеспечивает полный набор классов С++, которые разработчики могут легко комбинировать и расширять для создания быстрых и надежных приложений. Эти классы составляют иерархию объектов, которая может быть использована для представления трех пространственных измерений — размера, местоположения или размещения и визуального представления.

NVIDIA SLI Multi-OS — новая технология, которая впервые обеспечивает поддержку 3D-виртуализации на рабочей станции на базе графических адаптеров NVIDIA Quadro. Благодаря технологии SLI Multi-OS приложения и пользователи способны оптимизировать продуктивность и расходы путем использования многочисленных технологий на одной рабочей станции в виртуализированном пространстве. Данная технология актуальна для разработчиков, которые разрабатывают специализированное программное обеспечение для визуализации и вычислений под несколько ОС одновременно. В ней внедрена поддержка как хостовой, так и гостевой операционных систем, причем это могут быть как Windows-, так и Linux-системы, запускаемые на ОС Windows или Linux.

Сегодня виртуализация является неотъемлемой частью производства, тем более в области разработки программного обеспечения и применяется даже в экономических бизнес-системах и других областях. На данный момент аппаратная поддержка графического процессора на виртуальных машинах осуществляется, когда хост-система и гостевая ОС одного типа — например Microsoft Windows или Linux. При этом для каждой виртуальной машины требуется свой графический процессор. Возможности виртуализации сегодня также ограничены тем, что графический процессор может работать только с хост-системой, даже если в системе присутствуют два графических ускорителя.

Технология Multi-OS снимает эти ограничения и предоставляет разработчику больше возможностей для реализации своих планов. Таким образом, при применении одной рабочей станции с виртуальной машиной и технологиями NVIDIA Quadro можно сэкономить на затратах, связанных с обслуживанием, оборудованием и налаживанием систем охлаждения. При этом работа может вестись практически на любой гостевой операционной системе с применением аппаратного ускорения и не только на одной хост-системе или однотипной гостевой ОС. Также стоит отметить, что в режиме SLI Multy-OS система полностью поддерживает режим 3D-ускорения на всех графических платах, установленных в рабочей станции.

Следующим интересным пунктом является работа с 30-битным цветом, что позволяет визуализировать миллиарды цветов и при этом видеть изображения с максимальной отдачей и реалистичностью. Особенно это поможет фотографам и специалистам по цветокоррекции и композитингу. Ведь передать цвета в том виде, в каком они требуются, очень сложно, и ранее это было доступно только посредством специальных дополнительных устройств и оборудования. Правда, для этого необходимы также профессиональные дисплеи, способные отображать изображение высокого качества.

Технологии Mental ray, Reality server — разработки компании Mental Images. Визуализатор Mental ray уже давно предоставляет возможности по визуализации с помощью графических процессоров и OpenGL, а сейчас они расширены еще больше. Технология Reality server предназначена для удаленной визуализации и больше ориентирована на визуализацию для веб-приложений, то есть, отправив модель на сервер, где применяются Reality server и графический ускоритель NVIDIA Quadro, можно сразу же получить результат визуализации. Для создания шейдеров здесь используется приложение Mental Mill, а сами шейдеры компилируются на языке CgFX или HLSL, а также на C++ (для последующего применения в Mental ray).

С помощью CUDA графические видеокарты NVIDIA могут быть применены в самых разных расчетах и для решения широкого спектра задач. При этом производительность во многих расчетах повышается в несколько десятков раз. Это, конечно, впечатляет, если не одно маленькое ограничение — математика. Сами принципы программирования основываются на применении возможностей CPU. Поэтому никак не обойтись без расчетов центральным процессором. Но NVIIDIA CUDA позволяет создавать алгоритмы, которые используют центральный и графический процессоры, в этом случае графический процессор используется как сопроцессор, хотя тот факт, что сопроцессор выдает мощность больше, чем центральный процессор, впечатляет.

Инновационные технологии NVIDIA CUDA уже получили распространение за рубежом и применяются в таких областях, как медицина, молекулярная динамика, кодирование видео, аэрофизика, финансовые симуляции, вычисления линейной алгебры, квантовая химия, расшифровка генов и многое другое.

Вот некоторые отличительные особенности архитектуры CUDA:

Графические процессоры NVIDIA Quadro совместно с технологией NVIDIA CUDA могут применяться для расчета трассировки лучей (Raytracing), физических симуляций и многого другого. Однако стоит отметить, что трассировку лучей все равно не получается рассчитывать так быстро, как хотелось бы, особенно это заметно на приложениях, которые уже созданы с применением NVIDIA CUDA. А вот расчет физики с использованием этой технологии и графических адаптеров NVIDIA Quadro выполняется во много раз быстрее.

Технология SLI Mosaic Mode — основанная на драйвере Quadro система управления отображением на огромных дисплеях, поддерживающих разрешение до 4 k. Благодаря масштабируемости таких систем, то есть возможности объединения в один кластер нескольких Quadro Plex, можно расширять масштабы изображений — от 4 k на одном дисплее или проекционном экране до отображения сразу на нескольких дисплеях с разрешением 4 k изображения в разрешении до 8 k (на восьми дисплеях). Это особенно полезно, когда требуется рассмотреть множество деталей в создаваемой модели. К примеру, это может быть сейсмологическая модель, медицинская визуализация небольших участков с максимальной детализацией или презентация в большом зале, когда требуется обеспечить высокое качество изображения, не потеряв ни единой детали. Главной особенностью этой технологии является то, что ОС воспринимает все дисплеи как один экран с большим (суммарным) разрешением, что позволяет запускать любое приложение «во всю стену» — у программы это проблем не вызовет.

Также стоит отметить, что все видеокарты профессиональной серии поддерживают широко известные стандарты Shader Model 4.0, OpenGL3.0, Microsoft DirectX10 и FSAA.

Безусловно, рассмотрение технологических достоинств профессиональной серии NVIDIA Quadro — это хорошо, но давайте обратим внимание и на сами видеоадаптеры, любезно предоставленные представительством компании PNY Technologies в России.

Видеокарты серии NVIDIA Quadro

PNY Quadro FX380 и PNY Quadro FX580

Модели Quadro FX380 и Quadro FX580 относятся к видеокартам начального уровня. Они имеют приемлемую цену для домашних пользователей, которые профессионально занимаются 3D-графикой.

По своим характеристикам эти видеокарты очень похожи. Обе они были выпущены на рынок в этом году и представляют собой решения на базе последних графических процессоров компании NVIDIA Quadro. Данные видеокарты ориентированы на компьютерных художников и дизайнеров, которые с их помощью смогут создавать качественные трехмерные проекты на профессиональной платформе. Графические карты NVIDIA Quadro FX380 и NVIDIA Quadro FX580 от компании PNY полностью соответствуют стандартам EnergyStar, отличаясь экономным расходом электроэнергии. По сравнению с обычными видеокартами они обеспечивают более высокую производительность и экономичность за счет автоматической настройки параметров дисплея, а также совместимость со всеми основными приложениями.

Видеокарта PNY Quadro FX380 имеет однослотовое исполнение, то есть занимает один разъем в корпусе компьютера. На задней стенке расположены два разъема DVI-I с поддержкой режима Dual-Link. В качестве системы охлаждения используется алюминиевый радиатор с управляемым 4-контактным 60-миллиметровым вентилятором. Кулер видеокарты охлаждает только сам видеопроцессор, чипы памяти производства компании Hynix системы охлаждения не имеют.

По заявлению производителя графического процессора, видеокарты Quadro FX380 имеют на 50% больший прирост производительности в сравнении с предыдущей видеокартой Quadro FX370.

Видеокарта PNY Quadro FX580 также выполнена в однослотовом исполнении. На задней плашке видеокарты расположены один разъем DVI-I и два разъема DisplayPort. Кабели DisplayPort идут в комплекте с видеокартой. Отметим, что DisplayPort — новый стандарт сигнального интерфейса для цифровых дисплеев. Он предлагает в качестве наиболее современного интерфейса соединения аудио- и видеоаппаратуры, в первую очередь для соединения компьютера с дисплеем или компьютера и систем домашнего кинотеатра. Этот стандарт имеет вдвое большую пропускную способность, чем Dual-Link DVI, низкое напряжение питания и низкие посторонние наводки. Технология, реализованная в DisplayPort, позволяет передавать одновременно как графические, так и аудиосигналы. Основное его отличие от популярного ныне стандарта HDMI — более широкий канал для передачи данных (10,8 вместо 5 Гбит/с), что обеспечивает поддержку более высоких разрешений. При этом максимальная длина кабеля DisplayPort в три раза больше, чем у HDMI, и может достигать 15 м. Вместо HDCP, защиты от копирования, используемой в стандарте HDMI, здесь применяется новая технология DPCP (DisplayPort Content Protection) с 128-битным шифрованием.

Система охлаждения в этой модели построена на базе одного крупного алюминиевого радиатора и управляемого 4-контактного вентилятора. Система охлаждения охлаждает не только сам графический чип, но и микросхемы памяти.

Основное различие между двумя этими очень похожими видеокартами заключаются в том, что графический чип NVIDIA Quadro FX 580 имеет на 30% большую производительность, чем видеокарты на базе Quadro FX 380, а также поддерживает работу с 30-битным цветом. Обе видеокарты поддерживают архитектуру CUDA для вычислений на GPU и 128-битный интерфейс памяти. Младшая модель, PNY Quadro FX380, имеет в два раза меньший объем памяти стандарта GDDR3 — 256 Мбайт и меньшее количество ядер CUDA — 16.

Краткие технические характеристики видеокарт приведены в табл. 2.

Таблица 2. Технические характеристики видеокарт

Источник