что такое nvidia quadro
Профессиональные ГПУ NVIDIA Quadro
Введение
Современные приложения для работы с компьютерной графикой очень требовательны к графической подсистеме вашего персонального «друга». Графические ускорители разделяются на два направления, хм, а хотя уже нет, как минимум на 3 направления :-). Первое направление, которое очень быстро и динамически развивается, шагая семимильными шагами – направление игровых графических ускорителей. Они обладают большим объемом графической памяти, и мощными графическими процессорами, которые способны рассчитывать сложную геометрию, и реалистичные шейдеры различных поверхностей и умопомрачительные эффекты. Второе направление, это профессиональные графические ускорители, направленные на применение в области компьютерной графики, проектирования и визуализации. Если говорить о третьем направлении ГПУ, это научные вычисления, где требуются большие вычислительные мощности, графические ускорители благодаря своей уникальной архитектуре способны выполнять сложные математические расчеты, превосходя при этом центральные процессоры.
В этой статье вы познакомитесь с профессиональными графическими ускорителями NVIDIA Quadro FX. Также здесь рассмотрены области применения таких решений.
Для сравнения представленных ГПУ Quadro, проведено тестирование посредствам набора синтетических тестов SPECViewperf, который является отличным инструментом для тестирования профессиональных карт.
Сразу скажу, что в данной статье вы не увидите, как переделать обычную игровую карту GeForce в профессиональную карту Quadro FX – объясняется тем, что я лично не умею ни перепрашивать карты, ни паять микросхемы :-), да и зачем такие муки? Данная статья более централизованно объединяет в себе информацию из разных источников и мест о ГПУ NVIDIA Quadro FX, и знакомит читателя с тем, какие решения вообще существуют, и где они могут быть применены.
Линейка графических ускорителей NVIDIA Quadro
Графические ускорители NVIDIA Quadro выпускаются в 3х вариантах – NVIDIA Quadro NVS, NVIDIA Quadro FX и NVIDIA Quadro FX SDI.
NVIDIA Quadro NVS – используются исключительно для работы с 2D графикой, и при работе с финансовыми и офисными приложениями, не требующими сложных трехмерных графических решений. Их основное достоинство отличная работа с 2D графикой, отрисовкой интерфейсов и данных (к примеру, графики и схемы, а также растровые изображения), Quadro NVS поддерживает несколько дисплеев, что позволяет создавать мультимониторные системы для отображения большего объема информации.
Решения NVIDIA Quadro NVS, примеры приложений.
NVIDIA Quadro FX – профессиональное решение для работы с 3D графикой, анимацией, симуляторами и для научных исследований. Quadro FX аппаратно поддерживает OpenGL и DirectX, возможности расширенного программирования шейдеров в Shader Model 4.0 и расширенные возможности языка Cg, аппаратное сглаживание линий при работе с CAD программами и многое другое. Основная область применения Quadro FX – приложения автоматизированного проектирования (САПР), трехмерной графики и анимации, специализированные приложения, такие как для медицинских исследований, геологическое моделирование и изыскания, виртуальные симуляторы, и т.д. Также Quadro FX отлично справляются с работой в приложениях видеомонтажа и визуализации интерактивных телевизионных заставок. Решения Quadro FX также поддерживают мультимониторные системы, что позволяет выводить на несколько мониторов больше информации.
Решения NVIDIA Quadro FX, примеры специализированных приложений.
На данном рисунке представлены приложения: Autodesk Showcase 2008, Vital Images, Right Hemisphere и Landmark.
NVIDIA Quadro FX SDI – решение разработанное специально для работы как с трехмерной графикой и анимацией, так и с видео, и для приложений компоузинга. Quadro FX SDI включает в себе все что есть в Quadro FX, но с дополнительными возможностями для обработки видео форматов SD, HD, 2k – 4k. Аппаратно поддерживается обработка потока видео, и обработка в реальном времени видео секвенций созданных в программах монтажа и компоузинга, таких как Flame, Inferno, Smoke, Digital Fusion, Nuke, Adobe After Effects, Adobe Premiere, линейки продуктов видеомонтажа Avid. Quadro FX SDI прекрасно подходят для работы на телевидении, когда используются виртуальные студии и ведутся прямые трансляции, к примеру, с футбольного матча, где требуется отображение дополнительной информации в режиме реального времени.
Примеры применения NVIDIA Quadro FX SDI, для работы с видео, и программами компоузинга. Представлены UVFactory, Autodesk Lustre, Autodesk Toxik.
NVIDIA Quadro FX выпускают в четырех категориях и уровнях производительности.
Преимущества ГПУ Quadro FX по отношению к ГПУ GeForce
Первое, что будет представлено вашему вниманию – главные преимущества графических ускорителей Quadro.
Обычному пользователю на первый взгляд покажется, что карта игровой серии GeForce дает очень большие возможности при работе с приложениями 3D графики и анимации, давайте сравним карты GeForce и Quadro FX, в чем заключаются их ключевые технические различия.
При производстве видеокарт на базе NVIDIA Quadro соблюдаются все спецификации NVIDIA, что гарантирует безупречную стабильность и надежность. Дизайн карт на базе GeForce, как правило, производитель разрабатывает самостоятельно, что не всегда в лучшую сторону отражается на надежности. Кроме того, код BIOS ускорителей Quadro также специально разработан и оптимизирован NVIDIA. Ниже приведена таблица, в которой указаны основные технологические различия семейств Quadro и GeForce.
Длительный – более 24-х месяцев
Короткий – 3-6 месяцев
Соблюдаются все технологические нормы и спецификации.
Спецификации носят рекомендательный характер
На уровне приложений
Только поддержка драйвера
BIOS от производителя
Сертификация независимых разработчиков (ISV)
Сертифицированы ведущими производителями ПО
Нет поддержки на аппаратном уровне
Профессиональные графические приложения предъявляют иные требования к видеоподсистеме, нежели игровые. В играх требования к качеству прорисовки сцены не очень велики и наиболее важным параметром является скорость текстурирования и заполнения сцены. Напротив, при работе с профессиональными приложениями, например системами автоматизированного проектирования или моделирования, необходимо обеспечить максимальное качество сложного изображения, выводимого в реальном времени, при приемлемой производительности. Для этого, предусмотрен ряд оптимизированных функций и технологий, аппаратно поддерживаемых ускорителями NVIDIA Quadro и используемых в популярных программных пакетах:
В NVIDIA Quadro аппаратно реализованы следующие возможности:
Круг задач, для работы с которыми оптимизированы графические ускорители NVIDIA Quadro, не ограничивается 3D-приложениями. Для систем нелинейного видеомонтажа существуют OpenGL-фильтры, наложение которых в реальном времени производит видеокарта. Кроме того, с помощью решений NVIDIA Quadro могут создаваться целые виртуальные студии, а также эффектные заставки, выводимые поверх изображения, например, во время трансляций спортивных мероприятий. Несколько ускорителей NVIDIA Quadro могут быть синхронизированы для вывода изображения на множество мониторов, объединенных в видеостену.
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.
Стоит ли покупать Nvidia Quadro для игр?
Правда ли, что дорогущие видеокарты Nvidia Quadro подходят для игр лучше, чем обычные модели GeForce? В этом гайде мы расскажем вам все, что нужно об этом знать.
Короткий ответ
Видеокарты Nvidia Quadro по соотношению цена-производительность для игр просто отвратительны. Если вы не планируете прежде всего использовать ее для профессионального программного обеспечения, а уже потом для игр, то видеокарта Nvidia Quadro станет очень плохим вложением.
Допустим, у вас есть много денег, и листая в Интернете сайты в поисках новой видеокарты, вы натыкаетесь на линейку графических карт под названием Nvidia Quadro. Очевидно, что эта серия отличается от обычных видеокарт GeForce, которые все мы знаем, но в чем их преимущество? Насколько сильно они отличаются? Для чего они сделаны? В нашем руководстве мы ответим на все эти вопросы, поэтому чтобы разобраться, что такое Nvidia Quadro, просто читайте дальше.
Что такое Nvidia Quadro?
Как уже было сказано выше, Quadro – обозначение серии видеокарт Nvidia, отдельной от основной линейки GeForce. В отличие от карт GeForce, карты Quadro предназначены для рабочих станций, а не игровых ПК.
Фундаментально карты Quadro практически не отличаются от своих игровых собратьев, так как основаны на той же архитектуре, что и модели GeForce. Но ключевые различия заключаются в оптимизации прошивки и некоторых возможностях, недоступных в обеих сериях.
Главное, что отделяет карты Quadro от карт GeForce – они ориентированы на точность, а не на скорость. Точность, которую они обеспечивают при рендеринге, малополезна для игр, но жизненно важна для профессиональных пользователей. Именно поэтому эти видеокарты используются для рабочих станций.
У карт GeForce, как мы уже сказали, все наоборот – в приоритете именно скорость. Поэтому они могут выдавать больше кадров в секунду, но неспособны обеспечить сравнимую с Quadro точность.
Подходит ли Nvidia Quadro для игр?
Вернемся к заглавному вопросу: можно ли использовать видеокарту Quadro в играх? Естественно, кратко можно почти наверняка ответить «да», но более правильно было бы задать вопрос не «можно ли ее использовать?» а «стоит ли ее использовать?»
Конечно, как Quadro, так и GeForce будут лучше работать в задачах, для которых они предназначены, то есть профессиональных программах и играх, соответственно. Однако, здесь главным вопросом будет цена – и для игр ее соотношение с производительностью у карт Quadro очень плохое.
А именно, карты Quadro обычно гораздо дороже, чем сопоставимые с ними модели GeForce. Например, в играх производительность Quadro RTX 5000 примерно соответствует GeForce RTX 2080 Super, а стоит она почти втрое дороже. Очевидно, что покупка Quadro исключительно для игр – это пустая трата денег.
Стоит отметить, что не все карты Quadro стоят заоблачных денег, но более доступные модели в ценовых диапазонах, соответствующим бюджетным и среднебюджетным картам GeForce, гораздо менее производительны в играх.
Конечно, если мы говорим о ПК, который в первую очередь будет рабочей станцией, а игры планируются как второстепенная задача, то видеокарта Quadro будет более предпочтительным вариантом. Она позволит играть в те же самые игры, что и видеокарта GeForce, но точная производительность будет зависеть от модели.
Заключение
Пожалуй, на этом все. Так что если видеокарта вам нужна исключительно для игр, и вы не планируете пользоваться требовательным программным обеспечением типа CAD, то лучшим решением будет игровая видеокарта, потому что у нее лучше соотношение цены и производительности.
Новые ускорители NVIDIA Quadro. Обзор возможностей Fermi для профессионалов
Графические процессоры NVIDIA семейства Quadro уже давно заняли прочную позицию в сегменте профессионального применения – системах автоматизированного проектирования (САПР), трехмерного моделирования и работы с графикой. Если в последнее время игровые решения NVIDIA несколько потеряли вес в глазах потребителей, то профессиональные видеокарты Quadro нового семейства Fermi лишь подогревают интерес к продукции компании. Здесь необходимо сделать небольшое отступление и рассказать о линейках продукции «зеленого» гиганта, среди которых можно выделить GeForce, Quadro и Tesla. Все эти модели основываются на практически единственной производимой продукции компании – графических чипах. Различие заключается только в специфике применения: NVIDIA GeForce – это массовые игровые решения, обладающие базовой функциональностью и продающиеся по достаточно низкой цене основной массе покупателей. Продукция под названием NVIDIA Tesla является более узкоспециализированной и предназначена для высокопараллельных вычислений в области математических, физических и других научных расчетов. На основе чипов Tesla создаются многопроцессорные суперкомпьютеры по кластерной технологии с невообразимой простым смертным производительностью. Quadro же относится к группе профессиональных 3D-ускорителей, у которых увеличен объем памяти по сравнению с игровыми решениями, улучшена безотказность работы, добавлены функции вывода изображения в больших разрешениях и другие функции, требуемые для работы в высококачественной графикой.
Модельный ряд новых видеокарт Quadro
Модельный ряд новых видеокарт Quadro
Вообще же для создания и редактирования трехмерной модели совершенно не требуется та мощность видеокарт, которая рекламируется для игровых решений GeForce: реалистичное отображение бликов, физические эффекты, высокая скорость прорисовки движущихся объектов и их текстур с высоким разрешением – это важно для красочной игры, но не для 3D-моделлера. Последнему нужна лишь высокая производительность при обработке геометрии объектов, поскольку отрисовка трехмерной модели происходит в виде полигонального объекта, который необходимо вращать, изменять размеры и форму. Поэтому основным требованием к графическим процессорам профессионального класса будет безотказная работа, стабильные драйверы, грамотная техническая поддержка производителя, возможность расширения системы, например, для вывода изображения в формате SDI. Все это предоставляет NVIDIA в лице видеоадаптеров Quadro, которые давно признаны всеми разработчиками фильмов, игр и инженерами. Казалось бы, прогресс в сегменте профессиональной графики если и нужен, то должен течь куда медленнее, чем на рынке игровых решений, но это не так: как вы уже поняли, основой всех продуктов является один единственный чип, поэтому прогресс во всех областях просто неминуем.
Не миновал прогресс игровых решений и семейство Quadro, которое пополнилось тремя основными ускорителями: бюджетным Quadro 4000, устройствами среднего и высокого классов Quadro 5000 и 6000, а также сдвоенным монстром Quadro Plex 7000.
Что новенького?
Fermi, как известно, разработан с нуля. Именно поэтому компания столкнулась с известными трудностями и в результате задержала выход чипов на рынок. Однако, ожидание пользователей было вознаграждено продуктом, который наиболее универсален на сегодняшний день. Среди особенностей новых видеокарт Quadro, которые лишились приставки FX и теперь обозначаются только цифровым индексом, можно выделить не только реализацию поддержки всех возможностей DirectX 11, но и несколько свежих возможностей.
Среди новых технологий следует отметить обновленный движок GigaThread Engine, который предназначен для улучшения производительности в большинстве задач путем оптимизации параллельных вычислений графическим процессором. К тому же, GigaThread позволяет увеличить скорость ввода и вывода данных для графического чипа, который при этом производит 3D-обработку или другие вычисления. Это приводит к повышению эффективности графического чипа.
Кроме того, новые продукты получили видеопамять с поддержкой механизма коррекции ошибок ECC. Память с подобной технологией давно применяется в серверах, однако на видеокартах такое решение встречается нечасто. Механизм ECC позволяет улучшить стабильность работы видеокарт и приводит к уменьшению вероятности сбоев. Общий объем памяти при этом также увеличен: даже младшая модель оснащена 2 Гб сверхбыстрой памяти GDDR5, а Quadro Plex 7000 и вовсе может загрузить в свою память трехмерную модель на 12 Гб с поистине чудовищным количеством полигонов.
В Quadro Plex 7000 сложно сразу признать видеокарту
В Quadro Plex 7000 сложно сразу признать видеокарту
Масштабируемый геометрический движок, названный Scalable Geometry Engine способен гораздо быстрее обрабатывать большое количество полигонов, особенно тех, которые загружены в память Quadro Plex 7000. Движок в процессе работы задействует графические кластеры, чтобы быстрее создавать треугольники, причем каждый кластер может создать в два раза больше многоугольников за один такт, повышая эффективность. Данные факторы дают значительное увеличение скорости прорисовки примитивов. Совокупные возможности масштабируемой геометрии дают прирост производительности в инженерных и научных приложениях, а не только в 3D-моделировании.
Quadro GPU Tesselation Engine – новый графический движок для работы с эффектами тесселяции, о которой не говорил только ленивый и которая доступна в игровых решениях поколения DirectX 11 и OpenGL 4.0. Эффекты аппаратной тесселяции позволяют улучшить отображение водных поверхностей, улучшить обработку физики в играх и самое главное – автоматически создавать множество мелких объектов кинематографического качества, не жертвуя производительностью. Кстати, данную возможность здорово демонстрирует тест от NVIDIA, на котором необходимо вращать голову манекена в парике – волосы очень естественно движутся благодаря GPU Tesselation Engine. Новинки Quadro позволяют проще обсчитывать эффекты тесселяции и трассировки лучей при помощи модулей OptiX и CgFX.
Поддержка DisplayPort обеспечивает вывод высококачественного изображения на мониторы с разрешением до 2560 х 1600 точек. Причем каждый графический процессор поддерживает до двух мониторов, а комбинацией устройств Quadro Plex 7000 можно получить возможность вывода изображения на восемь мониторов с общим разрешением до 36 мегапикселей.
С помощью Quadro можно с необычайной легкостью создавать мультимониторные конфигурации
С помощью Quadro можно с необычайной легкостью создавать мультимониторные конфигурации
Также нельзя не отметить и стремительно входящую в обиход технологию вывода 3D-изображения на монитор. Теперь дизайнер или разработчик сможет использовать все возможности NVIDIA 3D Vision в полной мере, включая вывод трехмерного изображения на несколько мониторов. Для этого у всех видеокарт Quadro имеется возможность подключения 3D-очков, правда у младшей модели данная возможность опциональна. Кстати, вместе с выпуском новых профессиональных ускорителей, NVIDIA выводит на рынок новые очки, выполненные по беспроводной технологии 3D Vision Pro: теперь провода не потребуются, а сигнал к очкам будет проходить по радиоканалу, что позволит более гибко строить систему с использованием технологии 3D Vision.
Поддержка работы с 30-битным цветом позволит вывести на экран целых 1.7 миллиардов цветов (по 10 бит на канал цветности), а не по 8-бит на канал, как было доступно ранее. Именно поддержка 30-битного цвета обусловила наличие двух разъемов DisplayPort на новых ускорителях. Правда, на сегодня существует только один монитор с поддержкой 30-битного цвета – HP DreamColor LP2480zx.