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

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

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

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.

Набор интерфейсов на старших моделях несколько шире

64-битный FPU (Flat Point Unit) модуль операций с плавающей точкой, дает возможность быстро обрабатывать любые расчеты в программах САПР или математического моделирования при создании 3D-объектов.

Ну и конечно нельзя забывать о поддержке знакомых по игровым моделям возможностей:

• NVIDIA PhysX
• OpenGL 4.0
• DirectX 11
• OpenCL

А также возможность 128кратной фильтрации текстур в режиме полноэкранного сглаживания FSAA (Full-Screen Anti Aliasing) в режиме SLI.

Графические ускорители собственной персоной

Quadro 4000

Общий вид видеокарты

Графическая станция NVIDIA Quadro 4000 приходит на смену Quadro FX3800, видеокарта имеет однослотовый дизайн и оснащена мощной системой охлаждения с выбросом части горячего воздуха за пределы корпуса рабочей станции. Память карты расположена с двух сторон печатной платы, поэтому с обратной стороны предусмотрен радиатор.

Вид на панель разъемов

Данная видеокарта является системой начального уровня для задач, связанных с работой в CAD-приложениях. Производитель обещает пятикратный прирост производительности по сравнению со старыми продуктами компании.

Охлаждение предусматривает теплоотводную пластину на обратной стороне карты

Даже младшая модель оснащена поддержкой вывода высококачественного видеосигнала SDI (Serial Digital Interface) при помощи подключения дополнительных карт.

Разъемы SDI и SLI

Quadro 5000

_

Общий вид NVIDIA Quadro 5000_

Более мощный процессор, который можно назвать наследником графической карты Quadro FX4800. По своей архитектуре карта напоминает GeForce GTX 465 – те же 352 ядра CUDA и графический чип GF100, однако отличия заключаются в большей экономичности и более быстрой памяти.

Задняя панель

Продукт может похвастать поддержкой 3D Vision и ECC, а также 2.5 Гб быстрой памяти для загрузки моделей.

Охлаждение памяти

Разъемы SDI и SLI

Quadro 6000

Общий вид карты

Самый мощный ускоритель серии, обладающий самым большим объемом видеопамяти и 448 универсальными ядрами CUDA.

Разъемы на задней панели

На сегодня это самый шустрый профессиональный 3D-ускоритель в мире? обладающий к тому же защищенной от сбоев ECC-памятью.

Радиатор охлаждения памяти

Разъемы на торце видеокарты

Quadro Plex 7000

Устройство NVIDIA Quadro Plex 7000 представляет собой два ускорителя Quadro 6000, установленный во внешний корпус. К тому же мощь двух самых быстрых профессиональных графических чипа можно увеличить, комбинируя модули Quadro Plex 7000: можно объединить до восьми чипов одновременно.

Что в итоге?

А в итоге мы получаем совершенно революционный и очень универсальные продукты для профессионалов. С использованием видеокарт NVIDIA Quadro 4000/5000/6000 фильм «Аватар 2» станет не просто реалистичным, а реальным. Все виды эффектов, поддержка высокопараллельных вычислений, новые технологии обработки данных, а в особенности возможность работы с трассировкой лучей наделяют владельца профессионального чипа Fermi доселе нереальными возможностями создания фотореалистичных изображений. Вот только, если так и дальше пойдет дело, мы наверняка заблудимся между реальностью настоящей, и реальностью виртуальной. А может, оно и к лучшему?