вторник, 5 марта 2013 г.

Новая линейка GPU NVIDIA® Quadro® на архитектуре NVIDIA® Kepler®

Давно я ждал этого знаменательного события, прошло около года, с момента анонса и выпуска первых GPU на архитектуре NVIDIA Kepler. Практически вся линейка GPU GeForce была обновлена, а вот с профессиональными видео картами NVIDIA Quadro, компания не торопилась с обновлением всей линейки.
До недавнего времени, была доступна только одна модель на базе NVIDIA Kepler – NVIDIA Quadro K5000. Модель K5000 была первой из нового поколения и уже давно присутствует на рынке. Но более доступных по цене моделей, так и не было выпущено компанией. Но начиная с марта 2013 года, пользователям стали доступны новые модели семейства Quadro, о них мы и поговорим в этом посте.
В конце февраля. 27 числа, состоялось закрытое мероприятие для представителей прессы, на котором компания NVIDIA представила модели нового поколения NVIDIA Quadro серии «K». Компания представала следующие новые модели Quadro:
- NVIDIA Quadro 410
- NVIDIA Quadro K600
- NVIDIA Quadro K2000
- NVIDIA Quadro K2000D
- NVIDIA Quadro K4000
Практически все категории производительности представлены определенными моделями Quadro. Как и ранее, Quadro разделены на несколько отдельных категорий: ENTRY LEVEL, MID-RANGE, HIGH-END и ULTRA HIGH-END. Модели линейки «K» представлены в трех первых категориях. Помимо этого, Quadro теперь занимают все сегменты рынка, начиная от мобильных решений и заканчивая высокопроизводительными вычислительными системами в паре с GPU NVIDIA Tesla.
Линейка NVIDIA Quadro серии «K» во всех сегментах рынка рабочих станций.
На приведенной выше иллюстрации, показаны все основные модели NVIDIA Quadro и представленные новые модели линейки «K». Нас интересуют модели для Desktop и платформы NVIDIA Maximus.
Одна из главных целей, которую преследуют разработчики решений Quadro это далеко не высокая производительность, а наоборот, достаточно точный баланс производительности и энергопотребления. В новом поколении Quadro, удалось достичь почти двукратного прироста производительности и при этом сохранить низкий уровень энергопотребления, а так же оставить еще немного запаса прочности для желающих попробовать разогнать их.
Увеличение производительности и возможностей Quadro Kepler по отношению к Quadro Fermi.
По отношению к предыдущему поколению, новое предлагает увеличение производительности и возможностей в следующих направлениях:
- Двукратное увеличение вычислительной мощности
- Увеличение объемов памяти графической карты
- Увеличение скорости передачи данных
- Увеличение скорости выполнения визуализации
- Двукратное увеличение производительности в визуализации на Ватт
- Поддержка большего количество дисплеев (х2)
Практически двукратное увеличение по данным направлениям, можно отнести к значительно превосходящему по вычислительной мощности графическому чипу на архитектуре Kepler. Учитывая современные тенденции в развитии профессионального программного обеспечения, практически двукратное увеличение вычислительной мощности и увеличение объемов памяти позволяют значительно быстрее специалистам выполнять свои задачи. Немаловажным является и увеличение производительности в визуализации, ведь чем больше мы сможем увидеть деталей и наглядно представить модель, тем быстрее можно осуществить настройку сцены и подготовку модели, а поддержка последней версии DirectX и OpenGL, позволят лучше представлять модели и сцены в режиме реального времени.
Помимо этого, NVIDIA выделила еще несколько направлений применения новых моделей Quadro.
Направления ускорения процесса, улучшенного визуального рабочего пространства и надежной производительности.
Уже сменилось несколько поколений GPU Quadro с момента выхода первых GPU поддерживающих вычисления общего назначения, и сейчас уже сформировалось четкое видение общих принципов применения GPU для обработки графики и вычислений. При этом не изменились и критерии к системам и GPU.
В ускорении рабочего процесса, преобладают требования к сертификации и совместимости программного обеспечения, а так же увеличение производительности за счет применения нескольких GPU. А так же трансформации рабочего процесса с применением платформы NVIDIA® Maximus™. В качестве увеличения рабочего пространства и максимального охвата всех приложений и инструментов, компания предлагает высокое качество сглаживания и применение вывода изображения через DisplayPort 1.2. При этом пользователи получают простое масштабирование дисплеев с применением технологии NVIDIA® Mosaic™. Не забыты инструменты управления рабочими столами NVIDIA nView®. Как обычно, разработчики уделяют внимание качеству и надежности выпускаемого оборудования, а так же тщательно разработанного дизайна.
Еще одно направление, которому уделили внимание в новом поколении Quadro — увеличение производительности при масштабировании разрешения.
Масштабирование разрешения с помощью NVIDIA Mosaic.
За счет применения NVIDIA Quadro и технологии NVIDIA® Mosaic™, становится возможным создание рабочих пространств с большим количеством дисплеев. Графические ускорители, поддерживают до 4 независимых и синхронизированных дисплеев. Один рабочий стол, может быть развернут на 16 дисплеев. Для контроля большого разрешения и синхронизации дисплеев, предоставляются расширенные инструменты и возможности, такие как Panel Bezel Correction, Projector Overlap, Warp & Blend Engine.
Не стоит забывать, что такие решения лучше реализовывать с помощью нескольких GPU линейки Quadro и Quadro G-Sinc.
Учитывая возрастающий интерес и реализацию приложений с поддержкой вычислений на GPU, компания NVIDIA уделяет этому направлению максимум внимания. Новое поколение NVIDIA Quadro более полно реализует возможности платформы NVIDIA® Maximus™, когда для визуализации в реальном времени используется GPU NVIDIA Quadro, а для вычислений GPU NVIDIA Tesla.
Масштабирование вычислений с помощью NVIDIA Maximus.
Платформа NVIDIA Maximus предыдущего поколения, основывалась на применении GPU базирующегося на архитектуре Fermi, различия между Quadro и Tesla в первую очередь заключались в вычислительной мощности чипов и объемах памяти, в Tesla они всегда были больше, нежели чем в Quadro, при этом, Tesla не выполняет операции по выводу изображения на дисплеи. Новое поколение NVIDIA Quadro и платформы NVIDIA® Maximus™, так же реализует эту концепцию. Учитывая возросшую вычислительную мощность как GPU NVIDIA Quadro, так и GPU NVIDIA Tesla. Рекомендуется применять их совместно. Или использовать более современную модель Tesla с Quadro предыдущего поколения. На приведенной выше диаграмме показаны примеры совместного использования Quadro и Tesla предыдущего поколения и нового поколения. При этом такие комбинации могут быть выполнены не только самыми «топовыми» моделями, а вариантом доступным по цене.
Итак, мы познакомились с основными идеями, заложенными в новые модели NVIDIA Quadro. Пришла пора познакомиться непосредственно с самими GPU NVIDIA Quadro на базе архитектуры NVIDIA Kepler. Линейка профессиональных GPU на базе NVIDIA Kepler пополнилась тремя новыми моделями.
Новые модели NVIDIA Quadro серии «K».
На приведенном выше слайде, показаны основные спецификации новых моделей NVIDIA Quadro. Мы же рассмотрим каждую из них по отдельности с видами на сами модели. Новыми являются три модели GPU, а именно NVIDIA Quadro K600, NVIDIA Quadro K2000/D, NVIDIA Quadro K4000. Познакомимся с ними поближе.

NVIDIA® Quadro® K600
Модель K600 является представителем категории ENTRY LEVEL, или простыми словами — самый бюджетный GPU профессиональной линейки NVIDIA Quadro серии «K». Он предназначен для применения в недорогих рабочих станциях и для выполнения проектов с небольшими вычислениями и несложной визуализацией.
Модель NVIDIA® Quadro® K600.
Плата занимает один слот и очень компакта, эта модель может быть использована в очень компактных корпусах и при этом не создает много шума. Эта модель отлично может подойти при работе с чертежами и несложными 3D моделями. Она может отлично проявить себя в работе с таким приложением как Autodesk AutoCAD LT или аналогичной программе. Хотя и не исключается применение этой «крохи» в работе с 3D приложениями.
Данная модель, обладает следующими характеристиками:
- GPU со 192 вычислительными ядрами NVIDIA® CUDA®
- 1 Gb графической памяти
- Пропускная способность шины составляет 29Gb per Second.
- Вывод на дисплеи: 1x Dual-Link DVI и 1x DisplayPort 1.2.
- Поддержка вывода на 2 дисплея через адаптер HDMI
- Максимальное количество активных дисплеев: 2
- FSAA (Maximum): 64x
- Поддержка сглаживания NVIDIA® FXAA™ Antialiasing
- Поддержка сглаживания NVIDIA® TXAA™ Antialiasing
- Реализована поддержка технологии NVIDIA Quadro® Mosaic
- Поддержка NVIDIA 3D Vision ® / 3D Vision Pro
- Поддержка платформы NVIDIA® Maximus™
В принципе, модель K600 превосходит модель предыдущих поколений в вычислительной мощности, и предоставляет обновленные средства вывода изображений. Помимо этого, увеличена скорость передачи данных, что конечно позволяет быстрее обрабатывать данные.
Модель K600 будет продаваться по цене в $199 USD в США, в России, она будет продаваться по цене от $259 USD, это примерно 7770  рублей.

NVIDIA® Quadro® K2000 и NVIDIA® Quadro® K2000D
Модель NVIDIA Quadro K2000 представлена в двух версиях — NVIDIA Quadro K2000 и NVIDIA Quadro K2000D. K2000 относится к категории MID RANGE, являясь сбалансированным решением. И предоставляющим достаточно богатые возможности для большинства профессиональных пользователей.
Модель NVIDIA® Quadro® K2000.
Аналогично K600, модель K2000 занимает всего один слот в компьютерном корпусе, и может быть так же использована в компактных корпусах. В отличие от предыдущих моделей, карта немного изменилась в габаритах, и система охлаждения претерпела небольшое видоизменение. Конечно модель Quadro FX 1800, которая у меня служит, по сей день, была более стильной и визуально более привлекательной, но и K2000 отлично выглядит как профессиональный инструмент. Модель K2000, как уже говорилось выше, представлена двумя вариантами — K2000 и K2000D, разница в них заключается в том, что в модели D, используется для подключения дисплея два порта Dual-Link DVI и один Mini-DisplayPort. Но в остальном, эти модели схожи по характеристикам.
Модели NVIDIA Quadro K2000 и NVIDIA Quadro K2000D. Различия в портах подключения дисплеев.
Данная модель, обладает следующими характеристиками:
- GPU с 384 вычислительными ядрами NVIDIA® CUDA®
- 2 Gb графической памяти
- Пропускная способность шины составляет 64Gb per Second
- Вывод на дисплеи (K2000): 1x Dual-Link DVI и 2x DisplayPort 1.2
- Вывод на дисплеи (K2000D): 2x Dual-Link DVI и 1x Mini-DisplayPort 1.2
- Поддержка вывода на 3 дисплея через адаптер HDMI
- Максимальное количество активных дисплеев: 4
- FSAA (Maximum): 64x
- Поддержка сглаживания NVIDIA® FXAA™ Antialiasing
- Поддержка сглаживания NVIDIA® TXAA™ Antialiasing
- Реализована поддержка технологии NVIDIA Quadro® Mosaic
- Поддержка NVIDIA 3D Vision® / 3D Vision Pro
- Поддержка платформы NVIDIA® Maximus™
Вообще, модель K2000 относится к таким GPU о которых можно сказать следующее:
-«Поставил и забыл, что она есть...»
Обычно, карты Quadro категории MID-RANGE достаточно производительны и способны на многое, конечно, в шустрые игрушки не поиграть на максимальных настройках, но для работы оно самое то, проверено уже не первым годом использования Quadro и особенно модели FX 1800.
Данная модель будет полезна при использовании с САПР и современными решениями для 3D моделирования (например, Autodesk Inventor, Autodesk Revit, SolidWorks, Pro Engineer и т.п.). При этом данная модель может быть использована как элемент для платформы NVIDIA® Maximus™, где Quadro выполняет задачи по визуализации графики и виртуального пространства, а Tesla выполняет вычисления общего назначения в приложениях использующих NVIDIA® CUDA®.
Следующая модель NVIDIA Quadro относится к уровню HIGH-END, и этой моделью является NVIDIA Quadro K4000.

NVIDIA® Quadro® K4000
Новая модель NVIDIA Quadro в категории HIGH-END, наиболее интересна для многих специалистов, начиная от пользователей САПР, и заканчивая цифровыми художниками. Новая NVIDIA Quadro K4000 аналогично моделям K600 и K2000, занимает один слот, позволяя использовать ее в корпусах среднего размера. Данная модель отлично подойдет для применения в станциях для работы с видео и 3D графикой, а так же если используется несколько приложений интенсивно использующих возможности GPU.
Модель NVIDIA® Quadro® K4000.
Данная модель отлично может подойти и для создания мульти дисплейной системы, требующей отображений единого рабочего пространства на нескольких дисплеях. А реализация SLI позволяет задействовать возможности двух GPU NVIDIA Quadro K4000 в визуализации сложных сцен. Эта модель отлично подходит для работы с такими пакетами как Autodesk Inventor, Autodesk Revit, Autodesk Showcase, SolidWorks, CATIA и другими требовательными к графической подсистеме 3D САПР.  Среди Media & Entertainment приложений, данная модель может отлично пригодиться в работе с такими пакетами, как Autodesk 3ds Max, Autodesk Maya, Autodesk Softimage, Autodesk Mudbox, NewTek LightWave и Side Effects Hoidini. Учитывая, что некоторые из этих пакетов ориентированы на применение OpenGL и используют многие возможности этого API для отображения виртуального пространства и текстур. Данная модель Quadro отлично сможет справиться с возложенными на нее функциями.
Модель K4000 обладает следующими техническими характеристиками:
- GPU с 768 вычислительными ядрами NVIDIA® CUDA®
- 3 Gb графической памяти
- Пропускная способность шины составляет 134Gb per Second
- Пиковая производительность в вычислениях с одинарной точностью с плавающей запятой: 1.246
- Вывод на дисплеи (K2000): 1x Dual-Link DVI и 2x DisplayPort 1.2
- Поддержка вывода на 3 дисплея через адаптер HDMI
- Максимальное количество активных дисплеев: 4
- FSAA (Maximum): 64x
- Поддержка сглаживания NVIDIA® FXAA™ Antialiasing
- Поддержка сглаживания NVIDIA® TXAA™ Antialiasing
- Поддержка NVIDIA® SLI®
- Реализована поддержка технологии NVIDIA Quadro® Mosaic
- Поддержка технологии GPUDirect™ for Video
- Поддержка NVIDIA 3D Vision® / 3D Vision Pro
- Поддержка платформы NVIDIA® Maximus™
В отличие от моделей K600 и K2000, модель K4000 уже предлагает возможности по ускорению вычислений при работе с видео и, конечно же, и покажет хорошую производительность при применении ее в вычислениях общего назначения.
Что может особенно порадовать, так это возросшая производительность в вычислениях, превосходящая NVIDIA Tesla и NVIDIA Quadro на базе архитектуры NVIDIA Fermi.

Еще немного о производительности
Вообще, новое поколение NVIDIA Quadro, предоставляет полноценную поддержку не только OpenGL приложений, но и приложений использующих DirectX. Ранее это конечно не так сильно афишировалось, но с учетом того, что многие профессиональные Windows приложения, используют Direct3D для отображения виртуального пространства, сейчас сопротивляться этой тенденции не имеет смысла. В ходе презентации, был продемонстрирован слайд демонстрирующий производительность NVIDIA Quadro в синтетических тестах OpenGL и DirectX.
Пример возросшей производительности новых моделей Quadro в синтетических тестах.
Как и ранее, производительность в DirectX приложениях значительно превосходит предыдущее поколение GPU, аналогично и с OpenGL приложениями. Мы обязательно рассмотрим отдельно синтетические тесты и изменения производительности.
Еще один пример возрастающей производительности, относится к примерам с реальными приложениями. На приведенном ниже слайде, показано, насколько возрастает производительность при работе со сценами в целевых приложениях.
Производительность новых моделей Quadro в целевых приложениях.
Вообще, на мой взгляд, каждый раз говорить о возрастающей производительности это просто уже кощунство, это и так понятно, производительность будет возрастать с выходом новых моделей. Однако не следует забыть о том, что вычислительные возможности можно отлично увеличивать добавлением новых вычислительных устройств.
Благодаря увеличению производительности GPU и объемам памяти, и скорости обмена данными, стало возможным применение разрешений формата 8K, однако для этого может потребоваться два GPU NVIDIA Quadro и Quadro G-Sinc.
Эволюция разрешений. От SD до 8K.
В заключение, хочется рассмотреть общие тенденции в индустрии и направления, которые сейчас намечены и развиваются.

Тенденции развития областей применения GPU
За последние несколько лет, программное обеспечение и оборудование получили достаточно высокую производительность. А с развитием направления вычислений общего назначения с помощью GPU, стали уделять внимание не только качеству отображения графики, но и вычислительным возможностям.
Компания NVIDIA, рассматривает тенденции развития областей машиностроения и M&E, и старается предлагать решения NVIDIA Quadro для применения именно в этих областях.
Тенденции в Машиностроении.
Одна из самых динамически развивающихся и востребованных областей — Машиностроение и проектирование узлов и конструкций. Не секрет, что красивая машина или самолет должны в первую очередь правильно работать и выполнять свои функции, а не выглядеть на картинке как нечто фантастическое. Проектированием машин занимаются целые компании и КБ, объемы данных возрастают постоянно с каждым новым проектом, а иногда приходится искать множество новых неординарных решений. Системы САПР и 3D моделирования сложных поверхностей и сборок из большого количества элементов, требуют высокой вычислительной мощности. Чаще, компании покупают рабочие станции, которые заранее подготовлены и оптимизированы под целевые приложения, начиная от Autodesk Inventor, и заканчивая сложнейшими системами, такими как CATIA. Современные САПР так же предлагают возможности по симуляции и выполнению различных расчетов, а с внедряемой поддержкой NVIDIA® CUDA® возрастает потребность в наличии нескольких вычислительных устройств. Не являются исключением и другие системы для решения определенных задач, например математических расчетов и анализа, которые так же могут потребовать дополнительной мощности для вычислений.
Платформа NVIDIA® Maximus™, с использованием NVIDIA Quadro и NVIDIA Tesla позволяют не только выполнять качественную визуализацию виртуального пространства и визуализации средствами Unbiased систем визуализации, но и выполнять сложные вычисления.
Еще одна область в последнее время чаще обращающаяся к вычислениям средствами GPU — Media & Entertainment.
Тенденции в Media & Entertainment.
Вообще в M&E дела обстоят немного сложнее, чем это может показаться на первый взгляд. Конечно, GPU ускорение используется в решении многих задач по созданию VFX, но чаще всего, это внутренние разработки студий, когда специалисты отделов по FX, разрабатывают решения для симуляции динамики и динамики жидкостей/газов для решения собственных нужд. В целевых приложениях, на данный момент не спешат ускорять вычисления за счет GPU, наиболее «ускоренным» на данный момент является Autodesk 3ds Max, в нем реализована поддержка GPU ускорения в таких областях как динамика (Mass FX), системы частиц Particle Flow (mParticles), системы визуализации Quicksilver и NVIDIA iray renderer. В других пакетах, конечно, тоже есть инструменты, использующие GPU в качестве мощного сопроцессора, например система динамики и симуляции жидкостей/газов в Houdini, но этого мало. Однако стоит отметить, что в этом году, впервые начнут появляться гибридные системы визуализации, использующие возможности по GPU вычислениям. Например, грядущий релиз mental ray 3.11 (mental ray 2014) будет поддерживать ускорение вычислений Ambient Occlusion средствами GPU. Но согласитесь этого мало. Конечно, не обошло ускорение силами GPU такую область как композитинг и финальный продакшн, здесь уже есть намеченные и развивающиеся тренды, данной возможностью обладают такие пакеты как Adobe After Effects, The Foundry NUKE и eyeon Fusion. В каждом из этих пакетов, присутствуют инструменты, поддерживающие вычисления на GPU. Но все равно, еще многое предстоит решить разработчикам для реализации ускорения во многих областях для CG, и это по-прежнему остается «развлечением» для отделов R&D на студиях.

В качестве заключения
Я давно уже ожидал обновления линейки Quadro, и особенно ждал появления модели категории HIGH-END  а именно NVIDIA Quadro K4000. Наконец, компания обновила всю линейку Quadro, а это значит что многие пользователи и в частности я, обладающие моделями предыдущих поколений получат возможность выбрать карту себе по вкусу и под выполнение решаемых задач. Многие меня спрашивают, а можно ли ускорить Quadro, например, повысив частоты? Ответ на этот раз будет положительным, не так давно мне удалось узнать о том, что Quadro отлично поддаются ускорению с помощью специальных утилит, а запас прочности данных GPU позволяет без страха заняться увеличением производительности, не прибегая к сложным ухищрениям. Напомню, я ПРОТИВ переделки GeForce в Quadro, на данный момент это крайне проблематичная задача, из-за различий не только в драйверах и ПО, но и в железе. Все это, пользователи могут выполнить на свое усмотрение, и гарантий вам ни кто давать не будет.
Но вернемся к новому поколению. На данный момент, все модели Quadro для рабочих станций полностью обновлены. Компания представила новые модели не только серии «K» но новые модели линейки NVS, для применения в мульти дисплейных решениях и не требующих обработки сложной 3D графики, но это отдельная тема.
Я же уже с удовольствием порекомендую новые модели, всем кто занимается подбором нового GPU для работы и надежного решения.

Когда можно приобрести новые Quadro?
Новые модели NVIDIA Quadro будут доступны в ближайшее время у партнеров компании NVIDIA, рабочие станции от таких партнеров компании, как HP, DELL, Lenovo  и FUJITSU. Среди российских производителей рабочих станций, новые Quadro будут доступны у таких компаний как FORSITE, Meijin, HyperPC, Kraftway.
Цены на новые модели не будут отличаться от цен на предыдущее поколение Quadro, но вариации в разумных пределах все равно имеют место быть. NVIDIA предоставили такие цены на новые GPU NVIDIA Quadro:
- Quadro K5000 – $2419 (72 570 RUB)
- Quadro K5000 for Mac – $2419 (72 570 RUB)
- Quadro K4000 – $1129 (33 870 RUB)
- Quadro K2000 – $589 (17 670 RUB)
- Quadro K2000D – $579 (17 370 RUB)
- Quadro K600 – $259 (7 770 RUB)
В этом году я запланировал обновление статей и обзоров в области новых решений от NVIDIA и сравнение производительности и возможностей между NVIDIA GeForce и NVIDIA Quadro, следите за обновлениями в моих блогах и на страницах RENDER.RU.

До скорой встречи, ваш dimson3d! :)

Комментариев нет: