- 從2009年第三期開始，我們開設了“NVIDIA Quadro FX專業顯卡專欄”，面向CAD/CAM專業讀者羣，連續三期比較全面地介紹了NVIDIA Quadro FX系列專業顯卡的技術和產品。上一期，我們還特別介紹、並測試了剛剛發佈的第十代8系列NVIDIA Quadro FX專業顯卡，相信諸位讀者對Quadro FX專業顯卡已經有了一個相對全面的認識。從本期開始，本專欄將轉向一個新的方向：從泛化的Quadro FX技術和產品介紹，轉向與行業特點、專業圖形應用需求相結合，幫助不同行業、不同專業軟件的用戶選擇適合自己的Quadro FX專業顯卡產品或專業圖形解決方案。
引言
從2009年第三期開始，我們開設了“NVIDIA Quadro FX專業顯卡專欄”，面向CAD/CAM專業讀者羣，連續三期比較全面地介紹了NVIDIA Quadro FX系列專業顯卡的技術和產品。上一期，我們還特別介紹、並測試了剛剛發佈的第十代8系列NVIDIA Quadro FX專業顯卡，相信諸位讀者對Quadro FX專業顯卡已經有了一個相對全面的認識。從本期開始，本專欄將轉向一個新的方向：從泛化的Quadro FX技術和產品介紹，轉向與行業特點、專業圖形應用需求相結合，幫助不同行業、不同專業軟件的用戶選擇適合自己的Quadro FX專業顯卡產品或專業圖形解決方案。
本期，讓我們首先從航空行業的數字化產品設計入手，介紹航空行業的專業圖形需求以及Quadro FX的性能表現和配置情況。在進入本期專題的正式內容之前，我們有幾點說明，供讀者參考。
圖 航空、汽車、造船都是最主要的CAD/CAM用戶行業羣體
1. 航空業是一個覆蓋面非常廣泛的行業，從各類軍用、商用飛機，到民用、專用小型飛行器，從航空產品的主機企業，到航空發動機、航空附機企業，涉及30多個分支行業。此外，航空產品本身也是非常複雜的大型機電系統，涉及的的專業門類非常多，從飛行器設計到流體力學、工程力學等領域，如果按照飛機產品的設計流程劃分，可以分出總體設計、氣動、結構、強度、振動、液壓、燃油、環控、救生、電子、電氣、儀表、雷達、材料、可靠性研究和信息處理等近百個專業範疇。因此，本期專題內容對航空業所涉及的各個行業、專業均有參考價值，不僅僅限於軍用、民用主機企業。
圖 航空產品涉及的行業、專業範疇十分寬泛
2. 航空和航天是典型的“雙生”行業。航空業主要研製、生產在大氣層中運動的飛行器，如各種飛機，而航天則是研究、生產衝出地球大氣層運動的飛行器，如衛星、宇航飛機和運載火箭等。但是，兩個行業的主要產品均具備整體規模超大、技術尖端、系統複雜等特點，均屬於單件、小批量的研發、生產一體模式。兩者採用的數字研發流程和技術非常類似，因此在CAD/CAM技術應用領域，往往將航空、航天劃歸爲同一類用戶羣體。儘管，本期專題的測試部分主要採用了航空領域的應用模型，但航空產品數字設計對Quadro FX專業顯示系統的需求特點，完全可以平移到航天業。諸位讀者不必侷限在大氣層以內，外太空同樣令人嚮往。
3. 航空、航天均與國防工業無法分開。航空產品中的軍機是一大產品分支，相信很多讀者都目睹了2008年珠海空展國產殲10的英姿。而航天產品中，遠程導彈、軍用衛星/雷達均屬於國防範疇。事關國防安全，本文部分測試內容做了隱晦處理，部分圖片非原圖(此類情況，圖注中已註明)。請諸位讀者理解、見諒。
4. NVIDIA Quadro FX包含一系列專業顯卡產品，涵蓋高、中、低端的幾十款產品及專業解決方案。爲了貼合本期航空產品數字化設計圖形平臺的主題，本文並未對這幾十款產品一一介紹，僅介紹和測試了2009年剛剛上市不久的第十代Quadro FX顯卡的中、高端代表產品——Quadro FX 1800、Quadro FX 3800和Quadro FX 4800。原因很簡單，由於航空產品本身規模大、系統複雜，其三維數字化設計也只有中高端專業顯卡才能應付，入門級的專業顯卡在航空產品系統級的設計中無法滿足性能要求。如果讀者希望全面瞭解Quadro FX系列專業顯卡，請翻閱本刊2009年3~5期雜誌的“NVIDIA Quadro FX專業顯卡專欄”。類似的情況同樣出現在航天產品的三維數字化設計過程中。
閒話少敘，下面我們正式開始本期專題的內容，我們將向讀者介紹：當前航空業數字化設計對專業圖形顯卡的需求，Quadro FX 1800、Quadro FX 3800和Quadro FX 4800三款專業顯卡在典型航空產品三維數字化設計過程中的性能表現，主流的CATIA V5、最新的CATIA V6與Quadro FX顯卡的兼容性，Quadro FX顯卡的ISV認證，CATIA用戶如何選擇專業顯卡和相應的系統平臺。最後，我們將在AutoCAD 2010發佈之際，國內最先測試AutoCAD 2010對圖形硬件系統的性能需求，以及在Quadro FX 580顯卡上的運行情況。
一、航空產品數字化研發的幕後英雄：NVIDIA Quadro FX
1. 航空產品數字化研發和CATIA三維設計軟件
圖 達索系統的CATIA是航空工業設計的事實標準
縱觀CAD/CAM技術發展的歷史，航空業可以說是不斷推進CAD/CAM技術進入工程實踐的先驅。而CAD/CAM技術的引入，反過來也使得更復雜、更大型的航空產品的研發和製造成爲可能。早在上個世紀的50、60年代，航空業的工程師就已經開始在產品設計過程中使用二維CAD技術，以提高設計更改的效率，加強設計知識和數據的重用。隨着產品複雜程度的提高，二維CAD技術已經不能滿足複雜航空產品的設計要求。飛機設計師希望使用更爲直觀的三維模式設計產品。當時，法國達索航空的一位設計師在他的設計經驗報告中寫道：“我們是工程師，不是藝術家，但是，用二維圖紙表達一架飛機的全部信息，確實需要我具有藝術家的想象力!”確實，使用二維信息表達近百萬個零部件的工程數據，兼且描述它們之間的裝配關係，確實是令人頭疼的工作。
在這種情況下，上世紀70年代，達索航空的工程師們開發並首先使用了一種全新的三維CAD/CAM系統——Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application——CATIA。CATIA的誕生和應用拉開了航空產品設計史新的一頁，航空業複雜、大型工程數據的表達方式從二維到三維，數字化技術開始從設計向工程分析、仿真和工藝規劃滲透，大型產品的全數字化虛擬樣機成爲可能……從1982年開始，CATIA V1、V2和V3相繼發佈，直到1993年發佈的V4版本。CATIA已經成爲了全球航空業產品數字化設計的標準平臺，100%的飛機主機企業使用CATIA，而CATIA本身也因爲長期接受航空工業用戶的磨礪，蘊含了豐富的航空產品數字化設計的經驗。
現在，航空業普遍使用的是基於Windows的CATIA V5(從1994年開始研發)，而最新的V6版本剛剛在2008年底發佈。使用CATIA設計的產品耳熟能詳，波音737、777，空客A380，法國陣風戰鬥機，Bombardier公司的Global Express 公務機，Lockheed Martin公司的Darkstar，當然還有中國的飛豹、梟龍、殲10和ARJ21支線客機……
CATIA三維設計之所以能夠在上個世紀80年代、90年代迅速普及，除了用戶需求迫切和軟件功能適用之外，還有一個原因就是計算機硬件性能的迅速提高。其實，70年代就已經有人研發三維設計系統，但當時的計算機性能有限，價格也非常昂貴，工程應用三維技術的可操作性不高，且硬件成本高昂。到了80年代中期，UNIX小型機的性能已經可以滿足CATIA V4運行的要求，而到了90年代末，Windows平臺的圖形工作站也可以運行CATIA V5了。於是，大量的企業開始使用CATIA這樣的三維設計系統，不僅航空工業，汽車、家電、電子、通用機電設備等行業也開始大範圍使用三維設計軟件。
此後，CATIA三維設計軟件的功能和圖形工作站、專業顯卡的性能交互上升，Quadro FX這樣的專業顯卡開始成爲了CATIA用戶的最佳選擇。從CATIA V5誕生到CATIA V5R19發佈，將近十年的時間裏，CATIA的功能範疇增加了將近8倍!而Quadro FX專業顯卡也從NVIDIA第一代專業GPU發展到了現在的第十代產品，綜合性能提高將近15倍，並發展出CUDA、SLI、nVIEW等大量新功能。
2. CATIA三維CAD/CAM軟件對圖形硬件的需求
作爲專業大型三維圖形應用程序，功能強大的CAITA軟件對圖形硬件平臺的要求也非常苛刻，這些要求其實也代表了航空工業用戶的需求。
首先，作爲工業級軟件產品，CAITA軟件要求圖形平臺具備工業級的穩定性。在工業應用中，穩定壓倒一切，甚於性能。CATIA和對應的專業圖形硬件是作爲“工業設備、生產工具”進入企業的，而不僅僅是計算機軟硬件那麼簡單。爲此，圖形硬件必須保證100%的支持CATIA 100%的圖形功能，不存在任何兼容性問題，不存在任何影響系統穩定性的問題。爲此，Quadro FX專業顯卡必須在發佈之前，通過CATIA軟件提供商達索系統公司的認證測試。達索系統的工程師和NVIDIA的工程師需要配合工作，在各種Quadro FX平臺上(安裝了Quadro FX專業顯卡的各品牌工作站)反覆運行CATIA軟件的全部功能，解決發現的所有問題。這就是Quadro FX專業顯卡的ISV認證。ISV認證首先解決的是穩定性問題，而未通過ISV認證的非專業顯卡在穩定性問題上無法保證。
圖 波音公司使用CATIA設計的飛機產品，大型產品的數字化設計需要極端的穩定性
其次，性能滿足CATIA運行的要求。用戶會使用CATIA進行各種零部件乃至裝配體的設計工作，設計規模的跨度非常大。但是，按照“木桶原理”，在企業中運行CATIA的圖形硬件必須具備支持企業主流、大規模設計任務的性能。爲此，在航空、航天等工業企業，中高端、超高端的Quadro FX專業顯卡是主流的圖形硬件，入門級的產品很少有用武之地。Quadro FX專業顯卡還針對CATIA這樣的專業三維軟件進行了相應的優化，用戶可以在驅動程序裏進行優化調整，以便獲得更好的性能表現。
再次，圖形硬件需要支持CATIA等三維軟件的功能性特效。什麼是功能性特效呢?三維軟件不僅僅用於產品的詳細功能設計，還用於造型設計、外觀設計和工藝規劃等環節，於是CATIA這樣的軟件提供了創成式造型、高級曲面和高級渲染等功能模塊。這些模塊對模型質量、模型真實感的要求都非常高，需要圖形硬件完整支持OpenGL API，並具備足夠的實時圖形渲染性能，才能使用戶看到特殊的圖形效果，獲得最佳的功能體驗。如果圖形硬件不能達到這些要求，儘管不影響運行性能和穩定性，但會明顯影響用戶的功能體驗。在這方面，Quadro FX專業顯卡支持完整的OpenGL API，通過了全功能的ISV認證測試，可以完美地實現CATIA軟件的所有功能性特效，而非專業顯卡在這個環節均要落馬不敵。
3. 航空主流NVIDIA Quadro FX產品
本期專題下文將涉及的NVIDIA Quadro FX產品如表1所示，這三款產品是航空工業用戶主流應用的NVIDIA Quadro FX產品，分別屬於中端、高端和超高端產品。
表1航空主流NVIDIA Quadro FX產品
1)Quadro FX 1800
基於NVIDIA G94GL顯示核心的Quadro FX 1800是中端市場的絕對主力，幾乎能滿足80%的通用機械產品三維設計功能和性能需求。不過，在航空、航天工業，偏偏一部分主機設計屬於那其餘的20%，Quadro FX 1800在這兩個行業只能算入門產品。除了大型主機設計(如整體結構骨架和蒙皮、整體佈線等任務)，Quadro FX 1800的性能和功能不存在任何問題，無論是零件、部件的詳細設計，還是內飾、塗裝的真實體驗設計，都能應付自如。
Quadro FX 1800採用電壓更低、頻率更高、8bit預讀取能力的DDR3高速顯存，顯存位寬是192位，帶寬達到僅有38.4GB/s。Quadro FX 1800的顯存達到了768MB，這對於模型規模較大的航空用戶而言是非常實際的。Quadro FX 1800的CUDA並行管線也達到了64條，使用SIMULIA的用戶，如果具備開發能力，可以挖掘一下GPU的並行計算效能。
Quadro FX 1800同樣支持最新的OpenGL 3.0 API和30bit色彩顯示。
圖 Quadro FX 1800
2)Quadro FX 3800
定位高端的Quadro FX 3800是高性能與多元化功能相結合的產物。Quadro FX 3800不僅硬件配置高、性能高，還支持SDI和SLI Multi-OS功能。SDI功能可以將實時視頻鏡頭與虛擬背景進行合成，用於真實感飛行體驗模擬是個不錯的選擇。至於SLI Multi-OS功能，則是利用虛擬化技術，將一個計算機系統內的兩片顯卡分別分配給兩個並行的操作系統。相比SLI Multi-OS和SDI，Quadro FX 3800的SLI功能對於航空用戶更重要。隨着全功能數字樣機技術應用的深入，航空設計的規模幾乎沒有上限，產品數字模型所容納的信息可以不斷豐富，因此三維模型的規模也不斷增大，用來顯示全模型的顯示終端也越來越大。現實情況下，已經出現單片頂級專業顯卡也無法滿足性能和功能要求的情況出現。Quadro FX 的SLI技術允許用戶在計算機中同時安裝兩片專業顯卡，倍增性能的同時，可以驅動更多的顯示器或更大分辨率的顯示終端(採用SLI模式，配合專用的視頻接口和輸出線材，Quadro FX 3800以上的顯卡可以外接2-8個高分辨率的顯示器，而在SLI基礎上發展起來的Quadro Plex視覺計算系統，採用SLI Mosaic模式，一臺主機加一套Quadro Plex系統竟然可以驅動一臺56英寸的4K平板顯示器)，即使完整顯示整架飛機的三維模型也不是問題。
圖 支持SLI模式的Quadro FX 3800
3)Quadro FX 4800
作爲最高端的CAD/CAM用戶羣體，航空工業會用到Quadro FX系列的超高端產品——Quadro FX 4800。而Quadro FX 4800並不是用於三維CAD設計，更多地用於驅動高分辨率的顯示終端，完成飛行器大模型數據的可視化顯示。對於三維設計而言，Quadro FX 4800的性能並不比Quadro FX 3800強太多，它的強大之處在於高達1.5GB的高速顯存，這對於大量三維數據的高真實感實時顯示非常重要，大量顯存可以存儲更復雜、更大規模的幾何、光源和材質數據。
二、主流設計平臺全面實測
1. CATIA V5的兩個世界：32位和64位系統NVIDIA Quadro FX性能實測
1) 測試平臺和測試系統簡述
CATIA V5很早就開始支持64位系統了，甚至更早的運行在小型機上的CATIA V4本身就是64位應用。不過，還是有很多用戶在32位 的Windows上運行CATIA V5。因此，CATIA V5有兩個版本——32位和64位版本。兩者功能完全一樣，不過操作系統平臺不同，性能表現會有差別。而且，模型越大，性能表現的差別越大。畢竟32位的Windows只能調用3GB以下的內存，而32位的CATIA甚至只能使用系統內存的60%左右(操作系統等底層應用本身要佔去一定得內存)。本次測試分別在32位和64位的Windows XP Pro系統下進行。
圖 零件和工程圖測試部分採用了COE同樣的模型——活塞
圖 裝配測試採用了全數字化的無人偵察機設計模型(因特殊原因，此圖非測試原圖。原圖規模比本圖大許多，包含4972個零部件。本圖是來自Warbird的Flying Fokker G.1模型，荷蘭設計，僅供示意)
CATIA的商業測試環境均比較老舊，COE的CATBENCH還是基於CATIA V5R12版本，而SPEC的CATIA測試則基於CATIA V5R14。我們希望在2008年後主流的CATIA V5R19版本上進行測試，因此仿照COE的測試編寫了宏指令， 依次完成載入模型(LOAD)，實體模型操作(Solid Shade，包括旋轉、平移等一系列操作)，工程圖生成(2D DRAFTing)，參數化模型修改，載入大型裝配體及操作，裝配體剖面圖生成，最後進行裝配體運動干涉的計算。其間，不允許人爲干預，最終將各項操作耗費時間寫入log文件，完成相應操作的時間越短，性能則越強。同時，利用frame probe偵測，連續三維模型操作期間的畫面幀數，以衡量操作的流暢性。爲了測試專業顯卡和普通顯卡的區別我們採用一片第三方品牌的GTX260娛樂顯卡。GTX260同樣採用PCI Express 2.0 X16接口，屬於高端娛樂顯卡，其顯存位寬448bit，顯存容量達到896MB，比Quadro FX 1800的硬件指標還要高。
具體測試平臺如表2所示。
表2 測試平臺配置情況
2) 測試成績
32位系統測試成績如表3所示。
表3 32位系統測試成績
64位系統測試成績如表4所示。
表4 64位系統測試成績
3) 測試分析和說明
l CATIA V5R19是2008發佈的最新的CATIAVV5小版本，但仍然無法充分利用多核心處理器的效能，測試過程中可以發現僅有一個核心的峯值佔用率達到92%，其他核心的佔用率始終沒超過25%。看來，在多核心平臺上運行CATIA V5並不會獲得明顯的格外性能提升。但是，當用戶運行CATIA的同時，還運行其他程序時，如CAM程序或CAE程序，多核心、多線程技術可以保證CATIA的運行性能不受影響。
l 正如預料的那樣，在CATIA專業圖形性能方面，Quadro FX 4800>Quadro FX 3800>Quadro FX 1800>GTX260。打開軟件、載入模型等操作與圖形性能無關，與處理器、內存性能相關的項目，四個平臺基本差不太多。而實體模型操作、參數化模型修改和大模型操作等項目，與顯卡性能息息相關，專業顯卡明顯領先於娛樂顯卡。即使GTX260的硬件指標也不太差，但是仍然遠遠落後。特別是，GTX260在大裝配模型操作過程中，無論是32位還是64位平臺，均在模型轉換實體、線框模式時出錯，無法獲得該項成績。不得不說，在穩定性和專業應用兼容性上，娛樂顯卡和專業顯卡的差距還是很明顯的。Quadro FX顯卡採用了最新版本的驅動程序2009年6月發佈的186.18，而GTX260也採用了最新的GeForce 186.18驅動。從Windows的出錯報告信息來看，是顯卡系統的存儲尋址出了問題。
l 在對內存和處理器依賴較多的項目中，我們發現，64位系統明顯強於32位系統。大裝配模型的幾何計算對內存的要求還是很高的，32位系統的內存尋址上限限制了系統性能的發揮，而64位系統不存在這個問題。測試過程中，CATIA的峯值物理內存佔用是2.7GB。
2. NVIDIA Quadro FX CATIA V6國內首測
1) 全新的CATIA V6和PLM 2.0
圖 全新的CATIA V6
2008年，達索系統在延續發佈了CATIA V5最後一個小版本的同時，發佈了CATIA V6。當然，從新發布的產品看，與其說是CATIA V6，不如說是V6體系或PLM 2.0。因此，V6版本的CATIA已經和V5是兩個概念、兩個級別的產品了，V6實際上很有云計算的味道。V6強調網絡協同開發，強調PLM全流程的融合，更強調在線式的三維設計體驗。習慣使用V5的用戶需要適應V6新的界面和操作方式。例如，V5中打開文件的菜單換成了ACCESS PLM按鈕，設計網絡社區融合到了軟件的功能操作中，用戶甚至無法把文件保存到本地，而是必須存儲到指定的網絡數據服務器上。V5還屬於單機時代，而V6已經是網絡時代的軟件了。
圖 CATIA V6帶來了近乎照片的實時設計體驗
當然，無論CATIA如何升級，現階段，其圖形核心還必須在本地運行，對本地計算機的專業圖形性能不僅沒有降低，反而提高了不少。首先，V6採用了OpenGL 3的API，同時爲了完成網絡化三維體驗，其3DLIVE還支持DirectX 10和11，這對顯卡就是個體驗，大部分娛樂顯卡在完整支持OpenGL 3 API這道門檻前倒下，幸好第十代的Quadro FX系列顯卡全部支持OpenGL 3(不支持的顯卡照樣可以運行，但不能保證穩定性和兼容性，達索建議大家使用經過認證的專業圖形平臺)。其次，V6終於完美支持VISTA了，支持Windows7也在預料之中，未來兩年64位的Windows7應該是CATIA V6最好的操作系統平臺。而無論是VISTA還是Windows7，圖形子系統的壓力都比Windows XP高。再次，爲了支持客戶、工藝規劃和協作商的三維真實感產品體驗，V6中的三維模型進行實時渲染，其模型顯示的真實感提高了不止一個臺階，而這需要顯卡具備足夠的性能和足夠的顯存。當我們認爲Quadro FX 3800配置1GB的顯存是不是有些誇張的時候，V6告訴我們，飛機設計1GB顯存也許纔剛剛好。另外，第十代Quadro FX顯卡的10bit色彩顯示能力在V6時代有了用武之地(關於10bit色彩能力，請見上期雜誌)，因爲，V6渲染的模型可以採用10bit色彩，這意味着，CATIA V6搭配第十代Quadro FX顯卡可以再現幾乎完全真實的自然界色彩。
2) 認證!認證!Quadro FX領先
CATIA V6的發佈是不是意味着很多顯卡將被淘汰呢?我們還是參考達索系統的官方文件吧，大家可以登陸達索系統圖形工作站硬件產品的認證網頁http://www.3ds.com/cn/support/hardware-certification/windows-certified-workstations，我們可以發現，航空工業常用的第十代和上一代中高端Quadro FX專業顯卡平臺均通過了CATIA V6的認證，其中包括本文測試的Quadro FX 4800、Quadro FX 3800和Quadro FX 1800，而所有娛樂顯卡均不在此列。在認證網站上，達索系統還非常仔細的標示出了認證測試系統顯卡的驅動程序版本，可見專業顯卡驅動對於程序穩定運行的重要性。
圖 達索官方網站硬件認證截圖(部分)，Quadro FX 4800和Quadro FX 1800都和惠普的工作站一起通過了認證，官網上還有Quadro FX 3800的認證結果
3) 測試系統和測試成績
CATIA V6保持了80%以上的CATIA V5應用兼容性(達索系統官方說明)，因此，我們嘗試在V6系統上運行我們的測試宏。儘管V6界面讓我們狠狠地迷糊了一陣，幸好，在設定了虛擬網絡服務器之後，V6系統很好的運行了宏，並不存在任何的數據兼容性問題(frame probe在VISTA下無法運行，即使關閉了用戶權限管制UAC或以管理員身份運行同樣失敗，因此V6測試沒有幀數數據)。既然V6支持VISTA，我們測試時使用了64位版本的Windows Vista Ultimate(SP1)，其他硬件配置不變，測試成績如表5。
表5 64位VISTA系統 CATIA V6測試成績
4) 測試成績分析和說明
l Windows Vista並不像人們想得那樣一無是處，從測試成績來看，64位的Windows Vista使得大部分測試成績有所提高，而且GTX260在裝配體剖面圖生成環節終於開始工作了，儘管性能還是不能令人滿意。
l 儘管各個平臺的性能均有所提高，但總體而言，Quadro FX 4800>Quadro FX 3800>Quadro FX 1800>GTX260的性能順序並沒有變。
l 如果不考慮使用習慣，個人看來，航空工業的工程師升級到CATIA V6還是可以獲得不小的性能能提升的。另外，習慣新界面後，其實V6的功能更強大，更人性化，也更符合協同設計的流程特點。V6配合新的Quadro FX顯卡確實是個不錯的選擇。
三、CATIA用戶選卡指南
1. CATIA系統的圖形未來
V6並不是CATIA的終極版本，實際上2009年年內，CAITA V6還會發佈一個小版本。此後，和V5一樣，一年內按慣例都會更新三個小版本，除了打補丁外，還會不斷增加新功能，提高運行性能。在V6的網絡協同和真實體驗設計模式下，CATIA對顯卡的要求實際上更高了。不僅性能要求更高，功能要求也更高。例如，設計師可以有兩臺以上的顯示器，分別顯示產品的三維模型和二維圖紙，或者分別顯示三維模型和製造工藝規劃，一個系統需要接駁兩臺甚至更多的顯示器，這就必須用到Quadro FX顯卡的nVIEW功能和SLI功能。實際上，更多的顯示終端在工業應用領域並不是奢侈的做法，這完全是工作的需要。國外航空領域的工程師和設計師同時使用四臺顯示器已經非常普遍，更多的顯示器有利於提高設計校驗、設計方案對比、並行設計流程的效率。
圖 採用多個顯示器進行設計方案比對非常方便
另外，CATIA V6已經將SIMULIA完全集成，優化分析開始具備完全驅動工程設計的操作可能。而SIMULIA的原型ABAQUS本身就可以支持多核、多線程解算，需要高性能計算平臺的支持。那麼Quadro FX顯卡提供的上百甚至數百個CUDA並行運算構架是否能通過簡單的開發別利用起來，以支持高效率的SIMULIA問題解算呢。這種可能性非常大，而且操作難度並不高，每一臺安裝了Quadro FX顯卡的童圖形工作站同時也是一臺小型的高性能計算平臺。
2. CATIA操作系統的選擇
通過上述測試，很明顯，64位系統是CATIA用戶最好的選擇，V6系統甚至可以選擇64位的VISTA，或者等待即將到來的Windows 7。測試過程中，CATIA系統啓動後，即使什麼也不做，內存的佔用也達到了780M之多。載入一箇中等規模的模型後(小型飛機的蒙皮架構)，物理內存的佔用達到1.2GB。如果進行設計操作，32位系統下的物理內存就會遇到上限，從而開始使用硬盤空間作爲虛擬內存，這對設計效率的影響是非常明顯的。64位操作系統不存在這個問題，只要物理內存夠大(64位的Windows可以控制128GB內存)，用戶可以任意操作更大的模型。
3. 高端卡、中端卡和低端卡
航空業的設計對象確實規模龐大、系統複雜，整機幾十萬個零配件是很常見的。因此，即使是Quadro FX專業顯卡，入門級的產品也會經常遇到性能吃緊的情況。因此，我們建議航空業的用戶儘量選擇中、高端專業顯卡，例如本次測試的三塊Quadro FX顯卡。特別是Quadro FX 3800以上的顯卡，如果性能不能滿足要求，還可以採用SLI技術開提高性能。當然，我們不是每天都要把整機模型載入設計環境，絕大部分時間，系統執行部件、零件級的設計。即使如此，爲了應付稍大規模的裝配設計工作，Quadro FX 1800這樣的中端顯卡仍然是航空產品數字化設計的入門圖形設計硬件。
4. 專業卡和娛樂卡
如果不是預算太緊，如果不是學生學習，工業級CATIA用戶還是選擇專業顯卡較好。本次測試中即使高端的GTX 260在CATIA運行中仍然會出問題，而硬件指標低一些的Quadro FX 1800卻毫無問題，而且運行性能還優於GTX 260。專業顯卡和娛樂顯卡的目標用戶羣不同，因此，硬件供應商設計硬件架構和驅動程序時的標準就不太一樣。Quadro FX是面向CAD/CAM用戶的專業級產品，是作爲生產工具設計的，其穩定性、兼容性、性能都有保障。而娛樂顯卡是家用級的產品，玩遊戲、看高清都很好，運行CATIA這樣的三維CAD程序也勉強可以，但用於航空企業的設計、生產實踐就不合適了。達索系統官方進行硬件認證測試，也是希望用戶使用專業的圖形硬件產品，以實現最佳的軟件性能和功能表現。
5. 驅動程序
專業顯卡驅動程序的核心價值非常高，Quadro FX專業顯卡之所以獲得大多數專業用戶的歡迎，除了硬件設計優秀之外，其驅動程序的專業適用性和穩定性也非常好。每一個版本的驅動程序都會增加大量新的功能支持，並針對專業應用的版本更新、功能更新進行相應調整。例如，最新的186.18驅動程序就完善了Quadro FX專業顯卡對OpenGL 3.0API的支持，同時增加了CAITA V5R19等軟件下DisplayPort 10-bits全屏顯示功能的支持。Quadro FX專業顯卡的硬件搭配相應的驅動程序才能發揮最大的效力。因此，我們強烈建議Quadro FX專業顯卡的用戶定期更新驅動程序。
6. CATIA V6用戶應該關注的問題
是不是升級到CAITA V6呢?相信很多用戶正在考慮這個問題。V6的應用模式和V5有很大區別，不是簡單的軟件升級，而涉及到流程重組和資源的重新配置。對於大多數用戶而言，需要認真考慮，慎重施行。但是，領略一下CATIA V6全新的設計體驗是大多數用戶所期望的。對於這部分用戶，我們建議您選擇2009年發佈的第十代Quadro FX專業顯卡，選擇VISTA 64位系統，並安裝最新的驅動。當然，如果您只是興趣所致，僅僅是個人愛好，那另當別論。
搶鮮!Quadro FX 580令AutoCAD 2010流暢運行
1982年，美國人John Walker幹了兩件事，第一，他開發了一種可以免費拷貝的CAD軟件——AutoCAD;第二，他創建了歐特克(Autodesk)公司。一張容量僅僅360Kb的軟盤，沒有菜單功能，所有命令都要背——這就是AutoCAD v1.0。20多年後，歐特克公司旗下已經擁有80多款軟件，年收入超過20億美元。目前，全球有數百萬名設計師、工程師在使用AutoCAD進行二維繪圖，包括繪製詳圖、編制設計文檔和進行基本的三維設計，AutoCAD DWG文件格式已經成爲二維繪圖的事實標準。6月23日，AutoCAD 2010將正式和中國的媒體見面(實際上，AutoCAD 2010早已經和中國用戶見過面了)。
不同於大型三維軟件，二維軟件AutoCAD一向對計算機硬件的要求並不高，一臺配置還算過得去的PC就能運行AutoCAD，而且沒有什麼大問題，速度也還能接受。不過，AutoCAD 2009就不同了，AutoCAD2009引入了三維體驗式設計，這種設計模式下，普通PC仍然能運行，但速度可不敢恭維，“三維模型一頓一頓的，像打擺子”，這是一個用戶的實話。對於那些需要使用體驗設計模式的用戶，一塊最低端的專業顯卡就能解決“打擺子”的問題。NVIDIA公司還爲此專門推出了Quadro VX200專業顯卡，價格和高端娛樂卡差不多，可AutoCAD三維性能足足提高了20倍!
那麼我們不禁要問了，AutoCAD 2010版本怎麼樣?三維功能肯定增強了，普通PC還會打擺子嗎?低端的專業顯卡還能應付AutoCAD 2010三維設計嗎?本期“NVIDIA Quadro FX專業顯卡專欄”，我們就在入門級的Quadro FX 580專業顯卡平臺上體驗一下AutoCAD 2010，回答讀者心中的疑問。
Quadro FX 580在2009年發佈的第十代Quadro FX顯卡序列中屬於入門級產品，是典型的“實惠型”產品。上一期我們測試過這款顯卡，儘管屬於入門級產品，但它的性能實際已經接近或超過了上一代的中端專業顯卡產品，價格可還是入門級別。Quadro FX 580的顯存容量是512MB，同時支持DirectX 10和OpenGL 3.0 API。
圖 AutoCAD 2010安裝包最小要2.5GB左右，最大超過4GB。請注意，在安裝界面就提示：在工作站上執行標準安裝。看來，AutoCAD 2010也最好在圖形工作站上運行!
我們選擇安裝了標準的AutoCAD 2010，而沒有安裝Design Review。安裝過程中，還需要安裝DirectX。其實從上一代AutoCAD開始，AutoCAD已經可以同時支持DirectX 10和OpenGL了，當然還有AutoCAD的特色HEDI。測試用的計算機沒有采用上述的至強配置，而採用了雙核處理器Intel Core 2 E6400和2GB內存。在安裝AutoCAD 2010的同時，我們安裝了NVIDIA公司的AutoCAD 2010 Performance Driver，這個附加驅動配合Quadro FX專業顯卡可以極大地提高AutoCAD 2010的運行表現。目前，該驅動的版本是18.0.1 (OpenGL) 和 18.0.0 (Direct3D)。
圖 請注意安裝選項，AutoCAD 2010支持DirectX 9 API
圖 AutoCAD 2010將三維建模和真實感照片級渲染加入了工作空間選項
AutoCAD 2010的三維功能比AutoCAD 2009更強，在AutoCAD軟件中所佔的比重也更大。而且，AutoCAD 2010支持Direct to Print，其建立的三維模型可以直接使用ZCorp三維打印機打印出來。打印出來?是的，不用懷疑，就像打印文件一樣打印出設計樣件。
圖 直接打印出來的三維模型樣件
首次安裝和運行AutoCAD 2010會彈出性能調節器的提示，AutoCAD 2010自動識別系統的顯示卡，並告知用戶系統顯示卡是否經過了官方認證，是否達到系統最優化運行的標準。如果未通過認證，有一些特效和功能是無法執行的。
圖 性能調節器幫助用戶調整、優化圖形選項
爲了有個比較，筆者個人使用的筆記本配置是酷睿2 T7500處理器，2GB內存，NVIDIA GeForce GT 130M獨立顯卡(512M顯存)，基本性能等同於中檔臺式PC。與測試的臺式機相比性能調節器顯示的關鍵信息差別如表1所示。
表1 測試臺式機和記者本人計算機的硬件設別信息
手動鍵入3DCONFIG命令後，再點擊手動調節，我們可以在彈出的窗口看到，因爲 Quadro FX 580驅動經過了Autodesk的官方認證，包括增強的三維性能、增強的二維性能等開關均已經打開，並且默認採用平滑面顯示。這說明，Quadro FX 580可以讓AutoCAD 2010獲得更好的性能表現。果然如此嗎?
下圖是在AutoCAD 2010發佈前後，很多用戶嘗試過的參數化控制三維模型，通過參數化方法，控制曲柄旋轉，並使兩個綠色滑塊往復滑動，這是一個並不複雜的三維模型，讓我們看看兩套對比系統在動態操作過程中，性能表現如何(模型文件自Share week獲得)。表2是具體的運行幀數和主觀感受描述。
圖 參數化的三維曲柄滑塊機構
表2 AutoCAD 2010三位操作性能體驗
實際上，即使在AutoCAD 2010中完成基本的三維操作，例如，畫一個網格面球和一個網格圓柱相交，如果沒有認證顯卡並打開硬件加速，操作都有微微“手澀”的感覺，有時候鼠標響應都不是很及時。安裝了Quadro FX 580顯卡的臺式機，從配置上只能算是2009年初的中端PC水平，無論是處理器性能還是內存容量，與記者的筆記本電腦相差不大，但各種操作均非常流暢。這說明，AutoCAD 2010在三維設計功能大幅度提高的同時，其對顯示卡的要求也着實上升了一個等級。因此，我們建議有條件的AutoCAD用戶選擇專業顯卡，即使是最低端的專業顯卡也能在AutoCAD 2010中獲得不錯的性能表現。
有關Quadro FX的ISV認證
Good Job!Joe
Joe Carlson是我在Solidworks09全球用戶年會上認識的朋友，和大多數歐美人一樣，Joe總是顯得非常快活，不停地和參加會議的工程師交流設計問題。他甚至在早餐會上不放過我這個來自東方的傢伙，於是我們開始攀談起來。我原以爲他是美國本地的工程師，而實際上Joe既不是製造工程師，也不是產品設計師。他在法國巴黎的達索系統公司工作(就是CATIA和Solidworks軟件的提供商)，同時Joe爲惠普、NVIDIA等硬件公司服務。我問他，“你的工作是什麼呢?開發軟件嗎?”他回答說：“準確的說，應該是硬件系統測試。”我心想，在軟件公司裏測試硬件，達索系統應該不會給他發薪水吧。“爲什麼要測試硬件呢?”Joe回答說：“CATIA軟件非常龐大，功能很強，不經過嚴格的硬件測試，很難確保每項功能均可以在各類工作站系統上流暢地運行。我的工作就是測試哪些工作站和圖形硬件能夠有資格運行CATIA。”Joe有些小得意。
我有些惡作劇地想打擊一下Joe，“你們收費嗎?” “當然，而且費用不低呢。惠普、戴爾、NVIDIA都是我們的合作伙伴，我做的硬件測試要向他們收取費用。當然，他們的東西也不錯。而且，經常能拿到最新、最強的計算機，也是個美差(Joe用了Good job這個詞)。”沒想到Joe還是個硬件發燒友。Joe實際是達索系統官方硬件認證的實際執行者，而對於硬件廠商而言，例如NVIDIA，Joe的工作就是ISV認證的一部分。Joe還有三位同事負責在系統研發階段和專業硬件廠商進行合作，以確保CATIA系統的硬件適應性。Joe和他的同事們2008年測試的硬件系統多達390種，平均每天就有一套系統進入測試流程。這些被測試的系統全部屬於專業圖形硬件範疇，這些系統超過60%安裝了NVIDIA的Quadro FX產品，其中還包括一些移動產品和計算服務器。我故意告訴他，我在普通PC上也跑過CATIA，不一定需要Quadro FX。Joe的回答很乾脆：“你是個Reporter,不是工程師，愛怎麼幹都隨便。但我們一定會告訴用戶，在專業圖形計算機上運行CATIA是最安全、最有保障的。因爲，這些計算機經過了我們的嚴格測試，能穩定地支持CATIA所有的功能，而且性能也都不錯。”
Joe出生在美國的俄亥俄州，我問他，你打算一直待在巴黎做硬件測試嗎?你不想美國的家嗎?他反問：“爲什麼不呢?何況地球很小的。”一邊說，Joe一邊用叉子輕巧地插起一個水果球放進嘴裏。
記者把Joe的故事講給讀者之前給他發了封郵件徵求意見，Joe回信說：“爲什麼不呢?”他還把他桌面上的這個小人像照片發給我，這個人像和Joe本人酷似。我回信給他：Good Job!Joe.