丽台Quadro K5200专业显卡NX8.5应用评测

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2014年8月，丽台Quadro K5200专业显卡正式发布，这是一款双卡槽版本的专业级Kepler显卡，配备了2304个CUDA核心、以及8GB的GDDR5显存。该卡需配合PCI-E 3.0 x16总线才能发挥实力，并提供1个DVI-I、1个DVI-D、以及一对DisplayPort 1.2接口。一同发布的还有K4200、K2200、K620以及K420四款显卡，显卡的详细参数如下表：

表 1 Quadro显卡性能参数

从表1可清楚了解各新发布显卡的详细参数，Quadro K5200是双卡槽版本的专业级Kepler显卡，其配备了2304个CUDA核心、以及8GB的GDDR5显存。该卡需配合PCI-E 3.0 x16总线才能发挥实力，并提供1个DVI-I、1个DVI-D、以及一对DisplayPort 1.2接口。次一级的Quadro K4200则只需占用单个卡槽显卡，其配备了1344个CUDA核心、拥有4GB的GDDR5显存、并且只需一条PCI-E 2.0 x16总线即可满足胃口。端口方面，该卡提供了2个DisplayPort和1个DVI。 Quadro K2200是Maxwell架构的显卡，拥有640个CUDA核心，只需PCI-E 2.0总线，同样提供了2个DP和1个DVI输出接口，功耗也从3位数降到了68W。 更低一级的Quadro K620则拥有384个CUDA核心(也是Maxwell架构)、以及2GB的DDR3显存、支持PCI-E 2.0总线，提供1个DP和1个DVI输出接口。 至于入门级的Quadro K420，该卡拥有192个CUDA核心(Kepler架构)、配备了1GB的DDR3显存、支持PCI-E 2.0总线，同样提供了1个DP和1个DVI视频输出接口。

图 1　丽台Quadro K5200专业显卡

作为定位于制造业信息化领域的专业媒体，e-works一直都非常关注专业图形技术的发展给制造企业研发设计带来的效率提升。为了更加全面的了解新一代Quadro显卡的性能，e-works评测室策划了针对Quadro K5200工作站显卡的NX 8.5应用性能评测，并就评测结果进行性能分析，帮助广大制造企业用户进行产品的选型。

一、评测平台

本次评测用机为丽台科技公司的WinFast WS700工作站，丽台科技股份有限公司创立于公元1986年，是一家致力于多媒体高效能的绘图卡，通讯产品和主机板的研发制造的厂商。其多样化的产品涵括了3D绘图卡，多媒体，主机板，视讯会议，监视视讯，GPS卫星导航系统和无线网络通讯。WinFast工作站是丽台科技公司面向专业图形应用领域主打的工作站平台。本次测试WinFast工作站搭配了四核心八线程的酷睿i7-4770K处理器，以及16GB内存。详细的配置如下图所示。

WinFast WS700 工作站采用Intel 最新一代晶片Haswell, 可搭配Intel Xeon E3-1200 v3 系列与第四代Core i3/i5/i7 中央处理器, 增加运算能力但却降低了耗电量，内建高效益的Intel HD 绘图晶片, 针对一般 3D 绘图与 4K 影片, 都可轻松应付, 若要更高阶的绘图应用, 可搭配选购Nvidia 最新一代的Quadro 系列产品, 利用PCIe Gen3 x16 的插槽, 提供最佳的绘图效能。

WinFast WS700 具有高扩充性的USB、PCIe插槽、eSATA硬盘、Firewire和数字音频输出，WinFast WS700 具备最弹性化的系统组合让设计者的创意无限发挥，选配的 SSD 功能也提供更快的系统开机和应用程式响应。专业设计者不仅在专案工作上充份利用WS700的效能与弹性，其低噪音特性，也提供使用者一个极安静的工作环境。

二、 NX8.5评测

本次图形工作站的应用评测是在NX 8.5环境下进行，新版的NX8.5是集计算机辅助设计、制造和工程分析(CAD/CAM/CAE)于一身的全面综合解决方案，NX8.5拥有众多的设计应用模块，包括高性能的机械设计与制图功能，同时还拥有先进的渲染和可视化工具来最大限度的满足设计概念的审美要求。

NX系列软件应用广泛，尤其是在高端工程领域。大部分的飞机发动机和汽车发动机都采用NX来进行设计。

在本次应用评测过程中，主要选取了模型载入、模型渲染、装配设计和工程图设计四个耗费硬件资源相对较多，并且也是设计师经常会用到的几个功能部分来完成测试工作，目前也是为了检测当前的硬件环境是否能够满足设计师的日常需求。

测试的DEMO模型是一台复杂的工程车辆的动力总成部分，涉及数量庞大的零组件，以及一些复杂的结构，零件数共计：10483个，有少部分组件为轻量化Jt格式。该模型近乎于整机模型，对硬件资源的要求非常高，能够客观的反映出工作站最终的评测效果。

1 模型载入

模型载入是设计工作基本工作，尤其是针对本次测试所用到的超大型整机模型对工作站性能要求非常高。在NX系列中，载入过程要经历数据载入及模型显示两个阶段，数据载入的阶段主要是考验工作站的I/O性能，而模型显示阶段则考验CPU和GPU的运算能力。越复杂的模型，在显示阶段需要计算的内容就越多，载入所需时间就越长。对于工程师而言，过长的载入时间是难以忍受的，非常影响工作效率。因此，模型载入的速度非常重要。

在本次测试过程中，零件数为10483个整个模型的载入时间：39.75s，几乎没耗费太多的等待时间就很轻松的完成了该工作。

载入后模型的整个显示效果非常好(如下图)，在该大型模型环境下测试工程师还进行了旋转、拖动、缩放、零件定位等基本的常用操作，观察画面流畅度。最终整体表现较为流畅，使我们在如此复杂的模型环境下还能够随意的观察设计对象，轻松的对模型各结构部位进行选取，对于后期的设计工作相信也会带来不错的体验，整个测试过程中各项基础操作均未出现延迟的现象，效果十分出色。

图 4 模型载入

2 模型渲染

渲染在产品设计中有非常重要的作用，它能够使工程师及客户能够更好的来了解产品的外观形态，在产品推广过程中提供好的效果图。渲染在产品设计中也有非常重要的作用，它能够使工程师及客户能够更好的来了解产品的外观形态，更为有效的表示设计概念，减少原型样机成本并快速地将产品带入到市场。

渲染对工作站性能有较高要求，复杂模型的渲染通常需要较长的时间，如果工作站不稳定则很容易出现渲染失败的情况。

这次测试主要是使用NX8.5对原始模型进行直接的渲染，利用了NX 8.5中的“高质量图像”功能对模型进行渲染工作，设置材料为金属材质、颜色为物体本身颜色，默认光源为眼睛处，默认纹理无，表面光滑。在图片的生成方法中选择了逼真照片的模式，能够应用纹理、材料、高亮度反光和阴影，并加入对反锯齿和透明的支持，生成时间是其他模式的2-3倍，该模式能够更好的反映工作站的实际能力，体现出在渲染模式下的真实水平。

工作站在较短时间内完成了渲染工作，整体耗时32.38s 。利用工作站的强大性能，在测试过程中快速的实现了模型的概念化，快速的生成光照、颜色效果、最终形成逼真的图片。

渲染是一种对内存消耗较大、对工作站显卡和CUP要求都非常高的一项操作，在本次高质量渲染过程中，整体表现令人满意，快速的完成了模型的效果图(如下图)。该工作站能够帮助设计师快速的完成产品的一些高质量图片，客户能够在更短的时间内拿到产品最终效果，缩短了与客户沟通的时间。

3 装配设计

一个产品通常由若干个零件组成，这便会涉及到装配设计。从常规意义上来说，装配就是在三维CAD的环境下，将零件或组件通过配对条件在产品各个零部件之间建立合理的约束关系，确定相互直接的位置关系和连接关系，形成一个完整的产品或机构装置。所以，在装配过程中，零组件的载入以及装配约束条件的设定也是考验工作站性能的重要过程，尤其是针对复杂模型的装配，会有大量的约束条件在零件之间，对工作站性能的要求非常高，如果工作站性能达不到要求，则会极大影响工程师的装配效率，同时对装配的准确性也会产生一定影响。

设计师在使用普通的电脑打开大装配体时经常会发现颜色丢失、出现色块、显示缓慢不连续等现象。这是由于普通的电脑显卡性能、整机硬件配置不够造成的。而大装配体的移动、旋转、放大、缩小也是对电脑的一大考验。

在本次测试中，整机模型数量庞大，零件数达到上万个，在装配测试中我们分别选取了一个小的零件和一个中型的组建进行装配，来分别测试在不同的装配体装配过程中机器性能的表现情况。

在零件装配过程中，虽然模型庞大，但整个装配过程还是十分流程，没出现卡顿，随着零件数的增多，依然没有影响装配体的装配过程，测试工程师能够很从容的设定各种约束条件，最终的装配结果令人满意。

为了更好的测试装配效果，在装配中还特地选取了一个中型的发动机组件来进行装配，虽然，组件零件数207个，组件能够被快速的载入，在约束条件的设定过程中，NX环境下界面操作还是比较流程，也非常顺利的完成组件的整个装配过程。

该工作站能够较好的完成大规模产品所有零件、组件的装配环节，整个过程未出现严重的延迟、画面滞后的现象，测试工程师能够很轻易的选取约束部位，并设定约束条件，效率上有很大的提升。

4 工程制图

工程制图在实际的生产环节应用比较多，在NX8.5中，可以根据设计好的三维模型来关联的进行工程图设计。若关联的三维CAD模型发生设计变更了，那么相应的二维工程图也会自动变更。由于创建过程中需要计算大量数据，尤其是针对本次测试的这种大型模型，所以工程视图的生成速度也是反映工作站性能的一个指标。

在测试过程中，首先进行的是三维模型转二维工程图，该过程需要将三维模型整体导入到工程图模版中来，生成主视图、俯视图、左视图等不图方位的工程视图。

1) 模型导入

工程图的生成首先的工作就是要将原有的三维模型进行导入，这个过程是非常考验工作站性能的过程，因为有大量的线条会生成。在整个导入模型的过程中，共花费15.63s，也是十分迅速的完成了模型的导入工作。

图 11工程制图模型导入

2) 视图生成

在模型的导入过程中，分别生成了其他视图的工程图，基本都是1-2s不等的延迟，中间没有经历长时间的等待过程，也是快速完成了几个视图生成的测试工作。

图 12工程制图视图生成

3) 尺寸标注

尺寸标注是工程图设计中非常重要的一个环节，直接决定最终出图的质量和效率，对工作站的要求也是非常的高，需要在工程图的缩放中快速的进行选取，标注，以及相关的文字录入工作，在测试中，尺寸标注过程表现流畅，效率非常高。

图 13工程制图尺寸标注

4) 剖切视图

剖切视图也是在工程图设计个过程中一个比较常见的操作过程，该功能在测试过程中综合表现理想，对些复杂的结构部位也能够快速的完成工作，延迟大概在1-2s，效率也是十分高。

图 14工程制图剖切视图

总结

在丽台工作站环境下，通过NX8.5应用性能的测试，可以得出的结论是搭配Quadro K5200的WinFast WS700工作站性能非常不错。值得注意的是，本次测试中所采用的测试手法对工作站性能的要求非常高，各种效果都采用的是最高配置，这样对显卡的压力非常大，而且本次测试的模型体也很大，这使得工作站需要载入所有的模型信息，对性能的要求也是最高的。可以说，本次测试的数据时在最为苛刻的测试环境下得出的。丽台工作站能游如此表现，足以说明其性能的优越性。 e-works测试组认为，无论是在计算性能还是稳定性能，Quadro K5200都有着非常好的表现，是一款性价比很高的产品!