【IT168资讯】HP xw9400、Quadro FX 5600 SLI平台介绍
最近有幸拿到了一台惠普HP xw9400工作站，上面安装了2块NVIDIA Quadro FX 5600高端专业显卡并配置为SLI。终于实现了我们长久以来测试专业显卡SLI性能的梦想。
我们看到，这台HP xw9400工作站使用的是液冷CPU散热系统。由于Quadro FX 5600的最大功耗高达171W，因此每块显卡都连接了2个6pin供电插头。
拆掉CPU散热器后，我们看到2颗AMD Opteron处理器在HP xw9400工作站主板上的位置不像Intel Xeon系统那样并排在一列上，而是一前一后的方式。这一点与AMD的CPU中整合了内存控制器有关，因为每个CPU控制的4根内存插槽都要以并联的方式连接到处理器上。如果使用传统的风冷散热器，由于机箱内的空气是从前向后流动，靠近机箱后背板的那个CPU温度会相对高一些。（Intel即将发布的下一代基于Nehalem架构的双路Xeon 5500平台在散热设计上也会遇到类似的问题。）在这种情况下，液冷的优势就显现出来了，这也是惠普目前只在xw9400一款工作站上引入液冷CPU散热器的原因。另外，HP还在内存上方设置了一个风扇和导风罩来帮助内存散热。
我们对这套液冷CPU散热系统比较感兴趣，于是专门研究一下它。上图中每个CPU上方的液冷头分别引出2条导管（一进一出）连接至后方的散热片。
再来看看散热器的底部，2个铜质并带有热管的液冷吸热装置固定在CPU的上方。整套CPU散热系统共有3个12V风扇接头，左边的4pin连接位于机箱后部的大尺寸温控风扇（即原来的机箱风扇位置）；中间是位于散热器底部的一个3pin小风扇，该风扇的作用应该是辅助主板上的CPU VRM（供电）等元件的散热；最右边的那条线连接的可不是风扇，而是液冷系统的核心部件——水泵。
我们进一步拆开液冷散热器的塑料外壳，终于露出了储液（水）盒和水泵。右边这个被黑色胶皮包裹的就是日本Shinano Kenshi（信浓）公司生产的微型水泵，它采用了与4pin风扇相同的PWM转速控制技术。（为什么很多优质的风扇等马达设备如：Nidek、Sanyodenki、Matsushita等都是日本的品牌呢？看来想抵制日货也不容易啊）
这就是巨大的铝制散热片和15cm直径的NMB风扇，惠普在用料上可谓不惜成本。
这台HP xw9400工作站配置了2个四核Opteron 2356 2.3GHz处理器，我们曾经在2008年7月做过相关报道（详见：“HP xw9400工作站配置更新 可选Opteron 2300系列四核处理器”一文）。在惠普工作站2008年11月的价格表（见下图）中，可选的CPU项目发生了变化，其中2MB三级缓存的4核处理器只保留了Opteron 2352（2.1GHz）、2358SE（2.4GHz）和2360SE（2.5GHz）3个型号，新加入了4款6MB三级缓存的Opteron 2376（2.3GHz）、2378（2.4GHz）、2380（2.5GHz）和2384（2.7GHz）即代号为“shanghai（上海）”的服务器/工作站CPU。
上图中的“LiqCool”字样就是搭配液冷散热器的CPU选项。在HP的价格表中，xw9400工作站选配的每种CPU型号都有风冷（AirCool）和液冷两种，后者的价格比前者高出265美金。
该HP xw9400工作站共安装了4条4GB DDR2-667 ECC Reg.内存，分别对应连接每个CPU中整合的双通道内存控制器。内存颗粒和模组的制造商为Micron（美光），芯片的配置方式为2 Rank×4，也就是说每条内存正反两面一共有36个内存芯片（其中4个用于ECC校验）。
这就是本文的主角，2片NVIDIA Quadro FX 5600显卡使用软质SLI桥接电缆相连。需要注意的是，目前主流的Intel芯片组主板中只有最新的X58（通过NVIDIA授权的）能够支持SLI多显卡互联技术。因此惠普的工作站产品线中只有AMD平台的HP xw9400（采用NVIDIA nForce Professional 3600+3050芯片组）一款能够支持真正的SLI，其它机型即使拥有2个全速PCI Experss x16显卡插槽（Intel X38、5400芯片组）也无法实现SLI。
以上配件特别是2片Quadro FX 5600的功耗可不是个小数字，惠普为了保证充足的供电，给这台xw9400工作站配备了Delta（台达）1050W 80 Plus电源。该电源的+12V输出共有8路之多，其中包括CPU-0、CPU-1、D（外设）、G1、G2（显卡）、R、M、B（主板），每一路的最大输出电流都是18A，+12V连续工作的最大组合负载不超过84A。
在本次测试中，Quadro FX 5600 SLI分别在SPECvierperf 10的ensight-03、tcvis-01、ugnx-01三个子项和SPECapc for UGS NX 4的图形成绩上超过了SPEC网站（www.spec.org）上公布的测试结果中的成绩优异。详细的测试结果请看下文。
测试平台
说明：HP xw9400工作站提供了2个PCI-E x16扩展槽，不过规格是1.0而不是最新的PCI Experss 2.0；NVIDIA Quadro FX 5600显卡推出的时间比较长，正好也是PCI-E 1.0接口规格，因此没有造成瓶颈。16GB内存在32位Windows XP系统下实际只能用到3GB左右；另外这台样机上的2块SAS硬盘使用板载SAS控制器配置为RAID 0，我们没有做修改。
系统信息
设备管理器
NVIDIA Quadro FX专业显卡驱动SLI设置
测试安装了NVIDIA专业显卡最新的178.46版驱动，两块1.5GB显存的Quadro FX 5600，我想这是许多人都梦寐以求的优异图形工作站配置。
上图为NVIDIA Quadro专业显卡的SLI设置界面，只有当显卡、主板全都支持SLI并安装了桥接电缆才会出现这个菜单。下面的“SLI渲染模式”选项才是真正的多显卡并联加速，而上方的“SLI多屏显示模式”其实就是2块显卡独立工作并没有打开SLI。
进行完上述设置后，运行SPECvierperf等测试软件还不会获得性能上的提升，因为NVIDIA推荐的SLI性能模式默认为“单一 GPU”（见下图）。
在“管理3D设置”界面中还需要进行强制选择才能够成功应用Quadro SLI。这里又有3种不同的加速模式，其中“分割帧渲染”和“交替帧渲染”即为SFR和AFR两种方式，前者对显卡输出的每一帧画面分割为2部分由两块显卡来渲染，而后者则是将奇数帧和偶数帧分别交给不同的显卡渲染。SFR多用于游戏，而基于OpenGL的3D图形设计通常采用AFR的效果比较好。
右边的“程序设置”菜单中，显卡驱动识别到了安装的UGS NX软件，在这里也能单独设置针对UGS NX的SLI性能模式。
1．SPECViewperf 10
我们分别记录了Quadro FX 5600单卡、强制使用交替帧渲染1（AFR1）和强制使用交替帧渲染2（AFR2）三种设置下的SPECviewperf 10测试成绩。可以看出，专业显卡SLI在ugnx-01子项的提升接近1倍；ensight-03和tcvis-01（模拟的是UGS Teamcenter Visualization Mockup可视化仿真应用）两项分别有58%和36%的优势；其余项目除了3dsmax-04和catia-02两个之外SLI也存在小幅领先。另外我们还发现AFR1在proe-04和sw-01的表现相对好一些，而AFR2在maya-02一项上效果更明显。
Quadro FX 5600 SLI SPECviewperf成绩
下面我们列出了SPEC网站公布的viewperf测试结果列表，供大家参考：
SPECviewperf 10 TM
Benchmark Results Summary
注：以上表格来源于SPEC官方网站，2008年12月17日
我们测试的Quadro FX SLI系统分别在ensight-03、tcvis-01、ugnx-01三项上超过了SPEC网站上公布的成绩优异，对比系统中包括了NVIDIA Quadro FX 3700 SLI和ATI FireGL V7700这样强劲的对手。然而SPECvierperf 10毕竟只是一个测试软件，下面我们来进行实际应用测试，看看专业显卡SLI真正的价值有多大。
2．SPECapc for UGS NX 4
我们先在没有修改UGS NX 4软件中任何设置的情况下运行了测试（以前我们也都是这样做的），发现Quadro FX 5600 SLI的性能提升幅度并没有在SPECvierperf测试中那么大。这里只对比了单卡和AFR1设置的测试结果，AFR2（强制使用交替帧渲染2）在NX 4中的成绩与AFR1相似而略低，故不再列出。同时我们发现Quadro FX 5600单卡在AMD架构的HP xw9400工作站上表现还不如xw4600工作站上的FX 3700（详见：“08年最值得期待的专业显卡－Quadro FX 3700深入对比测试”一文），不知道AMD最新的“shanghai（上海）”CPU能有多大的改观？
下面是SPEC网站公布的SPECapc for UGS NX 4测试结果：
SPECapc SM UGS NX 4 TM
Benchmark Results Summary
注：以上表格来源于SPEC官方网站，2008年12月17日
参考系统中Fujitsu Siemens CELSIUS V840配置了2块nVidia Quadro FX3700组成SLI，其图形得分高达21.56。难道是因为它的Opteron 2222 3.016GHz CPU主频超过了我们测试的系统？不过根据我们以往的经验，SPECapc for UGS NX 4测试的图形成绩瓶颈在于显卡而不是CPU。因此还有必要做进一步的研究。
上图摘自SPEC网站上参考系统运行测试时的相关设置信息，其中“View frustrum culling”和“translucency”（透明）2个选项是关闭的。
在UGS NX 4软件中，我们找到了“View frustum culling”这个选项，它的默认设置为打勾状态（另外一项本身就是关闭的）。从字面上解释的意思应该是“隐藏面剔除”或者“切除不可见部分”。
View frustum culling打开
上图和下图分别为打开和关闭“View frustum culling”选项时模型Studio（展示）浏览方式的实际效果，我们看到包括透明顶盖下方在内的模型细节没有任何显示上的差别。不显示隐藏（被遮挡）部分的图形能够有效节约显示子系统的资源，提高速度，类似的技术在3D游戏中也有应用。既然是SPEC官方推荐的设置，应该不算是“作弊”，关闭该选项（见下图）后我们又运行了一遍测试。
View frustum culling关闭
这一次，Quadro FX 5600 SLI（AFR1）的图形得分达到惊人的27.62（见下图），而单卡的成绩也提高了不少。此时专业显卡SLI的领先幅度为39.7%，虽然距离理论的一倍性能提升还有相当大的差距，但在百尺竿头，能够更进一步已经相当不简单了。
不知道这是不是SPEC系列图形测试中又一项新的世界纪录？
我们又列出了修改软件“View frustum culling”设置前后（上方和下方）不同测试模型的单项成绩。在默认设置下，“中等大小模型完全着色”一项SLI的优势最大，其它几个模型也有不同程度的提升，只有小模型2出现了下降；关闭View frustum culling选项之后，Quadro FX 5600 SLI在部分项目的领先幅度有所加大，“中等模型线框”一项也开始明显占优，而小模型2依然处于落后。看来专业显卡SLI并不是在所有的UGS NX模型应用中都有良好的效果。
下面的图表为Quadro SLI优势最大的一项——“中等模型完全着色” 测试的具体时间记录，数值越小代表图形操作的帧速度越快。
前面几种图形操作Quadro FX 5600 SLI都只用了单卡一半左右的时间，这样的情况和前文中SPECvierperf 10测试中ugnx-01子项的水平相当；而最后一项主要取决于CPU的操作SLI耗时比单卡还要多出0.7秒。
上方和下方分别列出了修改软件“View frustum culling”设置前后模型旋转测试的成绩汇总（时间总和的反比）。这部分测试包括每个模型在各种显示方式下分别进行200次旋转操作（并不是指旋转200周，而是指画面的每一帧动作）。我们看到采用UGS NX默认设置时Quadro FX 5600 SLI在“线框”和“着色不显示边框”2项中还出现了落后；而当关闭了“View frustum culling”以后除了线框之外的其它模式下SLI都大幅领先50%左右。
Quadro专业显卡SLI适合那些应用？
除了UGS NX之外，我们还测试了Quadro FX 5600 SLI在Maya和SolidWorks中的表现。由于NVIDIA专业显卡驱动针对Maya的优化设置中“覆盖（Overlay）”一项是默认打开的，因此强行启用SLI后速度不升反降，如果关闭Overlay也无法获得性能上的改善；至于SolidWorks，该软件对显卡的要求不是太高，Quadro FX 1700就能够满足绝大多数的应用，如果用1片Quadro FX 5600已经属于浪费，打开SLI之后测试成绩几乎没有变化。
那么，专业显卡SLI还适合其它方面的应用吗？我们注意到SPECviewperf 10测试中提升比较大的ensight-03和tcvis-01两项，它们都属于可视化一类的应用。其中tcvis-01对应的UGS Teamcenter Visualization Mockup软件是Siemens PLM（产品生命周期管理）系列软件中的一员；而EnSight软件用于将ANSYS等分析软件生成的工程和科学数据进行可视化。由于手头没有合适的模型，我们没有进行相关的测试。
在可视化应用中还包括RTT和Opticore这两个广泛应用于汽车模型实时仿真的软件，它们也可以归类为VR（虚拟现实）应用。二者共同的特点是对显示质量和画面精细程度的要求非常苛刻，通常需要通过显卡开启高倍数的FSAA（全屏幕反锯齿）功能。而Quadro专业显卡SLI能够将单卡最高支持的FSAA级别提高一倍，例如1块Quadro FX 5600显卡支持32X FSAA，而2块Quadro FX 5600组成SLI之后就能够支持到64X FSAA。Quadro Plex外置式高端显示方案就是针对这种应用而设计的，其中的多显卡互联用的也是SLI技术。
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