CAD用户首选 惠普Z800图形工作站评测

　　"为了保证软件能充分发挥硬件的性能，并保持足够的稳定性，我们的开发部门有专门的人员负责测试和认证工作站、显卡等硬件产品，类似的工作其他软件厂商也都在进行。当然，其他消费类产品也能运行，但未经严格的功能测试，无法保证软件全功能的稳定运行。因此，建议用户使用经过认证的硬件平台，可以避免不少运行过程中的麻烦。"在一次对Solidworks总部的拜访中，该公司软件开发人员这样告诉笔者。

　　对于来自CAD/CAE等领域的专业用户而言，死机、延迟甚至数据丢失时常有之。为了保证平台的稳定性，企业往往采用专业的图形工作站进行关键领域的工作。

　　HPZ800就是图形工作站中高端机型的典型代表。当其闪亮登场之时，首先进入人们认知层的，不是其双路至强所赋予的超强的计算能力，不是其高端Quadro专业显卡所带来的强大图形性能，更不是其高速总线架构、万转硬盘和ECC大容量内存所构成的高效能系统，而是其人性化的、高度模块化的机箱结构设计。凭借这种高度模块化的设计，用户可以灵活的、快速的拆卸（或者升级更换）配件，可以热插拔部分非关键的配件。这种设计确实够酷、够炫，在工作站发展历史上从未有一款类似的桌面级产品，HPZ800极大地方便了工作站用户。

HPZ800工作站

　　但是，对于来自CAD/CAE等领域的专业图形用户而言，Z800的性能显然更为重要。作为高端图形工作站，他能否承担重要的设计任务？他能否稳定地应付高强度的运算？他能否胜任大型的装配设计？……这些是用户最为关心的内容。今天，我们就对HPZ800进行一次全面的测试，从图形到计算，从CAD到CAE应用，帮助用户深入了解Z800强在何处？强到何种程度？

　　用于本次测试的惠普Z800图形工作站配置如表所示。需要说明的是，这一配置仍然不是Z800的最高配置，根据不同的使用需求和应用环境，还有很大的升级空间。例如，对于图形需求更高的大规模数据可视化应用，显卡可以换成更高的Quadro6000或Quadro5000/6000SLI（甚至加装QuadroPlex系统），或者内存可以增加到128GB以上，以便适应大数据量和密集计算环境。用于本次测试的Z800配置，是针对一般设计应用环境的高级配置方案，可应对绝大部分CAD应用和一般性的CAE应用。

　　处理器双路六核心IntelXeonX5660处理器，LGA1366，主频2800MHz，支持TurboBoost技术，最大Turbo频率3200MHz，带有L3缓存12MB

　　内存12GB（2GB×6），ECC校验内存

　　显卡NVIDIAQuadro5000，352个CUDA并行处理核心，2.5GB显存，显存带宽120GB/s

　　硬盘希捷300GBSAS硬盘，15000转

　　操作系统及接口Windows7旗舰版64位，MicrosoftDirectX10/11，OpenGL

　　在开始测试前，让我们来首先了解一下这台惠普Z800图形工作站的几大特点，这些特点是Z800之所以成为高端图形工作站代表的本钱。

　　强大的核心：双路至强处理器

　　惠普Z800图形工作站配置双路处理器，总线程可以达到24个，多任务处理性能更强大。12MBL3Cache可有效提升数据缓冲能力，解决因CPU计算能力太强而造成数据传输瓶颈的问题，直接提升整体系统的计算效率。32纳米制程则带来更低的能耗，环保意义重大。

　　新一代专业显卡王者：Quadro5000

　　以Quadro5000的定位而言，这块显卡的性能应该是专业CAD/DCC图形领域新的王者。它提供了CUDA应用、虚拟现实和高清显示方面的更多功能，从而扩展了Z800的应用环境和应用模式。

　　高效能专业存储系统：万转硬盘和ECC内存

　　通常工作站用户往往比较重视显卡和处理器，其实存储系统是决定系统总体性能的关键之一。用户经常有这样的体验：载入一个大的装配体时，硬盘狂响，而系统反应迟钝；解算一个算题时，处理器占用接近100%，磁盘缓存大量占用，运行效率极度下降……类似的问题都是存储系统效率不高的表现。惠普Z800为了改善存储效率，使用了更高效的万转SAS硬盘，并内置RAID控制芯片，可以组成RAID系统。在提高磁盘性能的同时，降低处理器占用率，提高数据冗余安全性。同时，Z800最高可以配置192GB的ECC内存，最大程度的满足单机图形和计算任务性能需求。本测试样机仅占用了部分内存槽，安装了24G内存，对于CAD、CAE应用而言够用了。

　　专业应用保障：专业ISV认证

　　专业ISV认证是品牌工作站所隐含的最大价值之一，因为这一点对于企业级产品确实非常重要。惠普工作站在产品研发阶段就已经开始与软件商合作进行兼容性、稳定性测试，惠普甚至会派专人进驻重点软件商的研发部门，从而保证上市产品不存在兼容性和功能性方面的问题。据相关负责人透露，目前惠普工作站已经进行的测试组合已超过2万种。

　　实用程序：大量增值应用

　　购买品牌机的用户都有这样的经验，品牌机一般都随机提供数款性能维护、系统维护或数据备份方面的软件，从而提高硬件的易用性。惠普Z800图形工作站也不例外。随工作站提供的增值软件包括了：可以共享系统桌面、开展设计协同的HPSkyRoom远程协作软件和HPPerformanceAdvisor惠普性能调优软件。

图 HP Performance Advisor软件界面

图 HP Performance Advisor软件图示化地显示系统情况，并发现问题和提供解决方案

　　并行设计的硬手段：单台工作站的虚拟化

　　在设计工作流程中，传统的串行工作模式正变为并行工作模式，概念设计、详细设计、分析验证等环节通过应用集成、数据集成和流程改造等"软手段"逐渐产生交叉，实现了多用户、整个流程的并行。在硬件领域，为实现并行流程也提供了"硬手段"--单台计算机的虚拟化，即一台计算机可以虚拟化为多台计算机，同时运行两个甚至更多个任务，从而提高工作效率。

　　单台计算机的虚拟化早已有之，但是，如果虚拟化缺乏强有力的处理器、内存和总线系统支持，会明显影响各个虚拟任务的运行效能，因而变得不那么实用。

　　现在，强大的HPZ800可以支持非常实用的虚拟化。HPZ800配合ParallelsWorkstationExtreme虚拟化软件，用户可以安装多个操作系统，在不同操作系统内同时运行多个应用，而相互之间不会受到明显的影响。例如，用户可以在windows系统下运行CAD程序进行设计，同时在LINUX系统下运行CAE程序，两者之间不互相影响。依靠虚拟化的硬手段，单个设计用户的工作也变得并行起来，效率得到了进一步的提升。

　　测试步骤和说明

　　本次应用测试分为CAD和CAE两个部分，CAD部分采用Pro/ENGINEER野火5和SolidWorks2011，CAE部分采用支持多核心、多线程的COSMOL软件。在开始测试前，我们有几点说明：

　　1.在所有测试中，我们关闭了Quadro5000的垂直同步功能，这一功能在LCD盛行的今天，已经用处不大了。

　　2.在所有测试中，我们关闭了Quadro5000的ECC校验功能，开启ECC会占用几百兆显存。图形用户在使用过程中，完全可以关闭ECC功能。计算用户也可以关闭ECC，除非应用程序本身支持CUDA加速，同时是双精度大规模计算，这种应用大多由TESLA完成，单片Quadro应用得很少。

　　3.由于内存较大，我们使用Windows764位系统。

　　4.我们在测试前使用HPPerformanceAdvisor进行了检测，保证在测试前系统保持最佳运行状态。

　　CAD测试

　　1，SolidWorks2011测试

　　SolidWorks2011是目前最新的版本，我们从SolidWorks社区中获得了这个优化后的铲车模型（设定了材质和光源等参数）。这个新模型的文件尺寸总体在350MB左右。

图:SolidWorks经典模型,加了材质和光源

　　SolidWorks和惠普、NVIDIA是黄金合作伙伴，因此对惠普工作站和NVIDIAQuadro显卡的支持一向非常得力。用户可以登录http://www.solidworks.com/sw/support/videocardtesting.html获得最佳的经过认证的驱动程序。

　　另外，利用Z800配置的Quadro显卡的性能优势和功能特点，在SolidWorks系列软件中可以采用RealView和全景抗锯齿（FSAA）功能。RealView是从2006版本就已经广泛采用的图形效果增强功能，只有用户采用Quadro专业显卡这类经过官方认证的硬件才能开启这一功能。而全景抗锯齿（FSAA）功能是提高图形真实感的关键技术之一（几何图形轮廓的锯齿边缘就会消失，模型的线条变得更加平滑、真实）。

　　利用Quadro5000显卡，配合RealView和全景抗锯齿（FSAA）功能，SolidWorks2011显示的3D模型的外观、场景（材质、纹理和环境）均具有极强的真实感。测试结果如下表所示：

　　Z800帧率（frame/s）主观操作感受

　　FSAA关闭8XFSAA

　　Quadro50002117流畅，在旋转过程中模型得到完整显示，开启8XFSAA性能降低，但仍可流畅运行。

　　2，Pro/ENGINEERW5测试

　　Pro/ENGINEERWildfire5.0是目前国内用户群比较广泛的三维CAD/CAM/CAE软件，超过52%的Pro/ENGINEER用户在使用这一版本。因此，我们在Pro/ENGINEERWildfire5.0平台上测试惠普Z800图形工作站。Pro/ENGINEERWildfire5.0对硬件的需求、特别是显卡的需求大幅度提高，对工作站是个考验。

图:测试的赛车模型

　　测试选用经典的赛车模型，常用于Pro/ENGINEER测试，在渲染状态下应该有390万个到590万个顶点，这对于显卡是一种极大的压力。测试结果如下表所示：

　　Z800帧率（frame/s）主观操作感受

　　实体线框

　　Quadro50001812实体模式基本流畅，线框模式出现偶尔的停滞感

　　CAE测试

　　CAE测试部分，我们选用支持多线程、多核心且常用于单机PC系统的CAE应用程序COMSOLMultiphysics。作为功能比较全面的数值计算软件，它的特点是多物理场的同时、同步耦合，这对于研究流体、流固耦合和电磁等问题非常重要。

　　本测试使用了COMSOLMultiphysics内置的算例--模拟螺线管线圈产生的磁场，结果如下：

　　Z800解算时间（s）主观感受

　　双路六核心至强（计算开启8线程）+24GB内存22428解算过程稳定、顺利，开启8线程后，24个核心（12个物理核心，双线程）平均分担任务，CPU峰值占有率不超过70%，平均占有率在40%左右，内存峰值消耗不超过30%。运行任务的同期不影响其他工作。此类型、规模的任务非常适合惠普Z800这类高端工作站运行，快捷高效，而且不影响设计流程。

　　结论

　　通过多项测试，我们做如下建议：

　　在航空航天、汽车、机械（通用机械、工程机械、动力机械、重装备等）等行业，经常进行1000个零部件（含1000个）以上规模三维装配设计的用户，或经常进行500-1000个零部件规模三维装配设计、且模型特征较为复杂的用户，建议使用惠普Z800。这部分用户往往是CATIA、UGNX、Pro/E或Solidworks的用户，惠普Z800已经经过了这些ISV的认证，可以稳定、全面的执行软件各种功能。

　　在油气勘探、气象分析、地震研究等领域，由于需要处理的图形数据量庞大，惠普Z800是很好的"入门级"选择。如果计算规模进一步扩大，惠普Z800还可以升级显卡、内存、处理器系统，从而应对更复杂的任务。