航空产品数字化设计与NVIDIA Quadro FX专业显卡

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航空产品数字化设计与NVIDIA Quadro FX专业显卡

2009-07-25 20:19:20  作者：智造网  来源：智造网—助力中国制造业创新—idnovo.com.cn

• 　　从2009年第三期开始，我们开设了“NVIDIA Quadro FX专业显卡专栏”，面向CAD/CAM专业读者群，连续三期比较全面地介绍了NVIDIA Quadro FX系列专业显卡的技术和产品。上一期，我们还特别介绍、并测试了刚刚发布的第十代8系列NVIDIA Quadro FX专业显卡，相信诸位读者对Quadro FX专业显卡已经有了一个相对全面的认识。从本期开始，本专栏将转向一个新的方向：从泛化的Quadro FX技术和产品介绍，转向与行业特点、专业图形应用需求相结合，帮助不同行业、不同专业软件的用户选择适合自己的Quadro FX专业显卡产品或专业图形解决方案。

　　引言

　　从2009年第三期开始，我们开设了“NVIDIA Quadro FX专业显卡专栏”，面向CAD/CAM专业读者群，连续三期比较全面地介绍了NVIDIA Quadro FX系列专业显卡的技术和产品。上一期，我们还特别介绍、并测试了刚刚发布的第十代8系列NVIDIA Quadro FX专业显卡，相信诸位读者对Quadro FX专业显卡已经有了一个相对全面的认识。从本期开始，本专栏将转向一个新的方向：从泛化的Quadro FX技术和产品介绍，转向与行业特点、专业图形应用需求相结合，帮助不同行业、不同专业软件的用户选择适合自己的Quadro FX专业显卡产品或专业图形解决方案。

　　本期，让我们首先从航空行业的数字化产品设计入手，介绍航空行业的专业图形需求以及Quadro FX的性能表现和配置情况。在进入本期专题的正式内容之前，我们有几点说明，供读者参考。

图 航空、汽车、造船都是最主要的CAD/CAM用户行业群体

　　1. 航空业是一个覆盖面非常广泛的行业，从各类军用、商用飞机，到民用、专用小型飞行器，从航空产品的主机企业，到航空发动机、航空附机企业，涉及30多个分支行业。此外，航空产品本身也是非常复杂的大型机电系统，涉及的的专业门类非常多，从飞行器设计到流体力学、工程力学等领域，如果按照飞机产品的设计流程划分，可以分出总体设计、气动、结构、强度、振动、液压、燃油、环控、救生、电子、电气、仪表、雷达、材料、可靠性研究和信息处理等近百个专业范畴。因此，本期专题内容对航空业所涉及的各个行业、专业均有参考价值，不仅仅限于军用、民用主机企业。

图 航空产品涉及的行业、专业范畴十分宽泛

　　2. 航空和航天是典型的“双生”行业。航空业主要研制、生产在大气层中运动的飞行器，如各种飞机，而航天则是研究、生产冲出地球大气层运动的飞行器，如卫星、宇航飞机和运载火箭等。但是，两个行业的主要产品均具备整体规模超大、技术尖端、系统复杂等特点，均属于单件、小批量的研发、生产一体模式。两者采用的数字研发流程和技术非常类似，因此在CAD/CAM技术应用领域，往往将航空、航天划归为同一类用户群体。尽管，本期专题的测试部分主要采用了航空领域的应用模型，但航空产品数字设计对Quadro FX专业显示系统的需求特点，完全可以平移到航天业。诸位读者不必局限在大气层以内，外太空同样令人向往。

　　3. 航空、航天均与国防工业无法分开。航空产品中的军机是一大产品分支，相信很多读者都目睹了2008年珠海空展国产歼10的英姿。而航天产品中，远程导弹、军用卫星/雷达均属于国防范畴。事关国防安全，本文部分测试内容做了隐晦处理，部分图片非原图(此类情况，图注中已注明)。请诸位读者理解、见谅。

　　4. NVIDIA Quadro FX包含一系列专业显卡产品，涵盖高、中、低端的几十款产品及专业解决方案。为了贴合本期航空产品数字化设计图形平台的主题，本文并未对这几十款产品一一介绍，仅介绍和测试了2009年刚刚上市不久的第十代Quadro FX显卡的中、高端代表产品——Quadro FX 1800、Quadro FX 3800和Quadro FX 4800。原因很简单，由于航空产品本身规模大、系统复杂，其三维数字化设计也只有中高端专业显卡才能应付，入门级的专业显卡在航空产品系统级的设计中无法满足性能要求。如果读者希望全面了解Quadro FX系列专业显卡，请翻阅本刊2009年3~5期杂志的“NVIDIA Quadro FX专业显卡专栏”。类似的情况同样出现在航天产品的三维数字化设计过程中。

　　闲话少叙，下面我们正式开始本期专题的内容，我们将向读者介绍：当前航空业数字化设计对专业图形显卡的需求，Quadro FX 1800、Quadro FX 3800和Quadro FX 4800三款专业显卡在典型航空产品三维数字化设计过程中的性能表现，主流的CATIA V5、最新的CATIA V6与Quadro FX显卡的兼容性，Quadro FX显卡的ISV认证，CATIA用户如何选择专业显卡和相应的系统平台。最后，我们将在AutoCAD 2010发布之际，国内最先测试AutoCAD 2010对图形硬件系统的性能需求，以及在Quadro FX 580显卡上的运行情况。

　　一、航空产品数字化研发的幕后英雄：NVIDIA Quadro FX

　　1. 航空产品数字化研发和CATIA三维设计软件

图 达索系统的CATIA是航空工业设计的事实标准

　　纵观CAD/CAM技术发展的历史，航空业可以说是不断推进CAD/CAM技术进入工程实践的先驱。而CAD/CAM技术的引入，反过来也使得更复杂、更大型的航空产品的研发和制造成为可能。早在上个世纪的50、60年代，航空业的工程师就已经开始在产品设计过程中使用二维CAD技术，以提高设计更改的效率，加强设计知识和数据的重用。随着产品复杂程度的提高，二维CAD技术已经不能满足复杂航空产品的设计要求。飞机设计师希望使用更为直观的三维模式设计产品。当时，法国达索航空的一位设计师在他的设计经验报告中写道：“我们是工程师，不是艺术家，但是，用二维图纸表达一架飞机的全部信息，确实需要我具有艺术家的想象力!”确实，使用二维信息表达近百万个零部件的工程数据，兼且描述它们之间的装配关系，确实是令人头疼的工作。

　　在这种情况下，上世纪70年代，达索航空的工程师们开发并首先使用了一种全新的三维CAD/CAM系统——Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application——CATIA。CATIA的诞生和应用拉开了航空产品设计史新的一页，航空业复杂、大型工程数据的表达方式从二维到三维，数字化技术开始从设计向工程分析、仿真和工艺规划渗透，大型产品的全数字化虚拟样机成为可能……从1982年开始，CATIA V1、V2和V3相继发布，直到1993年发布的V4版本。CATIA已经成为了全球航空业产品数字化设计的标准平台，100%的飞机主机企业使用CATIA，而CATIA本身也因为长期接受航空工业用户的磨砺，蕴含了丰富的航空产品数字化设计的经验。

　　现在，航空业普遍使用的是基于Windows的CATIA V5(从1994年开始研发)，而最新的V6版本刚刚在2008年底发布。使用CATIA设计的产品耳熟能详，波音737、777，空客A380，法国阵风战斗机，Bombardier公司的Global Express 公务机，Lockheed Martin公司的Darkstar，当然还有中国的飞豹、枭龙、歼10和ARJ21支线客机……

　　CATIA三维设计之所以能够在上个世纪80年代、90年代迅速普及，除了用户需求迫切和软件功能适用之外，还有一个原因就是计算机硬件性能的迅速提高。其实，70年代就已经有人研发三维设计系统，但当时的计算机性能有限，价格也非常昂贵，工程应用三维技术的可操作性不高，且硬件成本高昂。到了80年代中期，UNIX小型机的性能已经可以满足CATIA V4运行的要求，而到了90年代末，Windows平台的图形工作站也可以运行CATIA V5了。于是，大量的企业开始使用CATIA这样的三维设计系统，不仅航空工业，汽车、家电、电子、通用机电设备等行业也开始大范围使用三维设计软件。

　　此后，CATIA三维设计软件的功能和图形工作站、专业显卡的性能交互上升，Quadro FX这样的专业显卡开始成为了CATIA用户的最佳选择。从CATIA V5诞生到CATIA V5R19发布，将近十年的时间里，CATIA的功能范畴增加了将近8倍!而Quadro FX专业显卡也从NVIDIA第一代专业GPU发展到了现在的第十代产品，综合性能提高将近15倍，并发展出CUDA、SLI、nVIEW等大量新功能。

　　2. CATIA三维CAD/CAM软件对图形硬件的需求

　　作为专业大型三维图形应用程序，功能强大的CAITA软件对图形硬件平台的要求也非常苛刻，这些要求其实也代表了航空工业用户的需求。

　　首先，作为工业级软件产品，CAITA软件要求图形平台具备工业级的稳定性。在工业应用中，稳定压倒一切，甚于性能。CATIA和对应的专业图形硬件是作为“工业设备、生产工具”进入企业的，而不仅仅是计算机软硬件那么简单。为此，图形硬件必须保证100%的支持CATIA 100%的图形功能，不存在任何兼容性问题，不存在任何影响系统稳定性的问题。为此，Quadro FX专业显卡必须在发布之前，通过CATIA软件提供商达索系统公司的认证测试。达索系统的工程师和NVIDIA的工程师需要配合工作，在各种Quadro FX平台上(安装了Quadro FX专业显卡的各品牌工作站)反复运行CATIA软件的全部功能，解决发现的所有问题。这就是Quadro FX专业显卡的ISV认证。ISV认证首先解决的是稳定性问题，而未通过ISV认证的非专业显卡在稳定性问题上无法保证。

图 波音公司使用CATIA设计的飞机产品，大型产品的数字化设计需要极端的稳定性

　　其次，性能满足CATIA运行的要求。用户会使用CATIA进行各种零部件乃至装配体的设计工作，设计规模的跨度非常大。但是，按照“木桶原理”，在企业中运行CATIA的图形硬件必须具备支持企业主流、大规模设计任务的性能。为此，在航空、航天等工业企业，中高端、超高端的Quadro FX专业显卡是主流的图形硬件，入门级的产品很少有用武之地。Quadro FX专业显卡还针对CATIA这样的专业三维软件进行了相应的优化，用户可以在驱动程序里进行优化调整，以便获得更好的性能表现。

　　再次，图形硬件需要支持CATIA等三维软件的功能性特效。什么是功能性特效呢?三维软件不仅仅用于产品的详细功能设计，还用于造型设计、外观设计和工艺规划等环节，于是CATIA这样的软件提供了创成式造型、高级曲面和高级渲染等功能模块。这些模块对模型质量、模型真实感的要求都非常高，需要图形硬件完整支持OpenGL API，并具备足够的实时图形渲染性能，才能使用户看到特殊的图形效果，获得最佳的功能体验。如果图形硬件不能达到这些要求，尽管不影响运行性能和稳定性，但会明显影响用户的功能体验。在这方面，Quadro FX专业显卡支持完整的OpenGL API，通过了全功能的ISV认证测试，可以完美地实现CATIA软件的所有功能性特效，而非专业显卡在这个环节均要落马不敌。

　　3. 航空主流NVIDIA Quadro FX产品

　　本期专题下文将涉及的NVIDIA Quadro FX产品如表1所示，这三款产品是航空工业用户主流应用的NVIDIA Quadro FX产品，分别属于中端、高端和超高端产品。

表1航空主流NVIDIA Quadro FX产品

　　1)Quadro FX 1800

　　基于NVIDIA G94GL显示核心的Quadro FX 1800是中端市场的绝对主力，几乎能满足80%的通用机械产品三维设计功能和性能需求。不过，在航空、航天工业，偏偏一部分主机设计属于那其余的20%，Quadro FX 1800在这两个行业只能算入门产品。除了大型主机设计(如整体结构骨架和蒙皮、整体布线等任务)，Quadro FX 1800的性能和功能不存在任何问题，无论是零件、部件的详细设计，还是内饰、涂装的真实体验设计，都能应付自如。

　　Quadro FX 1800采用电压更低、频率更高、8bit预读取能力的DDR3高速显存，显存位宽是192位，带宽达到仅有38.4GB/s。Quadro FX 1800的显存达到了768MB，这对于模型规模较大的航空用户而言是非常实际的。Quadro FX 1800的CUDA并行管线也达到了64条，使用SIMULIA的用户，如果具备开发能力，可以挖掘一下GPU的并行计算效能。

　　Quadro FX 1800同样支持最新的OpenGL 3.0 API和30bit色彩显示。

图 Quadro FX 1800

　　2)Quadro FX 3800

　　定位高端的Quadro FX 3800是高性能与多元化功能相结合的产物。Quadro FX 3800不仅硬件配置高、性能高，还支持SDI和SLI Multi-OS功能。SDI功能可以将实时视频镜头与虚拟背景进行合成，用于真实感飞行体验模拟是个不错的选择。至于SLI Multi-OS功能，则是利用虚拟化技术，将一个计算机系统内的两片显卡分别分配给两个并行的操作系统。相比SLI Multi-OS和SDI，Quadro FX 3800的SLI功能对于航空用户更重要。随着全功能数字样机技术应用的深入，航空设计的规模几乎没有上限，产品数字模型所容纳的信息可以不断丰富，因此三维模型的规模也不断增大，用来显示全模型的显示终端也越来越大。现实情况下，已经出现单片顶级专业显卡也无法满足性能和功能要求的情况出现。Quadro FX 的SLI技术允许用户在计算机中同时安装两片专业显卡，倍增性能的同时，可以驱动更多的显示器或更大分辨率的显示终端(采用SLI模式，配合专用的视频接口和输出线材，Quadro FX 3800以上的显卡可以外接2-8个高分辨率的显示器，而在SLI基础上发展起来的Quadro Plex视觉计算系统，采用SLI Mosaic模式，一台主机加一套Quadro Plex系统竟然可以驱动一台56英寸的4K平板显示器)，即使完整显示整架飞机的三维模型也不是问题。

图 支持SLI模式的Quadro FX 3800

　　3)Quadro FX 4800

　　作为最高端的CAD/CAM用户群体，航空工业会用到Quadro FX系列的超高端产品——Quadro FX 4800。而Quadro FX 4800并不是用于三维CAD设计，更多地用于驱动高分辨率的显示终端，完成飞行器大模型数据的可视化显示。对于三维设计而言，Quadro FX 4800的性能并不比Quadro FX 3800强太多，它的强大之处在于高达1.5GB的高速显存，这对于大量三维数据的高真实感实时显示非常重要，大量显存可以存储更复杂、更大规模的几何、光源和材质数据。

　　二、主流设计平台全面实测

　　1. CATIA V5的两个世界：32位和64位系统NVIDIA Quadro FX性能实测

　　1) 测试平台和测试系统简述

　　CATIA V5很早就开始支持64位系统了，甚至更早的运行在小型机上的CATIA V4本身就是64位应用。不过，还是有很多用户在32位 的Windows上运行CATIA V5。因此，CATIA V5有两个版本——32位和64位版本。两者功能完全一样，不过操作系统平台不同，性能表现会有差别。而且，模型越大，性能表现的差别越大。毕竟32位的Windows只能调用3GB以下的内存，而32位的CATIA甚至只能使用系统内存的60%左右(操作系统等底层应用本身要占去一定得内存)。本次测试分别在32位和64位的Windows XP Pro系统下进行。

图 零件和工程图测试部分采用了COE同样的模型——活塞

图 装配测试采用了全数字化的无人侦察机设计模型(因特殊原因，此图非测试原图。原图规模比本图大许多，包含4972个零部件。本图是来自Warbird的Flying Fokker G.1模型，荷兰设计，仅供示意)

　　CATIA的商业测试环境均比较老旧，COE的CATBENCH还是基于CATIA V5R12版本，而SPEC的CATIA测试则基于CATIA V5R14。我们希望在2008年后主流的CATIA V5R19版本上进行测试，因此仿照COE的测试编写了宏指令， 依次完成载入模型(LOAD)，实体模型操作(Solid Shade，包括旋转、平移等一系列操作)，工程图生成(2D DRAFTing)，参数化模型修改，载入大型装配体及操作，装配体剖面图生成，最后进行装配体运动干涉的计算。其间，不允许人为干预，最终将各项操作耗费时间写入log文件，完成相应操作的时间越短，性能则越强。同时，利用frame probe侦测，连续三维模型操作期间的画面帧数，以衡量操作的流畅性。为了测试专业显卡和普通显卡的区别我们采用一片第三方品牌的GTX260娱乐显卡。GTX260同样采用PCI Express 2.0 X16接口，属于高端娱乐显卡，其显存位宽448bit，显存容量达到896MB，比Quadro FX 1800的硬件指标还要高。

　　具体测试平台如表2所示。

表2 测试平台配置情况

　　2) 测试成绩

　　32位系统测试成绩如表3所示。

表3 32位系统测试成绩

　　64位系统测试成绩如表4所示。

表4 64位系统测试成绩

　　3) 测试分析和说明

　　l CATIA V5R19是2008发布的最新的CATIAVV5小版本，但仍然无法充分利用多核心处理器的效能，测试过程中可以发现仅有一个核心的峰值占用率达到92%，其他核心的占用率始终没超过25%。看来，在多核心平台上运行CATIA V5并不会获得明显的格外性能提升。但是，当用户运行CATIA的同时，还运行其他程序时，如CAM程序或CAE程序，多核心、多线程技术可以保证CATIA的运行性能不受影响。

　　l 正如预料的那样，在CATIA专业图形性能方面，Quadro FX 4800>Quadro FX 3800>Quadro FX 1800>GTX260。打开软件、载入模型等操作与图形性能无关，与处理器、内存性能相关的项目，四个平台基本差不太多。而实体模型操作、参数化模型修改和大模型操作等项目，与显卡性能息息相关，专业显卡明显领先于娱乐显卡。即使GTX260的硬件指标也不太差，但是仍然远远落后。特别是，GTX260在大装配模型操作过程中，无论是32位还是64位平台，均在模型转换实体、线框模式时出错，无法获得该项成绩。不得不说，在稳定性和专业应用兼容性上，娱乐显卡和专业显卡的差距还是很明显的。Quadro FX显卡采用了最新版本的驱动程序2009年6月发布的186.18，而GTX260也采用了最新的GeForce 186.18驱动。从Windows的出错报告信息来看，是显卡系统的存储寻址出了问题。

　　l 在对内存和处理器依赖较多的项目中，我们发现，64位系统明显强于32位系统。大装配模型的几何计算对内存的要求还是很高的，32位系统的内存寻址上限限制了系统性能的发挥，而64位系统不存在这个问题。测试过程中，CATIA的峰值物理内存占用是2.7GB。

　　2. NVIDIA Quadro FX CATIA V6国内首测

　　1) 全新的CATIA V6和PLM 2.0

图 全新的CATIA V6

　　2008年，达索系统在延续发布了CATIA V5最后一个小版本的同时，发布了CATIA V6。当然，从新发布的产品看，与其说是CATIA V6，不如说是V6体系或PLM 2.0。因此，V6版本的CATIA已经和V5是两个概念、两个级别的产品了，V6实际上很有云计算的味道。V6强调网络协同开发，强调PLM全流程的融合，更强调在线式的三维设计体验。习惯使用V5的用户需要适应V6新的界面和操作方式。例如，V5中打开文件的菜单换成了ACCESS PLM按钮，设计网络社区融合到了软件的功能操作中，用户甚至无法把文件保存到本地，而是必须存储到指定的网络数据服务器上。V5还属于单机时代，而V6已经是网络时代的软件了。

图 CATIA V6带来了近乎照片的实时设计体验

　　当然，无论CATIA如何升级，现阶段，其图形核心还必须在本地运行，对本地计算机的专业图形性能不仅没有降低，反而提高了不少。首先，V6采用了OpenGL 3的API，同时为了完成网络化三维体验，其3DLIVE还支持DirectX 10和11，这对显卡就是个体验，大部分娱乐显卡在完整支持OpenGL 3 API这道门槛前倒下，幸好第十代的Quadro FX系列显卡全部支持OpenGL 3(不支持的显卡照样可以运行，但不能保证稳定性和兼容性，达索建议大家使用经过认证的专业图形平台)。其次，V6终于完美支持VISTA了，支持Windows7也在预料之中，未来两年64位的Windows7应该是CATIA V6最好的操作系统平台。而无论是VISTA还是Windows7，图形子系统的压力都比Windows XP高。再次，为了支持客户、工艺规划和协作商的三维真实感产品体验，V6中的三维模型进行实时渲染，其模型显示的真实感提高了不止一个台阶，而这需要显卡具备足够的性能和足够的显存。当我们认为Quadro FX 3800配置1GB的显存是不是有些夸张的时候，V6告诉我们，飞机设计1GB显存也许才刚刚好。另外，第十代Quadro FX显卡的10bit色彩显示能力在V6时代有了用武之地(关于10bit色彩能力，请见上期杂志)，因为，V6渲染的模型可以采用10bit色彩，这意味着，CATIA V6搭配第十代Quadro FX显卡可以再现几乎完全真实的自然界色彩。

　　2) 认证!认证!Quadro FX领先

　　CATIA V6的发布是不是意味着很多显卡将被淘汰呢?我们还是参考达索系统的官方文件吧，大家可以登陆达索系统图形工作站硬件产品的认证网页http://www.3ds.com/cn/support/hardware-certification/windows-certified-workstations，我们可以发现，航空工业常用的第十代和上一代中高端Quadro FX专业显卡平台均通过了CATIA V6的认证，其中包括本文测试的Quadro FX 4800、Quadro FX 3800和Quadro FX 1800，而所有娱乐显卡均不在此列。在认证网站上，达索系统还非常仔细的标示出了认证测试系统显卡的驱动程序版本，可见专业显卡驱动对于程序稳定运行的重要性。

图 达索官方网站硬件认证截图(部分)，Quadro FX 4800和Quadro FX 1800都和惠普的工作站一起通过了认证，官网上还有Quadro FX 3800的认证结果

　　3) 测试系统和测试成绩

　　CATIA V6保持了80%以上的CATIA V5应用兼容性(达索系统官方说明)，因此，我们尝试在V6系统上运行我们的测试宏。尽管V6界面让我们狠狠地迷糊了一阵，幸好，在设定了虚拟网络服务器之后，V6系统很好的运行了宏，并不存在任何的数据兼容性问题(frame probe在VISTA下无法运行，即使关闭了用户权限管制UAC或以管理员身份运行同样失败，因此V6测试没有帧数数据)。既然V6支持VISTA，我们测试时使用了64位版本的Windows Vista Ultimate(SP1)，其他硬件配置不变，测试成绩如表5。

表5 64位VISTA系统 CATIA V6测试成绩

　　4) 测试成绩分析和说明

　　l Windows Vista并不像人们想得那样一无是处，从测试成绩来看，64位的Windows Vista使得大部分测试成绩有所提高，而且GTX260在装配体剖面图生成环节终于开始工作了，尽管性能还是不能令人满意。

　　l 尽管各个平台的性能均有所提高，但总体而言，Quadro FX 4800>Quadro FX 3800>Quadro FX 1800>GTX260的性能顺序并没有变。

　　l 如果不考虑使用习惯，个人看来，航空工业的工程师升级到CATIA V6还是可以获得不小的性能能提升的。另外，习惯新界面后，其实V6的功能更强大，更人性化，也更符合协同设计的流程特点。V6配合新的Quadro FX显卡确实是个不错的选择。

　　三、CATIA用户选卡指南

　　1. CATIA系统的图形未来

　　V6并不是CATIA的终极版本，实际上2009年年内，CAITA V6还会发布一个小版本。此后，和V5一样，一年内按惯例都会更新三个小版本，除了打补丁外，还会不断增加新功能，提高运行性能。在V6的网络协同和真实体验设计模式下，CATIA对显卡的要求实际上更高了。不仅性能要求更高，功能要求也更高。例如，设计师可以有两台以上的显示器，分别显示产品的三维模型和二维图纸，或者分别显示三维模型和制造工艺规划，一个系统需要接驳两台甚至更多的显示器，这就必须用到Quadro FX显卡的nVIEW功能和SLI功能。实际上，更多的显示终端在工业应用领域并不是奢侈的做法，这完全是工作的需要。国外航空领域的工程师和设计师同时使用四台显示器已经非常普遍，更多的显示器有利于提高设计校验、设计方案对比、并行设计流程的效率。

图 采用多个显示器进行设计方案比对非常方便

　　另外，CATIA V6已经将SIMULIA完全集成，优化分析开始具备完全驱动工程设计的操作可能。而SIMULIA的原型ABAQUS本身就可以支持多核、多线程解算，需要高性能计算平台的支持。那么Quadro FX显卡提供的上百甚至数百个CUDA并行运算构架是否能通过简单的开发别利用起来，以支持高效率的SIMULIA问题解算呢。这种可能性非常大，而且操作难度并不高，每一台安装了Quadro FX显卡的童图形工作站同时也是一台小型的高性能计算平台。

　　2. CATIA操作系统的选择

　　通过上述测试，很明显，64位系统是CATIA用户最好的选择，V6系统甚至可以选择64位的VISTA，或者等待即将到来的Windows 7。测试过程中，CATIA系统启动后，即使什么也不做，内存的占用也达到了780M之多。载入一个中等规模的模型后(小型飞机的蒙皮架构)，物理内存的占用达到1.2GB。如果进行设计操作，32位系统下的物理内存就会遇到上限，从而开始使用硬盘空间作为虚拟内存，这对设计效率的影响是非常明显的。64位操作系统不存在这个问题，只要物理内存够大(64位的Windows可以控制128GB内存)，用户可以任意操作更大的模型。

　　3. 高端卡、中端卡和低端卡

　　航空业的设计对象确实规模庞大、系统复杂，整机几十万个零配件是很常见的。因此，即使是Quadro FX专业显卡，入门级的产品也会经常遇到性能吃紧的情况。因此，我们建议航空业的用户尽量选择中、高端专业显卡，例如本次测试的三块Quadro FX显卡。特别是Quadro FX 3800以上的显卡，如果性能不能满足要求，还可以采用SLI技术开提高性能。当然，我们不是每天都要把整机模型载入设计环境，绝大部分时间，系统执行部件、零件级的设计。即使如此，为了应付稍大规模的装配设计工作，Quadro FX 1800这样的中端显卡仍然是航空产品数字化设计的入门图形设计硬件。

　　4. 专业卡和娱乐卡

　　如果不是预算太紧，如果不是学生学习，工业级CATIA用户还是选择专业显卡较好。本次测试中即使高端的GTX 260在CATIA运行中仍然会出问题，而硬件指标低一些的Quadro FX 1800却毫无问题，而且运行性能还优于GTX 260。专业显卡和娱乐显卡的目标用户群不同，因此，硬件供应商设计硬件架构和驱动程序时的标准就不太一样。Quadro FX是面向CAD/CAM用户的专业级产品，是作为生产工具设计的，其稳定性、兼容性、性能都有保障。而娱乐显卡是家用级的产品，玩游戏、看高清都很好，运行CATIA这样的三维CAD程序也勉强可以，但用于航空企业的设计、生产实践就不合适了。达索系统官方进行硬件认证测试，也是希望用户使用专业的图形硬件产品，以实现最佳的软件性能和功能表现。

　　5. 驱动程序

　　专业显卡驱动程序的核心价值非常高，Quadro FX专业显卡之所以获得大多数专业用户的欢迎，除了硬件设计优秀之外，其驱动程序的专业适用性和稳定性也非常好。每一个版本的驱动程序都会增加大量新的功能支持，并针对专业应用的版本更新、功能更新进行相应调整。例如，最新的186.18驱动程序就完善了Quadro FX专业显卡对OpenGL 3.0API的支持，同时增加了CAITA V5R19等软件下DisplayPort 10-bits全屏显示功能的支持。Quadro FX专业显卡的硬件搭配相应的驱动程序才能发挥最大的效力。因此，我们强烈建议Quadro FX专业显卡的用户定期更新驱动程序。

　　6. CATIA V6用户应该关注的问题

　　是不是升级到CAITA V6呢?相信很多用户正在考虑这个问题。V6的应用模式和V5有很大区别，不是简单的软件升级，而涉及到流程重组和资源的重新配置。对于大多数用户而言，需要认真考虑，慎重施行。但是，领略一下CATIA V6全新的设计体验是大多数用户所期望的。对于这部分用户，我们建议您选择2009年发布的第十代Quadro FX专业显卡，选择VISTA 64位系统，并安装最新的驱动。当然，如果您只是兴趣所致，仅仅是个人爱好，那另当别论。

抢鲜!Quadro FX 580令AutoCAD 2010流畅运行

　　1982年，美国人John Walker干了两件事，第一，他开发了一种可以免费拷贝的CAD软件——AutoCAD;第二，他创建了欧特克(Autodesk)公司。一张容量仅仅360Kb的软盘，没有菜单功能，所有命令都要背——这就是AutoCAD v1.0。20多年后，欧特克公司旗下已经拥有80多款软件，年收入超过20亿美元。目前，全球有数百万名设计师、工程师在使用AutoCAD进行二维绘图，包括绘制详图、编制设计文档和进行基本的三维设计，AutoCAD DWG文件格式已经成为二维绘图的事实标准。6月23日，AutoCAD 2010将正式和中国的媒体见面(实际上，AutoCAD 2010早已经和中国用户见过面了)。

　　不同于大型三维软件，二维软件AutoCAD一向对计算机硬件的要求并不高，一台配置还算过得去的PC就能运行AutoCAD，而且没有什么大问题，速度也还能接受。不过，AutoCAD 2009就不同了，AutoCAD2009引入了三维体验式设计，这种设计模式下，普通PC仍然能运行，但速度可不敢恭维，“三维模型一顿一顿的，像打摆子”，这是一个用户的实话。对于那些需要使用体验设计模式的用户，一块最低端的专业显卡就能解决“打摆子”的问题。NVIDIA公司还为此专门推出了Quadro VX200专业显卡，价格和高端娱乐卡差不多，可AutoCAD三维性能足足提高了20倍!

　　那么我们不禁要问了，AutoCAD 2010版本怎么样?三维功能肯定增强了，普通PC还会打摆子吗?低端的专业显卡还能应付AutoCAD 2010三维设计吗?本期“NVIDIA Quadro FX专业显卡专栏”，我们就在入门级的Quadro FX 580专业显卡平台上体验一下AutoCAD 2010，回答读者心中的疑问。

　　Quadro FX 580在2009年发布的第十代Quadro FX显卡序列中属于入门级产品，是典型的“实惠型”产品。上一期我们测试过这款显卡，尽管属于入门级产品，但它的性能实际已经接近或超过了上一代的中端专业显卡产品，价格可还是入门级别。Quadro FX 580的显存容量是512MB，同时支持DirectX 10和OpenGL 3.0 API。

图 AutoCAD 2010安装包最小要2.5GB左右，最大超过4GB。请注意，在安装界面就提示：在工作站上执行标准安装。看来，AutoCAD 2010也最好在图形工作站上运行!

　　我们选择安装了标准的AutoCAD 2010，而没有安装Design Review。安装过程中，还需要安装DirectX。其实从上一代AutoCAD开始，AutoCAD已经可以同时支持DirectX 10和OpenGL了，当然还有AutoCAD的特色HEDI。测试用的计算机没有采用上述的至强配置，而采用了双核处理器Intel Core 2 E6400和2GB内存。在安装AutoCAD 2010的同时，我们安装了NVIDIA公司的AutoCAD 2010 Performance Driver，这个附加驱动配合Quadro FX专业显卡可以极大地提高AutoCAD 2010的运行表现。目前，该驱动的版本是18.0.1 (OpenGL) 和 18.0.0 (Direct3D)。

图 请注意安装选项，AutoCAD 2010支持DirectX 9 API

图 AutoCAD 2010将三维建模和真实感照片级渲染加入了工作空间选项

　　AutoCAD 2010的三维功能比AutoCAD 2009更强，在AutoCAD软件中所占的比重也更大。而且，AutoCAD 2010支持Direct to Print，其建立的三维模型可以直接使用ZCorp三维打印机打印出来。打印出来?是的，不用怀疑，就像打印文件一样打印出设计样件。

图 直接打印出来的三维模型样件

　　首次安装和运行AutoCAD 2010会弹出性能调节器的提示，AutoCAD 2010自动识别系统的显示卡，并告知用户系统显示卡是否经过了官方认证，是否达到系统最优化运行的标准。如果未通过认证，有一些特效和功能是无法执行的。

图 性能调节器帮助用户调整、优化图形选项

　　为了有个比较，笔者个人使用的笔记本配置是酷睿2 T7500处理器，2GB内存，NVIDIA GeForce GT 130M独立显卡(512M显存)，基本性能等同于中档台式PC。与测试的台式机相比性能调节器显示的关键信息差别如表1所示。

表1 测试台式机和记者本人计算机的硬件设别信息

　　手动键入3DCONFIG命令后，再点击手动调节，我们可以在弹出的窗口看到，因为 Quadro FX 580驱动经过了Autodesk的官方认证，包括增强的三维性能、增强的二维性能等开关均已经打开，并且默认采用平滑面显示。这说明，Quadro FX 580可以让AutoCAD 2010获得更好的性能表现。果然如此吗?

　　下图是在AutoCAD 2010发布前后，很多用户尝试过的参数化控制三维模型，通过参数化方法，控制曲柄旋转，并使两个绿色滑块往复滑动，这是一个并不复杂的三维模型，让我们看看两套对比系统在动态操作过程中，性能表现如何(模型文件自Share week获得)。表2是具体的运行帧数和主观感受描述。

图 参数化的三维曲柄滑块机构

表2 AutoCAD 2010三位操作性能体验

　　实际上，即使在AutoCAD 2010中完成基本的三维操作，例如，画一个网格面球和一个网格圆柱相交，如果没有认证显卡并打开硬件加速，操作都有微微“手涩”的感觉，有时候鼠标响应都不是很及时。安装了Quadro FX 580显卡的台式机，从配置上只能算是2009年初的中端PC水平，无论是处理器性能还是内存容量，与记者的笔记本电脑相差不大，但各种操作均非常流畅。这说明，AutoCAD 2010在三维设计功能大幅度提高的同时，其对显示卡的要求也着实上升了一个等级。因此，我们建议有条件的AutoCAD用户选择专业显卡，即使是最低端的专业显卡也能在AutoCAD 2010中获得不错的性能表现。

有关Quadro FX的ISV认证

Good Job!Joe

　　Joe Carlson是我在Solidworks09全球用户年会上认识的朋友，和大多数欧美人一样，Joe总是显得非常快活，不停地和参加会议的工程师交流设计问题。他甚至在早餐会上不放过我这个来自东方的家伙，于是我们开始攀谈起来。我原以为他是美国本地的工程师，而实际上Joe既不是制造工程师，也不是产品设计师。他在法国巴黎的达索系统公司工作(就是CATIA和Solidworks软件的提供商)，同时Joe为惠普、NVIDIA等硬件公司服务。我问他，“你的工作是什么呢?开发软件吗?”他回答说：“准确的说，应该是硬件系统测试。”我心想，在软件公司里测试硬件，达索系统应该不会给他发薪水吧。“为什么要测试硬件呢?”Joe回答说：“CATIA软件非常庞大，功能很强，不经过严格的硬件测试，很难确保每项功能均可以在各类工作站系统上流畅地运行。我的工作就是测试哪些工作站和图形硬件能够有资格运行CATIA。”Joe有些小得意。

　　我有些恶作剧地想打击一下Joe，“你们收费吗?” “当然，而且费用不低呢。惠普、戴尔、NVIDIA都是我们的合作伙伴，我做的硬件测试要向他们收取费用。当然，他们的东西也不错。而且，经常能拿到最新、最强的计算机，也是个美差(Joe用了Good job这个词)。”没想到Joe还是个硬件发烧友。Joe实际是达索系统官方硬件认证的实际执行者，而对于硬件厂商而言，例如NVIDIA，Joe的工作就是ISV认证的一部分。Joe还有三位同事负责在系统研发阶段和专业硬件厂商进行合作，以确保CATIA系统的硬件适应性。Joe和他的同事们2008年测试的硬件系统多达390种，平均每天就有一套系统进入测试流程。这些被测试的系统全部属于专业图形硬件范畴，这些系统超过60%安装了NVIDIA的Quadro FX产品，其中还包括一些移动产品和计算服务器。我故意告诉他，我在普通PC上也跑过CATIA，不一定需要Quadro FX。Joe的回答很干脆：“你是个Reporter,不是工程师，爱怎么干都随便。但我们一定会告诉用户，在专业图形计算机上运行CATIA是最安全、最有保障的。因为，这些计算机经过了我们的严格测试，能稳定地支持CATIA所有的功能，而且性能也都不错。”

　　Joe出生在美国的俄亥俄州，我问他，你打算一直待在巴黎做硬件测试吗?你不想美国的家吗?他反问：“为什么不呢?何况地球很小的。”一边说，Joe一边用叉子轻巧地插起一个水果球放进嘴里。

　　记者把Joe的故事讲给读者之前给他发了封邮件征求意见，Joe回信说：“为什么不呢?”他还把他桌面上的这个小人像照片发给我，这个人像和Joe本人酷似。我回信给他：Good Job!Joe.