三維圖形工作站的性能評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與選購(gòu)

機(jī)械工程和數(shù)字媒體制作（DCC）是應(yīng)用三維圖形工作站最多的行業(yè)之一，用戶在選購(gòu)工作站的時(shí)候，面對(duì)多種選擇，應(yīng)該如何采用合適的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)測(cè)，是非常重要的，如果能參考合適的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，將能選出優(yōu)選的機(jī)型和比較經(jīng)濟(jì)的代價(jià)，本文就對(duì)工作站的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)做一簡(jiǎn)單的介紹并對(duì)如何選購(gòu)做一定的討論。


當(dāng)我們拿到工作站生產(chǎn)廠商所提供的產(chǎn)品介紹資料時(shí)，除了閱讀文字介紹以了解產(chǎn)品的功能特性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)以外，最重要的就是技術(shù)指標(biāo)（Specification）。通常出現(xiàn)在產(chǎn)品介紹上的技術(shù)指標(biāo)有關(guān)于性能、硬件規(guī)范、物理尺寸、環(huán)境要求、電氣規(guī)范、配置方法等等，這里我們只討論用戶首先關(guān)心的性能指標(biāo)。


　


基本計(jì)算性能指標(biāo)SPEC


目前最通用的是SPEC組織定義的SPEC指標(biāo)。SPEC包括兩組基準(zhǔn)數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算程序，一組用于測(cè)定系統(tǒng)的整數(shù)性能，稱(chēng)為SPECint，另一組用于測(cè)定浮點(diǎn)運(yùn)算性能，稱(chēng)為SPECfp，這兩個(gè)測(cè)定指標(biāo)越高，則代表性能越好。


SPEC的指標(biāo)是隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提高和應(yīng)用要求的改變而不斷更新的，每隔幾年都會(huì)公布新的基準(zhǔn)測(cè)試程序，例如在1992年公布的稱(chēng)為SPEC92，利用SPEC92基準(zhǔn)測(cè)試程序測(cè)定的系統(tǒng)性能就包括SPECint92和SPECfp92，目前最常用的是SPEC于1995公布的SPEC95基準(zhǔn)測(cè)試程序，各大公司的傳統(tǒng)工作站產(chǎn)品幾乎都提供該指標(biāo)，即都提供SPECint95和SPECfp95，而最近SPEC又公布了最新的SPEC2000基準(zhǔn)測(cè)試程序。必須注意的是，在不同版本的SPEC指標(biāo)之間不存在簡(jiǎn)單的換算關(guān)系，因而已知某系統(tǒng)的SPEC95性能并不能借此推算其SPEC2000性能。SPEC組織的網(wǎng)站http://www.spec.org上能查到大部分目前市場(chǎng)上主流機(jī)型的SPEC指標(biāo)，也能獲得SPEC公布的基準(zhǔn)測(cè)試程序。


SPEC指標(biāo)對(duì)于衡量系統(tǒng)的計(jì)算能力有一定的參考價(jià)值，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)MDA的用戶而言，SPEC指標(biāo)可用于評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行一般CAD和CAE應(yīng)用的能力，其中SPECfp的重要性稍高于SPECint。


另外，SPEC還有針對(duì)多CPU系統(tǒng)的兩組測(cè)試程序，稱(chēng)為SPECrate，SPECrate用于衡量多處理器系統(tǒng)在整數(shù)處理和浮點(diǎn)處理方面的總體吞吐能力，這項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于MDA用戶而言沒(méi)有太大意義，因?yàn)槎鄶?shù)MDA應(yīng)用不具備利用多處理器的能力。例外的情況是，如果用戶運(yùn)行支持多CPU的多處理器版CAE應(yīng)用，則SPECfp_rate有一定參考意義，而如果把系統(tǒng)用于網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器，則SPECint_rate有一些參考意義。



基本圖形性能指標(biāo)SPECviewperf


SPECopc是SPEC組織中負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)的用于測(cè)試OpenGL圖形系統(tǒng)性能的基準(zhǔn)測(cè)試的工作小組，SPECopc開(kāi)發(fā)了多種OpenGL圖形性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，其中最為流行的是用于測(cè)試圖形系統(tǒng)三維渲染性能的SPECviewperf。


SPECviewperf不是一個(gè)單一的測(cè)試程序，SPECviewperf測(cè)試包括了5組基準(zhǔn)測(cè)試程序，并且也一直在更新，目前SPECviewperf 6.1.1的5組測(cè)試分別是：


Advanced Visualizer Viewset (AWadvs-03)

DesignReview Viewset (DRV-06)

Data Explorer (DX-05)

Lightscape Viewset (Light-03)

ProCDRS-02 Viewset


對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)MDA的用戶而言，這些測(cè)試分別代表不同的用途，所以對(duì)特定用戶的參考意義也不相同，要特別注意。其中各組測(cè)試的內(nèi)容和意義如下：


Awadvs-03：


來(lái)自于Alias/Wavefront中的一組測(cè)試，主要測(cè)試物體表面渲染，其中55％的測(cè)試是帶有表面紋理的渲染，另有部分光順?shù)秩竞途€框繪制，該測(cè)試代表較典型的產(chǎn)品形體外觀設(shè)計(jì)，對(duì)于用工作站進(jìn)行工業(yè)造型設(shè)計(jì)的用戶和DCC用戶有一定參考價(jià)值，而對(duì)普通實(shí)體造型的用戶沒(méi)有什么參考價(jià)值。


DRV-06：


內(nèi)容是以三維渲染方式多角度及移動(dòng)視點(diǎn)觀察一座鉆井平臺(tái)模型，模型中包括大量的管道、設(shè)備和建筑構(gòu)件，主要測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)渲染性能，大部分渲染不包括紋理。這個(gè)測(cè)試對(duì)一般的MDA用戶沒(méi)有太大的意義。


DX-05：


來(lái)自于IBM的一套科學(xué)數(shù)據(jù)視算處理系統(tǒng)，主要內(nèi)容是以圖形方式表示管道內(nèi)各處流動(dòng)液體造成的壓強(qiáng)，并包括了用戶交互模擬過(guò)程。這套測(cè)試的數(shù)據(jù)量較小，對(duì)MDA用戶沒(méi)有太大意義。 #p#page_title#e#


Light-03：


來(lái)自Discreet Logic的高級(jí)三維場(chǎng)景模擬，其中利用了各種光源的組合，以及直射、散射、衰減、模糊陰影等等復(fù)雜光照效應(yīng)，并且包括了后期利用光線追蹤進(jìn)行優(yōu)化。這套測(cè)試主要測(cè)試圖形系統(tǒng)處理復(fù)雜逼真景物的性能，對(duì)于進(jìn)行三維數(shù)字媒體制作特別是三維動(dòng)畫(huà)制作的用戶有一定參考價(jià)值，對(duì)只進(jìn)行普通實(shí)體造型的機(jī)械設(shè)計(jì)用戶參考意義不大。


　

ProCDRS-02：


來(lái)自于PTC公司的工業(yè)造型設(shè)計(jì)CDRS軟件，主要內(nèi)容是線框和著色渲染測(cè)試，其中包括一部分帶紋理的著色，線框測(cè)試是在反走樣方式下進(jìn)行，使用三個(gè)光源。這個(gè)測(cè)試在條件上符合工業(yè)造型軟件的要求，對(duì)于外觀設(shè)計(jì)的用戶有部分參考意義，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)用戶不適用，而對(duì)于DCC用戶而言，ProCDRS-02過(guò)于簡(jiǎn)單，也沒(méi)有什么參考價(jià)值。特別需要指出的是，CDRS曾是最流行的OpenGL性能測(cè)試，因而有部分廠商的產(chǎn)品針對(duì)該測(cè)試進(jìn)行了特別優(yōu)化，從而使該測(cè)試無(wú)法客觀反映實(shí)際的圖形性能。


總體上看，SPECviewperf的性能結(jié)果對(duì)于一般用戶的參考意義需要具體分析，通常只有某些指標(biāo)是有用的?？傮w看基本圖形性能指標(biāo)測(cè)試對(duì)于用戶實(shí)際應(yīng)用性能的參考意義不大。



其他基礎(chǔ)性能指標(biāo)


除了SPEC組織的基礎(chǔ)性指標(biāo)，另外還有一部分傳統(tǒng)的常用指標(biāo)：


Linpack：


線性方程組解算測(cè)試，主要測(cè)試系統(tǒng)的浮點(diǎn)性能，結(jié)果是每秒多少次浮點(diǎn)操作，例如600MFLOPS表示每秒可完成6億次浮點(diǎn)操作。通常Linpack有100x100和1000x1000兩種，其中100x100較常用，1000x1000測(cè)得的結(jié)果則接近峰值浮點(diǎn)性能。Linpack指標(biāo)對(duì)于運(yùn)用工作站和服務(wù)器進(jìn)行科學(xué)計(jì)算的用戶有一定的參考價(jià)值。


PLB （Picture Level Benchmark）


PLB基本圖形測(cè)試，此測(cè)試可用于PHIGS、PEX和其他非OpenGL圖形接口的系統(tǒng)性能測(cè)試，分為PLBwire（線框性能）和PLBsurf（曲面性能），該指標(biāo)對(duì)于工程類(lèi)三維圖形應(yīng)用的用戶有一定參考價(jià)值。



綜合系統(tǒng)性能指標(biāo)Indy3D


Indy3D是EAI公司利用其三維動(dòng)畫(huà)軟件Sence8開(kāi)發(fā)的一套綜合圖形應(yīng)用性能測(cè)試。Indy3D與基本圖形性能測(cè)試SPECviewperf的主要區(qū)別是該測(cè)試是直接運(yùn)行真正的三維圖形應(yīng)用軟件而不是專(zhuān)用的測(cè)試程序，其結(jié)果更接近于真實(shí)的應(yīng)用狀況。并且，Indy3D具有分別針對(duì)機(jī)械CAD、三維動(dòng)畫(huà)、三維圖形仿真等不同應(yīng)用市場(chǎng)的基準(zhǔn)測(cè)試，不僅有運(yùn)行速度測(cè)試，也包括了圖形質(zhì)量檢驗(yàn)，測(cè)試條件接近實(shí)際用戶的典型環(huán)境，從而更適應(yīng)專(zhuān)業(yè)圖形工作站的性能評(píng)估，特別是在基于Intel處理器的Windows工作站的性能評(píng)估方面非常流行。


Indy3D的測(cè)試包括MCAD40、MCAD150、Animation、Simulation、Image Quality和Primitive等6組。


對(duì)于主要從事機(jī)械CAD的用戶，MCAD150較有參考價(jià)值，MCAD150的測(cè)試模型包括15萬(wàn)個(gè)左右的多邊形，而MCAD40的數(shù)據(jù)集對(duì)于專(zhuān)業(yè)的圖形工作站太小，一般不作為主要參考工具。


對(duì)于專(zhuān)業(yè)從事三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)和視算仿真的用戶，Animation和Simulation指標(biāo)有較實(shí)際的參考意義。


Image Quality用來(lái)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)圖形創(chuàng)建和顯示的正確性和質(zhì)量，往往有某些速度很快的系統(tǒng)在圖形質(zhì)量上不能達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，Image Quality對(duì)此可以加以檢驗(yàn)。


Indy3D作為一種綜合性能測(cè)試，可以在一定程度上代表某一類(lèi)型用戶的應(yīng)用環(huán)境和特點(diǎn)，所以比基礎(chǔ)性的圖形性能測(cè)試SPECviewperf更能代表實(shí)際的系統(tǒng)性能。


Indy3D的缺點(diǎn)是它仍然不能真正代表真正的應(yīng)用性能，對(duì)于不同的應(yīng)用，Indy3D的參考價(jià)值也不同，在硬件廠商中，也只有部分廠商公布其Indy3D結(jié)果。



應(yīng)用性能基準(zhǔn)測(cè)試指標(biāo)SPECapc


對(duì)于最終用戶而言，最有意義的其實(shí)就是在工作站上運(yùn)行所使用的應(yīng)用軟件的性能，即直接衡量工作站在運(yùn)行用戶所選擇的應(yīng)用時(shí)的表現(xiàn)。為了能讓用戶能對(duì)不同廠商的硬件產(chǎn)品進(jìn)行相互比較，SPEC組織依據(jù)目前市場(chǎng)上最廣泛的應(yīng)用設(shè)計(jì)了一些應(yīng)用性能基準(zhǔn)測(cè)試，目前可用的有SPECapc Pro/Engineer、SPECapc Unigraphics、SPECapc Solidworks等，并將不斷推出新的應(yīng)用基準(zhǔn)測(cè)試。 #p#page_title#e#


應(yīng)用性能基準(zhǔn)測(cè)試SPECapc是根據(jù)典型用戶對(duì)MDA或DCC應(yīng)用的使用習(xí)慣，設(shè)計(jì)一套典型測(cè)試數(shù)據(jù)和操作，然后衡量硬件系統(tǒng)在運(yùn)行這套典型測(cè)試數(shù)據(jù)和操作時(shí)的性能。


SPECapc的優(yōu)點(diǎn)在于其本身就是實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用軟件，并且如果該應(yīng)用就是用戶選擇的應(yīng)用，其結(jié)果有很高的參考價(jià)值，所以SPECapc越來(lái)越為廠商和用戶所重視。


SPECapc的缺點(diǎn)在于目前還沒(méi)有包括所有的主流應(yīng)用，如果用戶的應(yīng)用尚未包括在SPCapc中，則其他的SPECapc應(yīng)用測(cè)試結(jié)果只有有限的參考價(jià)值，并且由于Pro/Engineer 和 Unigraphics 等應(yīng)用軟件經(jīng)常升級(jí)，而SPEC組織對(duì)此無(wú)法控制，所以SPECapc的變動(dòng)比較頻繁，用戶要注意不同廠商提供的SPECapc值是否出自同一版本，不同版本SPECapc的結(jié)果沒(méi)有可比性。由于SPECapc變動(dòng)頻繁，許多廠商的硬件產(chǎn)品無(wú)法提供完整的SPECapc性能。


當(dāng)前的SPECapc有三種，Pro/Engineer 2000i、SolidWorks99和Unigraphics V15。



服務(wù)器類(lèi)指標(biāo)


在工程技術(shù)類(lèi)用戶的環(huán)境中，部分工作站也常常用作文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、Web服務(wù)器等非技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，另外隨著工作站硬件能力的不斷提高，工作站的I/O帶寬和容量也在逼近中檔服務(wù)器，可以作為專(zhuān)用服務(wù)器的替代方案。


以HP公司為例，其Visualize B系列、C系列和J系列Unix產(chǎn)品都已經(jīng)被設(shè)計(jì)成具備服務(wù)器性能的多用途工作站。為了衡量其服務(wù)器性能，用戶需要了解一些相關(guān)的性能指標(biāo)。常用的性能指標(biāo)有以下幾種。



數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器指標(biāo)（OLTP）：TPC-C


Web服務(wù)器指標(biāo)：SPECweb


網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器指標(biāo)：SPECsfs


通常這些指標(biāo)的提供是因廠商而異，某些廠商的產(chǎn)品因?yàn)楫a(chǎn)品定位不適合服務(wù)器應(yīng)用可能完全不提供該類(lèi)性能指標(biāo)。



Java性能指標(biāo)SPEC jvm98


對(duì)于需要經(jīng)常運(yùn)行Java應(yīng)用的用戶而言，SPECjvm98可以用來(lái)衡量硬件系統(tǒng)上運(yùn)行Java虛擬機(jī)的性能，Java目前在工作站應(yīng)用中正在變得越來(lái)越普及，不過(guò)目前只有小部分用戶需要經(jīng)常使用。


以上是對(duì)目前圖形工作站評(píng)測(cè)的一些指標(biāo)介紹，對(duì)于特定的用戶，需要結(jié)合自身的應(yīng)用要求選擇最有價(jià)值的性能參數(shù)作為采購(gòu)時(shí)的依據(jù)。


一般而言，首先應(yīng)該考察與自己應(yīng)用相同的應(yīng)用性能指標(biāo)，如SPECapc，其次，如果沒(méi)有符合自己應(yīng)用的SPECapc，則可以參考綜合指標(biāo)Indy3D，而SPECviewperf則可作為補(bǔ)充參考。而作為考察系統(tǒng)計(jì)算能力的SPECint和SPECfp則可以用來(lái)判斷系統(tǒng)的綜合計(jì)算能力。如果你采購(gòu)工作站也要作為服務(wù)器用，應(yīng)當(dāng)再考察其服務(wù)器類(lèi)指標(biāo)。


不過(guò)，再多的性能基準(zhǔn)測(cè)試也只能作為選擇優(yōu)選機(jī)型的參考條件之一，而決不是唯一的因素，其他因素如質(zhì)量、軟件商的支持程度、廠商的技術(shù)服務(wù)能力等等，都是考慮條件。

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