Maximus от NVIDIA предоставляет новые большие возможности пользователям САПР и стимулирует вендоров

Если на одном и том же компьютере вы занимаетесь и 3D-САПРом, и моделированием и/или рендерингом, то эта статья вам будет интересна. Дэвид Уоттерс (David Watters) — старший директор по отрасли промышленности и дизайна в компании NVIDIA — считает, что уже сегодня в обычном настольном компьютере могут быть сосредоточены чрезвычайно большие вычислительные возможности. Дэвид характеризует эти возможности как «дизайн, основанный на реальности», имея в виду, что дизайнеры могут разрабатывать компоненты с использованием полного реализма — как визуального, так и на уровне развитого физического моделирования.

В частности, для рендеринга теперь стал возможен исчерпывающий фотореализм. «Вы можете видеть все компоненты конструируемого объекта с естественными материалами, фотореалистичеким рендерингом и полными оптическим характеристиками, включая взаимные отражения всех объектов», — продолжает г-н Уоттерс. Оффлайновый рендеринг, требующий много времени, теперь становится ненужным: на рабочих станциях, оснащенных софтвером типа CATIA V6 с LiveRendering или 3DS Max с ActiveShade, такой рендеринг выполняется мгновенно и интерактивно. «Инженерия должна стать частью работы над стилем»,

Такая же ситуация складывается и в области структурной динамики и динамики жидкостей: теперь рабочие станции имеют достаточное быстродействие операций с плавающей точкой для поддержки интерактивного проектирования.

Все это стало возможным, но не для всех. Такие возможности реально появляются у тех, чей компьютер обладает следующими характеристиками:

• Это — настольный компьютер с Windows, но не ноутбук, не Mac, не Linux и т.п.
• У него имеется одна из свежих графических плат NVIDIA Quadro: модели 2000, 4000 или 6000
• У него есть плата Tesla C2075
• На нем работает ПО, написанное с API типа CUDA или OpenCL

Как работает Maximus

Обычно на рабочих станциях установлен многоядерный центральный процессор (ЦП) от Intel или AMD, а также графический процессор (ГП) от AMD/ATi или NVIDIA. При этом, некоторые пользователи на одном и том же компьютере запускают не только САПРовские программы, но еще и программы физического моделирования и рендеринга, которые часто полностью загружают ЦП и тормозят многоядерные ЦП.

В NVIDIA нашли способ разделить вышеупомянутые задачи так, что САПР-работы выполняются только на ЦП, а их результаты визуализируются первичными ГП, в то время как физическое моделирование и рендеринг реализуются на вторичных ГП, прежде всего — на платах NVIDIA Tesla.

Maximus — это новый драйвер для графики Quadro и графических плат Tesla, который распределяет задачи так: те, что выполняются на OpenGL (или Direct3D), направляются на плату Quadro, а работающие с CUDA (или OpenCL) — на плату Tesla. При этом ЦП вовсе не игнорируется, одна половина его ядра поддерживает визуализацию на ГП Quadro, а другая — моделирование и рендеринг на Tesla.

Несколько слов о Tesla

Платы Tesla выполняют только массивные параллельные вычисления, они не имеют отношения к визуализации и даже — к интерфейсу с дисплеем. В NVIDIA обнаружили, что графические процессоры работают гораздо быстрее, чем ЦП, которые, по-видимому, уже дошли до пределов эффективности. Tesla содержит 192 одновременно используемых ядра. Сравните это с типичным ЦП от Интел, в котором есть четыре ядра, причем обычно работающее на них программное обеспечение оптимизировано не больше, чем на два ядра. Но платы Tesla довольно специфичны. Они ускоряют ПО, которое написано с помощью CUDA API и библиотек OpenCL. Например, это программы типа Ansys Mechanical, Vray, iRay, и т.п.

Tesla серии С используются в рабочих станциях, а серии М — в серверах, снабженных GPU.

Тестирование

По словам г-на Уоттерса, хорошим примером использования новой технологии может служить автомобильная промышленность: раньше, для того, чтобы получить рендеринг дизайнерских автомобильных решений, компьютер должен был работать целую ночь, а теперь, с Tesla, процесс близок к интерактивному. Он продемонстрировал мне фильм, в котором показано, что для задач полномасштабного автомобильного рендеринга и автомобильной динамики, четыре ГП Tesla, используя ГП-ускорение, работают в 25 раз быстрее, чем два шестиядерных ЦП.

С использованием Maximus, на конфигурации ГП+6-ядерный ЦП Ansys становится вдвое быстрее, чем на 12-ядерном ЦП a 12-core CPU, Running Одновременное исполнение Ansys и SolidWorks на 12-ядерном ЦП приводит к двукратному падению интерактивности SolidWorks и замедлению Ansys примерно на четверть. В то же время, применение Maximus с конфигурацией ГП Tesla +6-ядерный ЦП, сохраняет быстродействие SolidWorks и в полтора раза ускоряет Ansys.

Цена

Плата Tesla C2075 согласно прайс-листу стоит $2,499, а розничная цена на пару сотен ниже. При этом, имейте в виду, что лицензировать Ansys для 6-ядерного ГП дешевле, чем для 12-ядерного ЦП: причина в том, что для Ansys цена лицензии зависит от количества ядер, а все 192 ядра графического процессора, точки зрения такого лицензирования, трактуются как одно единственное.

HP, Dell, Lenovo и Fujitsu выпускают рабочие станции, официально сертифицированные под Maximus. Такая сертификация гарантирует, что компьютер и графическая компонента должным образом работают с ПО от Adobe, Ansys, Autodesk, DS, Matlib, PTC ... Однако вы можете создать собственную конфигурацию, всего лишь вставив плату Tesla C2075 и загрузив драйвер Maximus, совместимый с Quadro 2000, 4000 или 6000. Кстати, это добавит вашему компьютеру 32GB RAM.

Maximus не будет работать на Mac, поскольку Apple не допускает внешние драйверы для дисплеев, и поэтому Quadro и Tesla не могут сосуществовать.

Вклад в облачные модели

Когда Дэвид Уоттерс описывал, как новый драйвер от NVIDIA использует возможности разделения вычислений, мне пришло в голову, что это похоже на попытку спроецировать на настольный компьютер вычислительные возможности облачных технологий.

«Помнится, NVIDIA продвигала использование Tesla GPUs для Amazon. Можно ли сказать, что Maximus заменяет облачный сервис?» — спросил я. Дэвид ответил, что, по его мнению, востребованность кластерных и облачных вычислений растет взрывным образом, что в крупных производящих фирмах это приводит к дефициту такого рода ресурсов и соответственно — к склонности больше полагаться на локальные ресурсы, используя облачные возможности только для конечной фазы проектирования. Если доверить все вычисления облакам, вы столкнетесь со значительными задержками. (Те из нас, кто в 70-е и 80-е годы имели дело с терминалами, работающими с мэйнфреймами, знают о каких задержках идет речь.) То, что сегодня дает Maximus в прошлом было недоступно из-за недостаточной локальной вычислительной производительности.

Оригинал заметки Maximus for MCAD
Заметка Рэнделла Ньютона «Nvidia unveils Maximus to unlock a workstation’s full potential».