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專業級繪圖卡 or 消費級繪圖卡?
2010/11/21 12:03
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在電腦的硬體裝置中,顯示卡乃專司視訊相關的處理作業,其功能在於將原本由 CPU 負責的顯示運算交由卡上的 GPU 來處理,藉以降低主機 CPU 的工作負荷。 因為是獨立專責的圖形處理器,故運作起來比 CPU 更快更好,此外亦將原本儲存於系統記憶體之顯示畫面資料,改存於卡上的視訊記憶體中,故能避免消耗系統資源及加重系統負擔,因而增進了電腦系統的整體效能。

對 CAD 使用者而言,一張獨立顯示卡無庸置疑地是絕對必要的投資,但要如何從市場上各種類型的顯示卡中選用最適合的才是重點! 而目前不論是 nVidia 或 ATI 皆將其顯卡產品分為專業級繪圖卡(professional-grade 例如 Quadro 及 FirePro 系列)和消費級繪圖卡(comsumer-grade 例如 GeForce 及 Radeon 系列)兩大區塊,並且又有應用類型與高中低階的區隔。 如果我們向這兩家公司的行銷人員及一般廠家徵詢,當其獲悉是要用於 3D 專業繪圖時,絕大多數皆會建議採用建置成本較消費級繪圖卡高出近十倍的專業級繪圖卡(以相同等級或相同 GPU 作比較)。 若再進一步深究這兩者之間到底有何差異? 你立刻就會發現他們真的也不明白差異何在,給的幾乎都是模糊空泛的答案,完全不能解決我們實事求是的工程人員對此問題的疑慮!

若從手邊現有的資料深入分析,便能得知許多專業級繪圖卡與消費級繪圖卡的 GPU 晶片其實是完全相同的,所不同者主要在於其韌體(firmware),顯卡廠家透過韌體開啟或關閉 GPU 晶片中的某些功能,將 GPU 的資源作不同的分配,以適合於不同等級的應用需求。 例如消費級繪圖卡絕大多數用於多媒體視訊、遊戲電玩等幾乎完全顯示彩現渲染的圖形畫面,而專業級繪圖卡則應用於 CAD、CAM 等可能要顯示含有線架構的圖形畫面。 所以在專業級繪圖卡中就會透過韌體,開啟某些針對線架構圖形資料的最佳化運算功能,並將部份的 GPU 資源分配於此,但在消費級繪圖卡中則透過韌體將其關閉。 故據此加以推論,似乎專業級繪圖卡至少在處理及顯示線架構圖形畫面的效能應該會優於消費級繪圖卡,但這也僅止於推論而已。 實際的數據如何? 差異有多大? 而在處理及顯示彩現渲染圖形畫面的效能又如何? 仍然是無從得知!

顯示效能測試環境條件

求人不如求己,為了配合 KeyCreator 使用時能夠做出最明智的選擇,特別進行了一系列的顯示卡效能測試,作為大家選用顯示卡時的參考依據,其相關測試條件及環境如下:

測試顯卡:1.  nVidia 中高階專業級繪圖卡 Quadro FX3800 含 1GB DDR3
                       視訊記憶體,參考定價約 NT$44,940.

測試顯卡:2.  nVidia 中高階消費級繪圖卡 GeForce 9800GT 含 1GB DDR3
                       視訊記憶體,參考定價約 NT$4,499.

系統平台:安裝於 64 位元 MS-Windows 7 Professional 作業系統下之
                   CADKEY KeyCreator v9.0.3

驅動模式:1. 硬體加速 OpenGL 顯示驅動模式    2. 硬體加速 Direct3D 顯示驅動模式

測試工具:v9.0.3 內建之 SetOptionsDisplay 顯示效能測試調校 CDE 工具程式

評估基準:以 SetOptionsDisplay 顯示效能測試工具所測得之螢幕畫面更新速率 fps(frames-per-second),作為顯示效能的比較基準,並以此數據判斷 3D 動態顯示操作是否流暢。 一般說來顯示效能在 50 fps以上可算是優良,50 fps至 25 fps 之間屬於正常操作的範圍,25 fps 至 10 fps 之間則屬於可以接受的範圍(當然數值還是越高越好),若顯示效能落在 10 fps 以下,操作時螢幕畫面則會有明顯之遲滯現象(lag),屬於效能不足的情形。

A 組測試:彩現含隱藏線顯示模式

在 A 組中我們以一般最常操作使用的彩現含隱藏線顯示模式,分別對六個大小及內容不一的樣本檔案進行測試,從測試結果可以觀察到專業級繪圖卡在 OpenGL 顯示驅動模式下,於測試樣本 4 及 6 明顯勝出,分別領先約 43% 及 24%,整體平均領先約 11%;而在 Direct3D 顯示驅動模式下,於測試樣本 2 及 3 明顯勝出,分別領先約 14% 及 17%,整體平均領先約 4%,但領先幅度則縮小許多。值得注意的現象是 Direct3D 模式的顯示效能普遍較 OpenGL 模式提升許多,且於消費級繪圖卡的提升幅度較大。

B 組測試:彩現含隱藏線+部分半透明顯示模式

在 B 組中我們試著額外加入半透明顯示及動態剖切平面來增加顯卡負荷,從測試結果可以發現不論是專業級繪圖卡或是消費級繪圖卡的顯示效能皆顯著降低,且於測試樣本 2 中,兩者的顯示效能皆低於 10 fps,屬效能不足的情形。 在 OpenGL 顯示驅動模式下,專業級繪圖卡效能平均超出約 21%;但在 Direct3D 顯示驅動模式下,則是消費級繪圖卡效能平均小贏約 2%。

C 組測試:線架構顯示模式

在 C 組中我們僅以線架構顯示模式來進行測試,雖然現今的 CAD 使用者在 3D 操作時已經絕少只以線架構顯示圖形,但從測試結果可以證實先前的推論,即專業級繪圖卡在處理及顯示線架構圖形畫面的效能的確優於消費級繪圖卡。 在 OpenGL 顯示驅動模式下,專業級繪圖卡效能平均超出約 36%;但在 Direct3D 顯示驅動模式下,則僅平均超出約 6%。

結論與建議

依據以上測試結果進行評估,專業級繪圖卡 Quadro FX3800 顯示效能的整體平均數值優於消費級繪圖卡 GeForce 9800GT,只是勝出的幅度並不如想像中大,特別是再對照兩者的參考價格之後的預期落差更大。 所以若加入考量建置成本的因素,則消費級繪圖卡的性價比(性能、效能 / 價格、成本)反倒大幅超越專業級繪圖卡。 以下為針對使用 KeyCreator 時的原則性建議:

Ÿ 在以彩現顯示模式為主的操作狀態下,專業級繪圖卡和消費級繪圖卡之顯示效能在平均了各測試樣本數據後的差異並不大。 此外如果有需要呈現出半透明的顯示效果,無論是專業級繪圖卡或消費級繪圖卡,則都建議在使用完畢後取消透明度的設定,回復到一般的彩現顯示模式。

Ÿ 在完全以線架構顯示為主的操作狀態下,如果不需要考慮建置成本的問題,專業級繪圖卡的顯示效能在 OpenGL 硬體加速驅動模式下有較為明顯的優勢。

Ÿ 在預算固定的情況下,因消費級繪圖卡的性價比具有極顯著的優勢,若針對 CADKEY 的使用環境,則建議可視需要將多餘的預算投資於提升專業工作站之等級,例如 CPU、系統記憶體和硬碟等,應更能提升整體效能。

Ÿ 本次效能測試中令人出乎意料的結果是 Direct3D 硬體加速驅動模式的顯示效能已普遍優於 OpenGL 模式。 究其原因應該是微軟公司已將 DirectX 應用環境整合進入了 Windows 7 作業系統核心,使其在 Windows 7 環境下的支援及相容性較 OpenGL 模式為佳,且目前各種顯示卡皆完整支援 DirectX 之硬體圖形加速能力,同時 KeyCreator v9.0.3 版也已支援到最新之 DirectX 11。 所以建議在 Windows 7 環境下使用時,可設定採用 Direct3D 驅動模式以提升顯示效能。

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