Sự khác nhau giữa GPU desktop và GPU workstation

Hôm nay mình xin tổng hợp một số kiến thức chuẩn về card (GPU) đồ họa tới các bạn từ voz và từ tomshardware

-GPU -Gaming, desktop sử dụng xung nhịp cao hơn và được thiết kế để nâng cao giới hạn số khung hình mỗi giây nhất có thể để cung cấp cho người chơi hình ảnh mượt nhất có thể.
-Workstation GPU có liên quan với độ chính xác, đặc biệt là khi làm việc đến mô hình 3D. Có rất nhiều ứng dụng chuyên nghiệp về việc đó  tôi được biết. Như kỹ sư cơ khí, thiết kế máy bay, vv

-Gaming GPUs use high clock-rates and thermal design power limits to achieve the most frames per second possible in order to deliver the player the smoothest picture possible.
-Workstation GPUs are concerned with accuracy, especially when it comes to 3D modeling. There are a lot of professional uses to add to that as well, but modeling is the one I care for. Think mechanical engineers, aircraft designers, etc

Card Workstation được thiết kế cho các ứng dụng chuyên nghiệp, đưa vào phần cứng các thuật toán để xử lý các chức năng thường gặp trong các PM chuyên nghiệp để cải thiện hiệu năng (vì tốc độ xử lý phần cứng nhanh hơn tốc độ xử lý trên phần mềm rất nhiều). Nhưng cũng vì vậy card Workstation bị nhồi nhét quá nhiều các xử lý phần cứng làm cho giá thành nó tăng lên rất nhanh, nó khác với GPU của các dòng bình dân vốn được thiết kế để có công năng rất đa dạng, làm nhiều loại nhiệm vụ mà không chuyên biệt cho bất kỳ tác vụ nào.
 
Việc cải thiện hiệu năng của card Workstation nhằm vào tối ưu sử dụng tài nguyên phần cứng đắt đỏ, sử dụng tài nguyên thông minh hơn. Trong khi card dân dụng vì không nhắm vào một đối tượng phần mềm cụ thể nào nên nó chỉ có cách duy nhất cải thiện hiệu năng là tăng tốc độ xử lý của GPU, tăng thêm RAM, ngốn điện hơn, nóng hơn và để đảm bảo giá thành không đội lên quá cao nên chất lượng và tuổi thọ linh kiện cũng tương đối.
Ở đây mình nói về card nVidia do nó có nhiều tài liệu hơn và được sử dụng chuyên dụng nhiều hơn
Các ứng dụng của kiến trúc CUDA gồm:
– Tăng tốc dựng hình đồ họa 3D
– Mô phỏng vật lý
– Mô phỏng phân tích y tế
– Tính toán phân phối
– Tăng tốc chuyển đổi định dạng video
– Mô phỏng phân tử động
– Sinh học máy tính
– Mật mã học
kiến trúc cuda- nguồn wikipedia
CUDA là một nền tảng điện toán và ứng dụng giao diện lập trình song song (API) mô hình được tạo ra bởi NVIDIA. Nó cho phép các nhà phát triển phần mềm để sử dụng một đơn vị xử lý đồ họa CUDA-enabled (GPU) để xử lý mục đích chung – cũng cách tiếp cận gọi là GPGPU.
Kiến trúc CUDA hiện tại (Fermi) được thiết kế để hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình hơn, có các tính năng mới như:
– Công nghệ NVIDIA Parallel DataCache
– NVIDIA GigaThread engine
– Hỗ trợ bộ nhớ ECC
– Hỗ trợ Visual Studio
 
Điểm khác biệt chính trong phần cứng của hai loại card làm cho giá của hai loại này khác biệt nhau đó là Card Workstation được thiết kế và kiểm tra hàng ngàn giờ làm việc với các PM đồ họa chuyên nghiệp để tối ưu hóa, ngoài ra còn cung cấp thêm các công cụ hữu ích cho công việc chuyên nghiệp. Ở đây, mình nêu lên 10 điểm khác biệt của Card nVidia Quadro và Geforce làm đại diện. Các điểm khác biệt đó gồm:
1. Tính năng khử răng cưa cho các đường thẳng và điểm.
Card quadro hỗ trợ tính năng khử răng cưa ngay từ phần cứng. trong khi card chơi game thì không hỗ trợ tính năng này.Vì được xử lý từ phần cứng nên khi so sánh với card chơi game thông thường, tính năng này giúp tăng tốc đáng kể quá trình hiển thị các khung dây trong màn hình thao tác của các phần mềm thiết kế kĩ thuật và mỹ thuật.
2. Thuật toán logic.
GPU của card workstation hỗ trợ các thuật toán logic của openGL ngay từ phần cứng. Hỗ trợ từ phần cứng thuật toán logic open GL tạo ra ưu thế của GPU workstation so với card chơi game trong các phần mềm sử dụng engine openGL.
Các phần mềm đồ họa đa phần đều sử dụng openGL để hiển thị các đối tượng trên màn hình bao gồm cả các phần mềm hỗ trợ thiết kế cơ khí MCAD (mechanical computer-aided design), VD Inventor, Catia, Cimatron, Proengineer v.v… và các phần mềm tạo nội dung số DCC (digital content creation). VD 3Dmax, Cinema 4D, Maya .v.v
3. Clip region : Card workstation hỗ trợ tính năng clip region từ phần cứng
4. Clip plane : Card workstation hỗ trợ tăng tốc từ phần cứng đối với tính năng clip plane. Clip plane là tính năng trong các chương trình CAD chuyên nghiệp, cho phép người dùng định nghĩa một mặt cắt để cắt vật thể ra và nhìn vào bên trong cơ cấu của nó. 
5. Quản lý và tối ưu hóa sử dụng bộ nhớ RAM.
Card workstation quản lý bộ nhớ và chia sẻ bộ nhớ giữa phần mềm làm việc hiện hành và các ứng dụng khác hiệu quả hơn. Card cho game thường quản lý 1 soft duy nhất là game đang chơi ở full màn hình nên ko cần phải tối ưu tính năng chia sẻ tài nguyên bộ nhớ.
Cấu trúc của GPU workstation NVDIA sử dụng một loại bộ nhớ chia sẻ chung có tốc độ cao chuyên dụng gọi là Unified Memory Architecture (UMA). Cơ chế quản lý bộ nhớ UMA giúp sử dụng bộ nhớ hiệu quả hơn (khi một bộ đệm không sử dụng hết bộ nhớ thì rõ ràng phần bộ nhớ còn thừa sẽ dùng cho bộ đệm khác chứ không để lãng phí và không dùng đến)và giúp tránh hiện tượng sụt giảm nghiêm trọng hiệu năng sử dụng cũng như bị out chương trình do quá tải bộ nhớ đồ họa (có thể xảy đến với card consumer).
6. Chiếu sáng hai chiều. Các GPU quadro hỗ trợ chiếu sáng hai chiều
7. Tính năng xử lý sự chồng lấp các mặt phẳng đồ họa (overlay plane).
Card workstation hỗ trợ overlay trong khi card chơi game không suport overlay.
Giao diện người dùng của đa phần các phần mềm yêu cầu tính năng này vẽ liên tục bên trên các mô hình 3D hoặc khung cảnh . Cách để giải quyết vấn đề này, như sử dụng các thuật toan logic XOR của OpenGL, hầu hết các ứng dụng chuyên nghiệp dùng overlay planes. Tính năng này cho phép các đối tượng được vẽ bên trên màn hình đồ họa chính mà không làm tổn hại các nội dung bị che lấp bên dưới. 
8. Hỗ trợ Quad-Buffered Stereo. Card quadro hỗ trợ quad-bufered stereo , các card chơi game không hỗ trợ.
9. Tối ưu hóa với bộ xử lý Intel: Quadro tối ưu hóa để hỗ trợ tập lệnh SSEII và kiến trúc Netburst của vi xử lý Intel
10. Kiến trúc driver thống nhất (UDA)
Kiến trúc driver thống nhất cho phép một driver của NVIDA sử dụng được với một dải rộng các thiết bị phần cứng của NVIDIA. Điều này nghe có vẻ khó chấp nhận, vì như thế nó có nghĩa là card quadro và card chơi game của NVIDIA không có gì khác nhau cả. Tuy nhiên điều này không đúng.
Chú ý:
Quadro dùng 10 Bit / kênh màu so với Geforce thường chỉ dùng 8 bit / kênh nên người làm đồ họa chuyên nghiệp nên có màn hình IPS 10bit thích hợp.

Dùng 3DS Max thì chỉ cần CPU mạnh, ko cần card chuyên dụng, còn Quadro và Firepro chỉ hỗ trợ dựng hình thôi. Nhưng về render thì card Workstation ko. hiểu đơn giản là Card đồ hoạ chỉ có ý nghĩa khi hình ảnh có tính chất động, như game, hay phim. Nó làm hình ảnh mượt hơn (chủ yếu là tốc độ hiển thị khung hình/s).Còn khi ren thì hình ảnh ko động, mà chủ yếu là CPU sẽ tính toán để hoàn thiện các thiết đặt ban đầu của bạn (ánh sáng, vật liệu…) để cho ra 1 file hình. Tuy nhiên khi sử dụng 3d vẫn cần VGA cho công đoạn thiết kế trong môi trường 3d, nó không cần card khủng vì không cần những hiển thị phức tạp như game.

 

Mình suốt ngày làm 3d, trong quá trình làm thì rút ra kinh nghiệm sau khi xây dựng máy tính chuyên về 3d :
1. Khâu dựng hình :
a. Đúng là nếu bạn có điều kiện mua quadro là tốt nhất, nó sẽ giúp bạn dựng hình các bài nặng, có nhiều vật thể, tăng tốc khả năng quan sát (zoom, pan, rotate) còn nếu không có điều kiện thì làm con card rẻ tiền thôi, thực sự mình không thấy sự khác biệt gì nhiều của các card chơi game khi dùng cho dựng hình.
2. Khâu render :
a. CPU là quan trọng nhất, tốc độ render phụ thuộc vào tốc độ cpu
b. Ram rất quan trọng khi bạn render các file lớn – có nhiều ảnh map, nhiều vật thể phức tạp, khi cpu tính toán thì dữ liệu sẽ lưu vào ram, nếu ram không đủ thì hệ thống sẽ dùng đến ổ cứng để hỗ trợ, mà tốc độ của ổ cứng thì rất chậm so với ram, khi mà máy đã phải dùng đễn ổ cứng thì khả năng rất lớn là bạn không thể làm gì khác được, thậm chí bật một trang web lên cũng khó khăn, cho nên, nếu bạn muốn vừa render vừa có thể thực hiện các công việc khác ( sửa shop, vẽ cad, thậm chí là bật một Max nữa để dựng hình ) thì bắt buộc bạn phải có dung lượng ram lớn. Mình vừa làm một dự án lớn – khu Usilk city, file rất nặng, lúc render nó ngốn tới 10 gb ram lận,ngoài ra khi làm việc với các files shop nặng thì ram cũng cực kỳ quan trọng, cho nên nếu bạn có điều kiên thì mua 12 gb ram hay hơn nữa cũng không có gì là lãng phí.

Tags:

Đọc nhiều tuần qua:

Leave a Reply