Профессиональное использование рабочих станций

Производительность рабочих станций существенно влияет на скорость выполнения задач, которым свойственна большая вычислительная сложность. При этом различные алгоритмы более требовательны к определенным ресурсам.

Выделяют несколько типов приложений, для которых необходимо использование рабочих станций:

1. Инженерные программы (проектирование сооружений, транспорта, деталей, приборов, электронных схем и т.д.)

• Примеры: AutoCAD, Revit, Inventor, SolidWorks, Catia;

2. Программы создания цифрового контента (производство музыки, фильмов, графический дизайн и т.д.)

• Примеры: Adobe Creative Cloud, 3ds max, Cinema 4D;

3. Научные программы (численное моделирование физических процессов, геологическое моделирование, геоинформационные продукты)

• Примеры: GeoFrame, EarthVision, CityEngine, ArcGIS.

С точки зрения ресурсопотребления основная нагрузка ложится на процессор и видеокарту. Также внимание стоит уделить объему памяти, как оперативной, так и в накопителях, при этом чтобы узким местом не стала их скорость. Рассмотрим как влияют характеристики комплектующих на работу некоторых из перечисленных приложений.

Процессор: частота vs много ядер

CPU в наибольшей степени определяет производительность рабочих станций. Основное рабочее приложение не является единственным и даже приоритетным в операционной системе (за исключением Real-Time OS). В стандартных ОС постоянно выполняется множество процессов и нужно учитывать сколько пользовательских приложений будет запускаться одновременно.

Профессиональный софт утилизирует ресурсы CPU двумя разными способами. Первый — это активная работа пользователя, при которой идет постоянное взаимодействие с программой. Например, построение трехмерной модели в САПР. Такая задача сильно нагружает процессор, но в основном только одно ядро. Поэтому в данном случае решающее значение будет иметь тактовая частота. Другой вид нагрузки на CPU — задачи обработки, такие как рендеринг и симуляция поведения элементарных частиц. Здесь эффективнее многоядерный процессор.

Количество ядер не всегда дает выигрыш, поскольку моделированию в фазе активной работы над проектом характерна последовательность выполнения действий. Часто элементы модели составляют иерархическую структуру и изменение одного невозможно до изменения нескольких других. К примеру, проектируется измерительный прибор. Чтобы изменить размер дисплея или расположение разъемов, нужно учесть особенности внутренней схемы устройства вплоть до топологии печатной платы. Очевидно, что распараллелить такие процессы нельзя.

Итак, для активной работы лучше использовать процессоры с высокой частотой. Производители указывают в спецификациях базовую (Base Clock) и турбо-частоты (Turbo Boost Clock). Последняя достигает максимума при загрузке одного ядра близко к температурному пределу работы процессора. Ниже приведены результаты тестов Cinebench производительности на одном потоке.

В лидерах  CPU с максимальными доступными на рынке турбо-частотой 5 ГГц и относительно небольшим количеством ядер (6-8).

Теперь обратимся к бенчмаркам самих приложений.

По приведенным тестам видно, что лучший процессор для моделирования — Core i9 9900K, который на момент тестирования имел максимальную частоту.

Для рендеринга справедливо правило: чем больше ядер — тем быстрее получится результат. Приведенные диаграммы также подтверждают этот тезис, а следующая ниже отражает результаты упомянутого Cinebench для рендеринга. На первом месте процессор AMD с рекордными 32-мя ядрами (на момент тестирования).

Видеокарта: рендеринг и не только

Главное преимущество мощных видеокарт — возможность разгрузить процессор от тяжелых задач обработки. GPU-рендеринг становится все более эффективным.

Видно как сильно зависят результаты от конкретного приложения. Это связано со специальными драйверами производителя, за счет которых определенная плата дает лучший результат.

В большинстве остальных задач ресурсов указанных видеокарт хватит с запасом. Узким местом может стать объем видеопамяти, который впоследствии нельзя нарастить. Поэтому при работе с большими моделями следует оценивать размер файлов, который будет загружаться в память. В таких расчетах помогут рекомендации производителя софта по выбору аппаратного обеспечения. Там же приведены требования, обязательные для сохранения уровня технической поддержки. Важный нюанс в том, что поддержка пользователей некоторых САПР сохраняется только при использовании Quadro.

Оперативная память: объем и единообразие

Оперативной памяти должно быть достаточное количество и в составе комплекта (кита) от одного производителя. Кит — набор модулей, прошедших предварительное тестирование на заводе для оптимальной совместной работы. Основное преимущество в точности синхронизации тактовых генераторов. Рекомендуется использовать много каналов (модулей), при этом частота не играет существенной роли. Для рассматриваемых приложений рекомендуемым объемом считается 64 ГБ. Если используется CPU Xeon, то поддерживаемая RAM с коррекцией ошибок усовершенствует использование рабочих станций.

Накопители: компромисс между скоростью и объемом

Используются гибридные схемы. Операционная система работает на самых быстрых накопителях, а объемные и медленные хранят массивы данных. На диаграмме представлены расчетные скорости дисков.

Лидерство NVMe обусловлено непосредственным подключениям к шине PCI Express.

Чтобы учесть все нюансы требований профессиональных приложений к аппаратным ресурсам и подобрать конфигурацию обращайтесь к специалистам системного интегратора ВИСТЛАН.

Выбор комплектующих для рабочих станций во многом зависит от конкретных задач пользователя в приложениях. По сути это также некий процесс проектирования, результат которого — правильно подобранная платформа, которая обеспечит комфортную работу в течение нескольких лет.