八块专业显示卡测试

　　PC市场上的3D加速卡种类很多，大家比较熟悉的是TNT2、Voodoo3等。除了这些常见的家用3D加速卡外，还有一类价格昂贵、用途特殊的专业图形加速卡，大多数读者对它们几乎不了解。很多朋友会问：“为什么有的3D加速卡要卖到万元以上？到底它们有什么用？”或者是“我用TNT、Permedia2一样可以搞图形设计，和这些昂贵的专业卡有什么区别？”这次我们测试了八款工作站级3D加速卡，为读者展示这个较为陌生的领域，希望能够解开大家的疑团，并为准备自己攒一台图形工作站的朋友提供参考。
　　在公布测试数据和结果之前，有必要先和大家谈一谈专业图形加速卡的一些特点。一般来说，目前工作站级图形加速卡的研发和制造掌握在Intergraph、E＆S（Evans＆Sutherland）、3Dlabs、ELSA等少数公司手中。这些公司在图形学、工程学、软件学等领域造诣相当深，研发的显卡主要针对Pro/E（ProEngineer）、Pro Designer、CATIA、MAYA、SoftImage、AWSYS等高端CAD、CAM、Animation（动画）、Simulation（模拟）软件。而市面上常见的S3、nVidia、3dfx、Matrox等公司生产的3D加速卡主要面向娱乐和相对简单的商用图形软件。直观地说：“专业图形加速卡是用来创造3D游戏 和商用图形的，而一般的家用3D加速卡是用来演示这些画面的。”
　　因为用途不同，专业图形加速卡和一般3D加速卡在硬件和软件上存在很大的区别。在硬件方面，TNT2一类的3D加速卡几乎所有的功能都集成到一块主芯片中，而许多高档专业卡上有四五颗芯片，其RAMDAC、渲染芯片、显示芯片都是独立的。例如ELSA的老牌专业卡Gloria XXL，基板上有250MHz IBM RGB640 RAMDAC芯片、Permedia2V显示芯片、Glint MX 3D加速芯片和Glint GammaR1集合协处理器共四颗芯片。这样做的好处在于各芯片各司其职，可以专心致志地完成自己的工作，而且专业显卡的发热量是极其惊人的，分散布置可以避免因集成度过高而产生的高热问题。专业卡的显存和一般显卡也有区别。许多高档专业卡的显存分为两部分，一部分是用高速RAM充当帧缓存，另一部分使用较大容量的低速RAM存储纹理，例如E＆S公司的Lighting1200就配置了15MB SDRAM帧缓存和16M BCDRAM（Cache DRAM）纹理缓存。另外，专业级加速卡的做工都非常到位，普遍采用八层板或十层板，大量使用贴片安装的钽电容，卡上通常有两个以上的涵道风扇进行散热，电源部分也经过专门设计。专业显卡的另一个特点在于其软件，很多专业显卡根本就没有Windows98的驱动程序，只能用于Windows NT系统中。这些显卡的驱动程序通常都可以调节硬件的DMA数量和Buffer尺寸，有的卡还为特定的软件如Pro/E和MAYA编写了专用的驱动程序，这样做的好处是显卡的兼容性和速度都有很大的改善。专业显卡采用的API是OpenGL，部分产品也提供对DirectX的支持。
　　高配置的硬件和优化的软件为专业显卡带来的好处很多，但是副作用也显而易见：它们的价格太高了！很多爱好图形设计的发烧友是可望而不可及。但是如果你是一位专业的设计师，一块好的工作站级3D加速卡是不可缺少的，它会为你节省很多时间，极大地提高工作效率。(附表1）

测试方案设计

　　参加本次测试的显卡有ELSA公司的Gloria XXL和Gloria SynergyⅡ、丽台公司的L2800和L300VX、E＆S公司的Galaxy和Lighting1200、帝盟公司的FireGL1和耕宇公司的Permedia3共八款，显卡的技术规格参见表一。必须提到的是专业显卡的三角形生成数目指标和我们常用的主流3D加速卡不同，前者是指每秒实时生成的三角形数量，而后者只是指每秒演示的三角形数量，这两者之间有很大的区别，所以大家不要单纯地和某些显卡技术资料中的每秒生成1XXX万个多边形相比较。
　　与以往我们对一般显卡的测试不同，这次测试被分为四个部分。第一部分是使用常用的OpenGL测试软件Viewperf6.1.1和Indy3D 3.0评估参测样品的OpenGL加速性能。第二部分是最重要的环节，让这些显卡在应用软件中实际测速，毕竟用户买这些昂贵的显卡并不是为了Benchmark，只有在实际使用中才能说明它们究竟有多少“威力”。这一部分我们使用了AutoCAD、SolidWorks、Pro/E这三个软件来进行测试。第三部分是显卡对CPU的依赖性测试，因为毕竟不是每一个用户都可以随随便便地配置双Xeon系统，基本上现阶段奔腾Ⅲ还是较容易接受的选择。而奔腾Ⅲ 450和奔腾Ⅲ 733的价格差距也相当大，用户应该选择哪个档次的CPU呢？所以CPU能力对显卡产生的影响如何，大家都会有兴趣。最后一部分是对显卡兼容性的测试。就像一般3D加速卡在某些游戏中会有Bug一样，专业加速卡可能在图形软件中也有Bug，所以除了第一、二部分使用的软件外，我们还打开了MAYA、SoftImage、LightScape和3DMAX R3.0的一些基本模块，看看这些显卡会不会出问题。

测试平台配置

　　为了让这次测试尽量不受其他方面造成瓶颈的影响，我们布置了一台配置较高的图形工作站。
　　CPU：奔腾Ⅲ 650（100MHz×6.5）
　　内存：512MB “金条” （PC133 With ECC CL=2）
　　主板：硕泰克 SL67－EB
　　硬盘：IBM DGV－09U
　　（SCSI接口，10000转，1MB Cache）
　　SCSI卡：Adaptec2940UW
　　显示器：日立EMT－751U 19英寸
　　操作系统为WindowsNT4 ，参测显卡的BIOS都已经刷新为各公司发布的最新版本，也下载安装了最新的驱动程序。

测试数据分析

　　在第一部分的OpenGL测试中（得分见表二、表三），可以看到丽台L2800和帝盟FireGL1是Viewperf测试的佼佼者。因为L2800拥有几何加速芯片——Gamma，所以在反映线框速度的Light－03、DX－05、DRV－06测试项中优势明显，而号称256Bit加速卡的FireGL1则在反映动画与线框相结合的Awadvs－03、ProCDRS－02测试相中表现突出。Indy3D测试则是E＆S公司Lighting1200和Galaxy的天下，E＆S的这两块加速卡都拥有独立的纹理贴图芯片，所以在以动画、模拟为主的Indy3D测试中胜出也在情理之中。
　　第二部分的应用软件测试是本次测试中最“严酷”的部分，AutoCAD测试使用的内存容量达到了256MB，程序运行约一小时30分钟，而Pro/E对内存的使用量高达508MB，最快的显卡运行一次也需要二小时四十分钟，这些测试项目比我们用3D Winbench99测试普通3D加速卡耗费的时间和资源都多出好几倍。
　　首先是CAD测试项，我们运行的软件平台是AutoCAD2000，测试软件为CAD ALYST杂志编写的“C99 bench”，这一测试软件将运行几个CAD实程序（以LISP文件为主），然后根据时间计算成绩（测试结果参见表四）。出人意料的是，在这一测试项中胜出的是本次测试中最廉价的显卡——Permedia3，我们推测原因是AutoCAD对显卡几何运算能力要求不高，甚至有可能是通过2D软件模拟运行的3D Test，所以这显卡的2D性能对该测试至关重要，看来3Dlabs的产品（包括Permedia3、VX1和GVX1）在2D领域确实有独到的地方。而最后一名——Lighting1200的“主攻方向”不是AutoCAD，其2D引擎是由Cirrus Logic提供，所以得分偏低。
　　接下来是中等档次的SolidWorks测试。该项测试的成绩表现得特别的“合乎情理”，各显卡测试得分的高低基本和价格高低相吻合。唯一的例外是ELSA Gloria XXL，这款显卡因为推出的时间较早，其硬件设计和驱动程序都比较旧，所以表现有失水准，得分垫底。帝盟FireGL1的256位通道设计使其在Solid Works的大数据量处理中受益匪浅，以微弱的优势击败L2800、Lighting1200等强劲对手。（SolidWorks98 BenchMark由Spec站点提供，配合SolidWorks98使用）
　　最后是本次测试的压轴戏——Pro/E Bench。该项测试的软件平台使用Pro/E 20版，测试软件由Spec提供，两者共占据超过500MB硬盘空间。为了更清楚的显示专业级3D加速卡在高端图形领域的优势，我们使用了一块Matrox G400作为参照，测试成绩参见表六。表六清楚的显示出在高端图形软件中，专业显卡的优势极为明显，G400用了四个多小时完成的测试，L2800只需要两个多小时，几乎节省了一半的时间。而G400在“第四代3D加速卡”中还算表现不错，因为Savage4和TNT2根本运行不了这一项测试。本次测试八块显卡中，SynergyⅡ在Pro/E中存在一些兼容性问题，笔者运行了三次测试才得到了一次成绩，所以如果读者真的有可能用到Pro/E，最好选择使用3Dlabs或E＆S芯片的显卡。
　　完成性能测试以后，我们进行了显卡对CPU依赖性的测试。我们从Viewperf6.1.1中选取了ProCDRS－02这个项目的得分作为标准，然后将CPU换为奔腾Ⅲ450，数据参见表七。我们可以看到像GVX1、XXL这类显卡上有强力浮点引擎的加速卡，对CPU的变化并不敏感，而那些内建或没有浮点引擎的显卡对CPU的依赖性较强。
　　最后，我们还进行了兼容性测试。和我们以前进行的显卡与不同主板之间的硬件兼容性测试不同，专业卡的兼容性主要是指和各种高端图形设计软件之间的软件兼容性。可以想象，花了成千上万元买回来的图形加速卡在某个软件中不能用是多么令人懊恼的事。表八显示了本次测试样品的兼容性情况。撇开“非专业”的G400不谈，可以看出在专业显卡中采用nVidia TNT2芯片的ELSA SynergyⅡ兼容性问题较多，因为从本质上来说TNT2并不是针对专业应用设计的，要把D3D和OpenGL两种API完美地融合到一起并不是一件容易的事。SynergyⅡ能够达到这样的兼容性已经不错了。另外值得注意的是：我们在安装完Lighting1200专为Pro/E优化的驱动程序后，SoftImage和MAYA就不能正常工作了，所以专业显卡的用户在安装专门为某个软件优化的驱动程序时一定要注意一一对应，以免造成不必要的麻烦。
　　这次的测试表明，在3DS MAX这样的常用图形设计软件中，普通3D加速卡也可以完成工作，而工作站级显卡能够极大地提高工作效率。类似Pro/E这样在工程设计中大量使用的“真正”的高端图形软件，普通的加速卡就显得力不从心了。所以如果你只是一位将3D图形设计当作业余爱好的发烧友，可以选择TNT2一类的普通显卡或Permedia3、L300VX等入门级专业卡，但如果3D制图是你的工作，那么最好能够选择L2800、FireGL1这样相对高档的专业显卡。在测试报告的下篇中，我们将逐一介绍参测样品的性能和特色。
　　附表2，表3，表4，表5，表6，表7，表8。
　(待续)