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再论图形工作站、PC的界限:VR时代新思考

企业存储技术  · 公众号  ·  · 2018-03-05 07:00

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这篇又是一些新讨论引出点怀旧。首先我抛出一个问题吧——图形工作站与桌面 PC 的主要区别有哪些?凡是接触过工作站的朋友对此应该都不陌生,下面我就列出几条:

传统意义上工作站的基因

1、 专业显卡,主要是 NVIDIA Quadro AMD Radeon Pro (前身为 FirePro ),带有 OpenGL 3D 设计类应用优化的显卡。工作站也可选 2D 专业卡,面对的用户群不同。

一块安装在 Dell Precision 7820 Tower 工作站上的 Quadro P4000 专业显卡,多个 DP 输出是这类显卡普遍的特点。

2、 Xeon 处理器,特别是像服务器那样有双路 CPU 的型号。

3 ECC 内存,带校验和纠错这个大家应该不陌生。

4 CAD DCC 等行业 ISV 应用软件优化 & 认证。

工作站与桌面 PC 的区别还不止于此,上面只是最典型的几条,其中前 3 个都是硬件差别,这些是否都严格限制呢?本文就是要就此展开讨论。

我们先跳过显卡看看 CPU 。早在 2000 年前后的服务器和工作站上, Pentium II III CPU 也支持 SMP 多处理器,其后的 P4 和第一代 Xeon 开始封装成不同 Socket ,这才有了双路必须是至强的限制。

一台 Dell T5810 工作站上的 Xeon E5-1620v4 CPU

关于单路 Xeon E5 和新一代 Xeon W 的定位和价值,我在《 Xeon SP 工作站,我却没找到第二个 CPU 插槽 ... 》一文中已经有过介绍。而 XeonE3 Core 系列桌面处理器是共用的 Socket 插座,甚至核心数量都差不多(目前主流为 4 核)。 Xeon 可能会求稳一些,所以最高主频 / 单线程性能的可能还是顶级的 Core i7 ,这里面也有些市场策略的因素。

接着说内存。无论 / 双路工作站 ,也可以把 服务器 算在里面, 传统意义上支持 ECC 内存基本是必须的 。有的入门级型号,考虑到部分用户预算限制,也加入了非 ECC 内存的选项,但如果没有特殊情况,平台主板都要具备 ECC 的支持能力。具体到现在的产品就是像 Intel C236 那样的企业级芯片组,尽管它与桌面级芯片组的规格有许多相近之处。

我刚才提到了 传统意义上 ,也提到了 特殊情况 。给大家分享段十几年前的经历吧。

过去时:为什么有人将 PC 主板用于工作站?

早在 Pentium 586 )时代, Intel 曾经推出过支持 ECC 内存的 82430HX 芯片组,以及不支持 ECC 82430VX 。我亲手接触的第一台 DIY 服务器,就使用了一块 430HX 芯片的华硕 T2P4 主板。而后很长一段时间, Intel 单路平台芯片组没有特别去做这个区分,包括大名鼎鼎的常青树 440BX ,以及后续的 845D 845E 等芯片组,都支持 ECC 所以同时适用于桌面和单路服务器 / 工作站。

之后有一个分水岭出现在 865 875 芯片组时代,只有后者才能支持 ECC 内存。为什么我对这个印象深刻?是因为当时在国内一家品牌工作站(同时也是 PC 厂商)做选型测试。

当年我们那个团队, 在某些型号工作站上选用了不支持 ECC 内存的 865 主板 。不是说无法像 Dell HP 那样提供 875 的“正规”单路工作站,而是受困于成本压力——因为当时的销售规模相对于两家国际一线品牌较为有限, 包括主板、显卡等配件从上游供应商拿到的价格差距明显 ,以至于不得不采取错位竞争的策略。

注意:这里讲的“ 错位竞争 ”只是主板和内存, CPU 不需要变(那时也没有单路 Xeon ),另外一点就是显卡还是专业的 Quadro 或者 FireGL ,仍然带有传统工作站的血统。

谈到成本多少有点泪。记得曾经有一次我的老同事 W 哥兴冲冲跑过来说,上海某知名汽车企业采购一台单路 CAD 工作站,指定当时比较高端的 Quadro FX 3400 专业显卡,那个订单有点特别——价格最低者中标。我还专门为此评估 / 加测了一款 350W 电源(因为显卡功率超过 100W ,需要保证对应 +12V 输出电流够用),并适配一款 915 芯片组主板。

当初那个工作站用的就是这款 915 主板,属于第一代支持 PCIe 显卡的。

一样的道理,同时代 925 芯片组才是支持 ECC 内存更适合工作站的型号。即便如此,那台机器还是略微赔钱才艰难中标,毕竟为了敲开重要的客户。而当我过几天又看到 W 哥时,他有点郁闷的说:“那边又想要一台同配置的,再卖还是赔啊

市场竞争的残酷我想很多朋友都有体会。有人可能会说, PC 、服务器和工作站品牌整机里的核心技术,不也是在 Intel NVIDIA AMD 那些上游厂商手里吗?这个从某种角度上有些道理, 但如果你没有足够的规模,不仅拿不到优势的配件成本,还难以投入各种 ISV 合作与认证,进一步的附加值还有工作站性能调优软件、完备的支持和服务体系等等。 最终这些都是会影响用户体验的。

扩展阅读:在《 性能暴降 62% ?图形工作站老司机踩坑记 》一文中,我们对 DPO DellPrecision Optimizer )工作站优化软件做过对比测试。

VR 时代:工作站引入 GeForce 等高端游戏显卡

背景参考:《 虚拟现实 (VR) 系列培训教材 - 基础篇

近几年步入快速发展的 VR (虚拟现实)应用,对工作站 /PC 主机的硬件需求,我们应该分为几个环节来看:

1 VR 内容创作

2 VR 内容使用,包括娱乐 / 游戏、或者用于商业 / 生产力的最终消费者体验

其中第一点还要分为 3D 素材创作环节,与 VR 二次开发 。前者多使用 Autodesk3ds Max Maya 等动画类软件;而在这一步之后,需要通过 Unreal Unity 这样的引擎将内容“ VR 化”。特别是后面 2 种开发套件都是像游戏那样针对 Direct3D 优化的。


谈到 D3D 大家应该比较熟了——在同等硬件参数下 Quadro 或者 AMD 同类专业显卡的优化主要在于 OpenGL 性能与兼容性 ,单纯看其 Direct3D 性能与价格不太成比例。这也是部分 VR 开发用户选择高端 GeForce 显卡的原因。

至于到最终消费者的 VR 内容播放 / 使用 HTC 和微软等 VR 厂商会有个建议,比如 至少要达到 GeForce GTX1060 显卡等 。这部分市场是如今增长比较快的。

没有了专业显卡的工作站,还能称为图形工作站吗?时代在前进,行业应用需求在发展,我们要正视 一些 Unreal Unity 的内容制作用户 (也属于 DCC 范畴吧) 在工作站上选择高端游戏显卡 ;同时还有些 VR 终端用户选择工作站,是因为更大的机箱空间(有利于显卡散热)、更大功率的电源等。

ECC R.A.S. 特性价值:需要区分用途

最后我想讨论一点:既然工作站已经可以配 GreForce 游戏显卡,内存还需要 ECC 不?

我觉得这是 2 个维度的问题:前者是因为能满足部分 VR 内容创作,和 VR 最终体验设备的 效率(性能)需求 ;而后者存在的价值则是 更高的可靠性和可用性

此时,我还是觉得 有必要把生产内容创作,和最终消费区分开。因为前者设备的宕机、停机带来的损失,与后者可能不是一个数量级的 。包括 ECC 内存和各种 R.A.S. (可靠性、可用性、可服务性)技术,都是为图形设计、计算( CAE 分析)、 GPU 加速应用包括今天热门的 AI 等应用来做保障的。

上图是一台 Dell Precision 7520 的内存, 如今的移动工作站也普遍支持 ECC 了。早年 Intel 没有专门针对移动工作站的 CPU 和芯片组,所以有点相当于高端商用本 + 专业显卡。随着这块市场的不断扩大,用户对可靠性、可用性还是有要求的。

关于 ECC 在工作站应用中的价值 ,一个早年就在业内流传的例子是:有的 复杂动画渲染需要长时间运行 ,单机也有连续跑几天的情况。这时如果内存出一点错误都会使任务失败,非 ECC 用在类似场合还是可能看出区别的。

另外我再举个 电力行业使用工作站的例子 。有些用户并不需要 Quadro 3D 专业卡,他们会在工作站上配 NVS 系列 2D 显卡。不选择桌面 PC 的原因不是没有尝试,而是遇到过稳定性等方面的问题。

桌面 PC 能否跑 VR ?必须用工作站吗?

换言之,如果有人拿一款稳定可靠的桌面 PC ,配上合适的游戏显卡做 VR 内容播放和体验,也未尝不是一种合理的选择。但这个时候我觉得,如果原本就是不支持 ECC 的桌面 PC 平台,没必要刻意改名( VR )工作站吧?

因为 商用机的定位也在与时俱进 。许多朋友可能还和我先前的理解差不多——商用 PC 大都配置集成显卡或者入门级独显。而今,随着 教育、医疗等行业 VR 应用开始蓬勃发展 ,中高端游戏显卡也不再只是家用娱乐的用途了。


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