Pull to refresh

Рендер-ферма. Теоретическая часть по подбору железа

Computer hardware Video cards

Профессия 3D визуализатора появилась сравнительно недавно. Особенно она востребована в архитектурном дизайне и дизайне интерьеров. Основными инструментами визуализатора являются компьютер, программы 3D-моделирования и визуализации, работы с растровой и векторной графикой. Практически все приложения ресурсоемкие, и чем быстрее «железо», на котором работает профессионал, тем больше денег он сможет заработать.

Подбору «железной» части и посвящена данная статья.

Как работают визуализаторы


Работа визуализатора состоит из двух частей: создание 3D сцены и визуализация. Работа с 3D сценой обычно происходит за рабочей станцией и может быть разделена на несколько работников. Процесс визуализации (рендеринг) хорошо параллелится на несколько компьютеров. Как показывает практика, программное обеспечение по работе со сценой особо не требовательно к «железу» рабочей станции, и упор в основном идет на объем оперативной памяти и видеокарту. Рендеринг же требует максимального количества вычислительных ресурсов. Так как процесс визуализации может занимать несколько часов, ошибка на последних этапах может дорого стоить.

Обычно визуализаторы стараются использовать максимальные конфигурации в рабочих станциях, так как любая помощь в рендеринге идет только на пользу. Однако, в условиях ограниченного бюджета, все стараются выжать максимум производительности при минимальных затратах.

CPU или GPU?


Сейчас в программах визуализации, таких как mental ray, V-Ray, Brazil r/s, Renderman основной обсчет сцен выполняется на CPU, с редкими вкраплениями помощи в виде GPU. Однако ситуация меняется в лучшую сторону и уже начали появляться программы, которые могут использовать простаивающую силу видеокарты в рассчетах 3D визуализации. К ним относится iray.

Видеокарты появились уже давно, но только сейчас начались хоть какие-то телодвижения в сторону задействования GPU в ресуркоемких рассчетах. Этому способствовало продвижение производителями таких технологий как CUDA и OpenCL. Возможно, через пару лет, баланс нагрузки сместится в сторону GPU, но на данный момент времени это вотчина CPU.

Основные проблемы рендер-фермы


Их всего две: тепло и деньги, и они тесно связаны между собой. Не существует идеальной конфигурации, которая решала бы все проблемы сразу. Поэтому нужно искать компромис между стоимостью системы и ее производительностью.

Процессор


Выбор процессора, как основного «работника» фермы, самая сложная задача. Дабы расставить все точки над «i», рассмотрим несколько показателей, которые придется нам учитывать.

Частота процессора

Все знают простую истину, что частота процессора прямо пропорциональна скорости его работы. Это не всегда так. Разные процессоры на одинаковой частоте могут показывать разную скорость работы. На это влияют такие факторы как:
  • архитектура процессора
  • количество ядер
  • объем кэш-памяти
  • температура процессора

Чем свежее архитектура, тем производительнее процессор. История знает только пару примеров, когда более свежая архитектура на одной частоте была медленее предыдущей.

Количество ядер и объем кэш-памяти позитивно влияют на скорость обработки данных. Хотя одного и второго много таки бывает.

Температуру процессора рассмотрим чуть позже.

TDP

TDP — количество тепла, которое нужно отводить от процессора, потому что практически все электричество, которое он потребляет, переводится в тепловую энергию. Intel и AMD по-разному рассчитывают данный показатель, и если упрощенно, то для Intel это типичное тепловыделение процессора, а для AMD — максимальное. Это очень важно, так как при подборе системы охлаждения для систем на процессорах Intel нужно брать хоть немного, но с запасом.

Процессоры обеих компаний хоть и имеют технологии энергосбережения, однако они почти не работают в условиях 100% нагрузки, которая возникает во время рассчетов.

Разгон

С разгоном нужно быть очень аккуратным. Да, разгон дает больше производительности за те же деньги, но есть и ограничивающие факторы.

Чем больше частота процессора — тем больше тепла он выделяет. При разгоне CPU легко вылетают за рамки теплопакета и их тепловыделение растет по экспоненте. Так как процессоры могут находиться довольно длительное время под нагрузкой, нужно внимательно следить за показателями датчиков температуры. Если будет достигнута критическая температура, то система будет автоматически выключена и вся работа пойдет на смарку. Также дополнительно реализован механизм сброса частоты при достижении критической температуры, и может оказаться так, что процессор из-за слабой системы охлаждения никогда не будет работать на частоте, до которой вы его разогнали.

Производительность системы не прямо пропорциональна разгону, при разгоне на 50% вы получаете всего около 25% роста производительности.

Следует обратить внимание на тот факт, что не все процессоры из представленных на рынке можно разгонять. Intel маркирует свои модели суфиксом К, а AMD добавляет Black Edition. Остальные либо будут иметь слабый разгонный потенциал или разгон будет невозможен в принципе.

Turbo Boost и Turbo Core

Это две технологии, которые позволяют временно увеличивать частоту отдельных ядер процессора для ускорения работы. Ни одна ни вторая не работают при 100% загрузке всех ядер. Другими словами, забудьте, что они вообще существуют.

Hyper Threading

Это технология компании Intel, которая позволяет на одном ядре выполнять два потока. Для операционной системы процессор с 4-мя ядрами и включенной технологией HT, выглядит как 8-ми ядерный. Однако не стоит раскатывать губу, виртуальные ядра дают примерно 20-30% прироста производительности. Но и они лишними не бывают.

Система охлаждения


Система охлаждения — залог стабильности работы и эффективности разгона. На данный момент времени применяется несколько типов систем охлаждения. Оно может быть активным или пассивным, воздушным или водяным, с внешним кондиционированием или без него.

Пассивное охлаждение крайне не рекомендовано для высоких нагрузок. Исключение может составить серверные решения с применением специальных корпусов и кондиционируемой гермозоны. Однако, цена будет соответствующей.

Воздушное охлаждение сейчас догнало по эффективности водяное, и это при гораздо меньшей стоимости.

Тепловые трубки

Тепловые трубки позволяют эффективно и быстро отводить тепло от крышки теплораспределителя процессора. Их количество конечно важно, но не стоит гоняться за радиаторами с максимальным количеством тепловых трубок, всегда нужно проверять эффективность СО по практическим обзорам.

Иногда производители «хитрят», выводя тепловые трубки на подошву радиатора, мол нет теплопотерь от пайки. Стоит помнить, что важно не наличие прямого контакта с тепловыми трубками или «лишней» пайки, а площади соприкосновения радиатора с крышкой теплораспределителя, чем она больше, тем эффективнее будет отводиться тепло.

Вентиляторы

Размер вентилятора и их количество тоже не играет роль, так как для охлаждения важна скорость переноса тепла. Другими словами, чем больше поток воздуха, тем лучше. Одного и того же результата можно достигнуть как с медленно вращающимся 140 мм вентилятором, так и с четырмя скоростными 70 мм. Большими вентиляторы делают для того, чтобы уменьшить шум от системы охлаждения. Следует всегда следить за состоянием вентиляторов и периодически чистить их от пыли. Пыль сильно снижает эффективность системы охлаждения.

Уровень шума

Если вам не критичен уровень шума, то задача упрощается. Можно смело брать середнячков из имеющегося на рынке, они все равно справятся за счет более высоких оборотов вентиляторов. Для малошумных систем подбор нужного решения практически всегда будет с ударом по кошельку.

Стоит отметить, что более высокие обороты вентиляторов быстрее их изнашивают, вызывая еще больший уровень шума. Остановка вентиляторов из-за спекания смазки в подшипниках приводит как минимум к потере части работы. Лучше всего заменять вентиляторы при первом же случае возникновения посторонних шумов в работе.

Термоинтерфейс

Хорошая термопаста может помочь понизить температуру процессора на дополнительные 5 градусов (в сравнении с самой дешевой из имеющихся на рынке). И если возникает вопрос, стоит ли покупать что-то дорогое, ответ всегда положительный. Для более эффективной работы системы охлаждения ее приходится часто снимать для очистки. Термопасту следует заменять при каждом демонтировании радиатора, да и периодически ее следует заменять, так как постоянные высокие температуры приводят к ее спеканию, что, в свою очередь, ощутимо снижает ее теплопроводность.

Корпус


Если вы используете стойку, то тут выбор очевиден — серверный корпус. Для всех остальных случаев нужно довольно осторожно подходить к выбору «коробки». Однозначно нельзя брать полностью закрытый корпус. Уже через 10 минут система уйдет в отключку из-за превышения температуры внутри. Теплу ведь нужно куда-то деваться! Но и полностью «дырявый» корпус тоже не выход — пыль будет быстрее попадать внутрь.

Залог успеха — поток более холодного воздуха. Корпус, который позволяет создать такое перемещение воздушных масс и будет самым эффективным. Чем меньше преград на пути потока — тем лучше. Стоит понимать, что идеального решения не существует, эффективность решений может быть легко снижена из-за банального местоположения компьютера в помещении.

Материнская плата


Требований к материнской плате не много.

VRM

Если вы будете разгонять процессор, то лучше всего брать материнские платы, которые хоть минимально, но рассчитаны на этот самый разгон. В разгоне CPU потребляет гораздо больше энергии (могут «гулять» токи до 10 Ампер!), чем при обычном функционировании, так что чем стабильнее будет система питания, тем лучше. Гоняться за самым дорогим, что есть на рынке, нет смысла, для простой числодробилки с процессором без особого разгона может хватить даже mini-ITX платы. Производители любят кичиться количеством фаз питания. Но, как и в случае с тепловыми трубками, нужно понимать, что банальное использование самых дешевых компонентов может нивелировать качество и стабильность питания.

Количество слотов памяти

Много памяти не бывает. Однако во многих «материнках» начального уровня ставят всего два слота, что серьезно ограничивает доступное суммарное количество устанавливаемой памяти. Сейчас оптимальными по цене являются 4GB модули, и в два слота можно поставить всего 8GB. Для некоторых сцен этого может быть недостаточно.

Максимальный объем памяти для современных, не серверных решений, равен 32GB. Однако, для достижения этой привлекательной цифры, придется использовать весьма дорогостоящие модули объемом 8GB, которые еще и поискать придется. Возможно, более дешевым решением окажется платформа Intel с сокетом 1366 для процессоров i7 первого поколения. В этих CPU используется трехканальный контроллер памяти, который позволяет устанавливать 6 модулей суммарным объемом до 24GB.

Оперативная память


Тут правила тоже просты.

Существуют два основных показателя работы памяти: частота работы и задержки доступа к данным. Для рендеринга данные показатели почти не играют роли. Если вам все же хочется выжать дополнительный один процент ускорения за непропорционально завышенную цену, то берите самое высокоскоростное (=дорогое), что есть в продаже, не ошибетесь. Оптимальным выбором на данный момент времени является память стандарта DDR3-1333 (PC3-10600).

Стоит также помнить, что для настольных решений не подходят модули с функцией контроля четности (ECC).

Видеокарта


Как уже было сказано выше, на данный момент времени GPU слабо помогает в процессе визуализации. Опираясь на факт, что самые популярные программы по работе с 3D умеют использовать ресурсы видеочипа во время работы со сценой, делаем вывод, что для рабочей станции мощная видеокарта будет к месту. Для примитивных «молотилок» видеокарта особо не нужна, и можно легко обойтись интегрированным решением (встроенном в CPU или чипсет материнской платы)

Если предположить, что завтра появятся программы визуализации, которые активно используют «дурную мощь» GPU, то не факт, что смена парадигмы вычислений будет выгодной.

Современные производительные видеочипы очень жадные до электроэнергии и выделяют в разы больше тепла, чем процессоры. Материнские платы для игроманов хоть и недешевые, зато позволяют устанавливать до 4х видеокарт одновременно. Теперь главный вопрос, куда летом девать лишний киловатт тепла? Да, рассчеты будут выполняться быстрее, но какой ценой?

Блок питания


Мощность данного устройства должна браться не с потолка и не по формуле «самое мощное или дорогое из того, что представлено на рынке», а по формуле «максимальное потребление системы, умноженное примерно в полтора раза». Многие блоки питания не могут обеспечить стабильного напряжения при недостаточной нагрузке, что чревато сбоями. Дополнительно стоит обращать внимание на КПД блока питания. Чем он выше — тем лучше.

Если выбирать устройства с пассивным или активным охлаждением, то предпочтение стоит отдавать активному охлаждению. Хоть вентилятор в БП и будет дополнительным источником шума и расходным материалом, зато обеспечит более стабильную работу в условиях длительных максимальных нагрузок.

Заключение


Надеюсь, данная статья поможет вам хоть немного разобраться в маркетинговых джунглях и выбрать устройства, которые будут оптимальными по соотношению «цена/качество».

Быстрых вам рендеров! Админь.
Tags:
Hubs:
Total votes 18: ↑10 and ↓8 +2
Views 28K
Comments Comments 27