按慣例，CAD軟件的升級周期大約是9~12個月，即每隔9~12個月，CAD軟件提供 商會發布一個大版本的軟件。新版本軟件除 了根據客戶需求和反饋，進行功能模塊的升級、調整和增補之外，還會根據操作系統平 臺的遷移和硬件性能的提升等情況，大幅改 善軟件運行效能，增加更多、更完美的可視 化三維效果，以便改善軟件的人機界面，提 高用戶操作的交互性。

　　2007年后，Easy to use(易 用)、Mo re 3 D (更多、更廣泛的3 D 特性)和Perf or ma n c e(運行性能) 成為了幾乎所有二、三維軟件商的共 識。當然，這也是用戶的期望所在。 以最流行的三維CAD軟件SolidWorks為 例，2006版本增加了Realview功能，實現了 復雜光源下真實感物理材質的實時顯示， 這個功能在當時的CAD軟件中是非常超前 的，需要配合專門的NVIDIA Quadro FX專業 顯卡才能完美實現。此后，Realview不斷 發展，成為2009版SolidWorks Instand3D技 術的重要組成部分，而三維模型的實時效果更勝以往。當然，用戶要想流暢地實現 Instand3D技術，仍然需要NVIDIA Quadro FX專業顯卡的支持。 與SolidWorks類似，CATIA、Inven-tor、SolidEdge等軟件都相繼改善了三維模型的實時顯示效果，甚至連一向運行性能一 般的Pro/ENGINEER都隨后跟進(主要是在中 低端性能的計算機上運行不夠流暢)。這些軟件圖形運行性能的改進，與專業顯卡技術的發展息息相關，相輔相成。新軟件的新功能和運行性能，往往需要安裝新的專業顯卡才能支持，或需要安裝新的專業顯卡才能流暢運行。新版本軟件和新的專業顯卡硬件， 就像沙場英雄和寶馬良駒。英雄威武不凡，但若無寶馬良駒的輔弼，或僅有老驥以供驅 馳，也很難在疆場上一展雄姿。

　　2009年4-10月間，市場上的主流CAD 軟件全部完成了新版本的發布，一些迫不 及待的用戶已經開始進行設計軟件平臺的 升級。那么，新版軟件的哪些功能需要新 硬件的支持?什么樣的專業顯卡才適用于 新版軟件呢?

　　這正是本期“NVIDIA Quadro FX專業顯 卡”專欄將要回答的問題。下文中，我們將 逐個介紹新版軟件對圖形硬件平臺的需求情 況，并介紹與硬件支持相關的新功能。

　　9月發布：Solidworks 2010

　　Solidworks可謂是目前中國通用機械 行業最有用戶緣的三維CAD軟件，其特點是易用性高，上手快，對計算機系統的要求偏低。不過，系統要求偏低是相對而言 的。從2008版本開始，Solidworks的大裝配 性能迅速增強，并在2009版軟件中為用戶 提供了SpeedPack技術，通過對大裝配模 型的特殊處理，幫助用戶使用Solidworks 進行1000個以上、乃至10000個以上零件的 大裝配設計。這個時候，Solidworks對計 算機系統的性能要求同樣是驚人的。

　　Solidworks 2010在2009版本的基礎上 進行了多達300項的改進，并進一步加強 了大裝配性能，而且其總裝配模型的實時 顯示更為真實、細膩，可以分別顯示每個零部件的材質特點。同時增強的PhotoView360和新增加的3DVIA Composer，也促進了設計協同和設計交互。由于Solidworks2010采用了最新的OpenGL 3.0 API，因此，這些新的功能均需要性能強大的最新專業顯卡的支持，才能完美實現。

　　讓我們看看Solidworks 2010官方硬件配置要求。上述表格轉載自Solidworks官方網站。實際上，官方網站的硬件推薦還是比較保守的，如果要在Solidworks 2010上流暢運行中等規模的任務(500個零部件)，并實現最佳的可視化效果，最好選擇64位系統，4GB內存，并安裝具備512MB以上顯存的最新NVIDIA Quadro FX專業顯卡，例如NVIDIA Quadro FX 580、NVIDIA Quadro FX 1800。較低的配置當讓可以運行，但需要更多的延遲和等待，工作效率難以提高。

　　在實現三維模型的可視化效果方面，NVIDIA Quadro FX專業顯卡是比不可少的。官方網站同樣公布了NVIDIA Quadro FX專業顯卡 在Solidworks 2010上的性能和功能認證情況。

　　請注意官方網站上NVIDIA Quadro FX專業顯卡的硬件認證信 息。顯卡分兩種，測試過的和通過全部認證的。其中，全部8系列 NVIDIA Quadro FX專業顯卡屬于后者。

　　通過全部認證是指，顯卡通過了Solidworks 2010所有的功能 測試，并完美支持Realview的所有特征，支持多管線加速功能，可 以流暢運行在包括64位操作系統在內的所有被支持操作系統上， 且具備針對Solidworks的性能優化，達到了Solidworks 2010的運行 要求。事實上，NVIDIA Quadro FX專業顯卡早從2007版本開始，對 Solidworks的各項專業圖形特性就已經提供了完美的支持，并進行 了專門的優化。

　　經過測試的其他顯卡往往是部分功能無法支持。如僅支持有 限的Realview功能，無法實時顯示模型高光類的材質，或無法完美 支持Solidworks 2010新加入的Windows 7 64位操作系統版本，或存 在明顯的性能或功能BUG。

　　由于Solidworks 2010是最后一個支持Windows XP操作系統的版 本，官方推薦采用最新的64位操作系統，如VISTA 64bit甚至Windows764bit，以便提高系統大裝配性能表現，并實現最佳的可視化效 果。因此，專業顯卡必須支持VISTA 64bit和Windows 7 64bit系統。 在這方面，NVIDIA Quadro FX專業顯卡已經提供了成熟的驅動程序， 而且，在64bit系統下也能獲得更好的性能表現。

　　表2是Solidworks 2010在NVIDIA Quadro FX 580和NVIDIA Quadro FX 1800平臺上的性能測試結果如。測試采用Solidworks 2010 beta 和Solidworks 2010 SP0版本。數據以模型連續操作過程中，Frame probe檢測到幀數為準。測試過程中均打開了Realview開關，并將 圖形性能參數調至最高。

　　PhotoView 360和3DVIA Composer是Solidworks 2010的特色功能，其中，PhotoView 360在2009版本中就已經存在，而3DVIA Composer是2010版本新 加入的模塊。很多用戶在使用了PhotoView360之后，感覺效果很好，但運行速度奇 慢。其中關鍵原因就是PhotoView 360的渲 染需要NVIDIA Quadro FX專業顯卡GPU的硬 件頂點渲染支持，而普通顯卡要完成同樣 的工作需要CPU的支持，因此，效率明顯降 低。2010版本中的PhotoView 360在并行渲 染效率方面有了明顯提高，據官方博客透 露，在Windows 7操作系統中，由于NVIDIA GPU的并行計算性能得以發揮，PhotoView360的應用性能將近一步增強。

　　3DVIA Composer則是Solidworks母公 司dassault systemes公司完善3D FOR ALL 戰略的新產品，可以使工程人員(部門) 和非工程人員(部門)利用三維設計數據進行協同工作，充分利用挖掘三維設計數據的優勢。作為一款從CAD工具中衍生出 的三維瀏覽器產品，3DVIA Composer同樣 需要專業顯卡的支撐，不過，由于此軟件僅用于瀏覽、協同，因此，對性能的要求 不高，NVIDIA Quadro FX 380、580等入門 級的專業顯卡就可以應付。

　　8月發布：Pro/ENGINEER野火5

　　在眾多CAD軟件中，Pro/ENGINEER的 功能無疑是非常強大的，但其繼承自UNIX 傳統的簡陋用戶界面也一直為用戶所詬 病。此外，Pro/ENGINEER還是對計算機硬 件性能要求最嚴格的CAD軟件之一。即使 僅僅用于設計零件， Pro/ENGINEER用戶 也最好配置一臺性能中上的計算機，特別是準備一塊專業顯卡，才能流暢地運 行設計任務。

　　2009年6月，Pro/ENGINEER野火5開始 顯露頭角，到8月正式登陸中國市場。Pro/ ENGINEER野火5在焊接、塑料模具設計、 分析仿真功能等方面均有增強，而用戶直觀的感受是Pro/ENGINEER野火5的界面漂亮了，模型的真實感更強了。這是因為Pro/ENGINEER野火5引入了增強的實時、照 片級渲染功能，不僅可以渲染靜態的零部 件和裝配體，而且可以制作逼真的裝配動畫。新的渲染功能對模型的陰影、反光和透視特效做了重大調整，使用戶的主管感受得到了極大地改善。

　　不過，這種改善也是要付出代價 的，那就是，如果打開菜單條上的實時渲 染功能，系統性能會收到明顯的影響。當然，如果有一片好的專業顯卡支持，這個問題倒是不用太擔心。

　　PTC官方第一時間公布了Pro/ ENGINEER野火5的硬件配置，除了例行地將“最低配置”壓得很低之外，特別強調了需要用戶采用支持OpenGL顯卡。 在基本的配置建議之外，官方文檔中特別強調，“為了提供三維硬件加速， 建議用戶采用經過PTC官方認證的OpenGL 顯卡，并保證采用官方認證的驅動程序和官方建議的硬件配置。”看來，OpenGL顯 卡專業顯卡對于流暢運行Pro/ENGINEER野火5非常重要。

　　PTC網站顯示，8系列的NVIDIA Quadro FX顯卡集成在惠普、DELL和聯想的工作站產品中，已經通過了野火5的PTC官方認證。

　　我們同樣對PTC Pro/ENGINEER野火5 進行了測試，結果如表3所示。測試采用 了性能更為強大的NVIDIA Quadro FX 1800 和NVIDIA Quadro FX 3800，只有這兩片專 業顯卡，才能發揮野火5.0的威力。野火5.0的測試規模較大，未采用32位系統。 從測試來看，野火5.0是硬件殺手， 即使高端的NVIDIA Quadro FX 3800，在打 開實時渲染后也無法到20幀/s的水平，盡 管大部分操作還算流暢，但還是存在偶 爾的停滯現象。我們強力建議升級野火5.0的用戶，選擇NVIDIA Quadro FX 3800顯 卡，甚至采用SLI NVIDIA Quadro FX 3800。當然，犧牲圖像效果，關閉動態實時 渲染、陰影和反光也是一個辦法，速度 會明顯加快。不過，模型觀感就和野火4沒什么區別了。

　　6月發布：Inventor 2010和AutoCAD 2010

　　Inventor 2010是三維設計軟件，而 AutoCAD 2010則是老牌的二維軟件，之所 以把它們放到一起，一方面是因為，他們 均屬于Autodesk公司，一方面，二者功能 的融合和互助、互補趨勢非常明顯。

　　Autodesk公司希望正在使用AutoCAD 卻希望轉向三維設計平臺的用戶能平 滑地遷移到Inventor平臺，同時也希望 Inventor用戶能借助AutoCAD實現更好的工 程圖和草圖編輯功能。Autodesk公司努力 使兩者的數據兼容性達到最好，且操作習慣和界面也保持基本一致。

　　在硬件性能需求方面，兩者也開始靠攏——它們都需要很強大計算機性能。

　　盡管AutoCAD僅僅是二維平臺，但是，新增加的體驗設計、虛擬設計等三維構圖 功能對計算機資源的消耗不在Inventor之 下，而Inventor傳統上就是硬件殺手，絲 毫不弱于野火5.0一類的軟件。

　　要流暢運行AutoCAD 2010的二維功 能，官方建議 采用主頻最低1 . 6 H z 甚至3GHz以上的處理器，至少2GB內存，如果Autodesk公司的制造業雙子星要運行其最新的三維功能，還需要增加 內存、提高處理器主頻，會采用最新的 多核處理器。Inventor最低的運行要求與 AutoCAD 2010類似，對于復雜的大模型， 官方建議選擇更高主頻的多核處理器，加 裝6GB以上的內存，并采用NVIDIA Quadro FX一類的專業顯卡。

　　從2010版本開始，Inventor 2010和 AutoCAD 2010均采用了微軟的DirectX 10API，而沒有繼續加強對OpenGL的支持。 因此，原則上支持DirectX 10 API的顯卡均 可支持Inventor 2010和AutoCAD 2010的全 部功能。用戶是不是可以采用支持DirectX10 API的游戲娛樂顯卡呢?不過，事情總不像外表看上去的那么簡單。

　　作為CAD設計軟件，Inventor 2010和AutoCAD 2010均需要較高的模型幾何精度(雙精度)，才能滿足工程用戶的需要。 采用三維游戲常用的DirectX 10 API并非 不可以，但由于高精度CAD模型的幾何數 據量比游戲三維模型要大許多，導致計 算機處理CAD幾何模型的壓力比游戲也要 大許多，普通顯卡很難應付。最終，盡管 較為初級的設計任務可以在游戲娛樂卡上 運行，但對于比較復雜的設計任務，同時支持DirectX 10 API和OpenGL API的NVIDIAQuadro FX顯卡還是成為了主流。 此外，NVIDIA Quadro FX系列顯卡對于AutoCAD系列軟件而言，還是一個非常特殊的存在。為什么這么說呢?AutoCAD 系列軟件從9版本開始直到現在，一直 采用一種叫做HEDI的圖形接口，這種接 口能顯著提高矢量圖形的計算機處理 性 能 。針對于此，NVIDIA為其Quadro FX系列顯卡專門開發了針對HEDI加速的Powerdraft專用加速程序。憑借Powerdraft，在Quadro FX系列顯卡上運行AutoCAD2010，可以獲得至少4倍的 性能提升。NVIDIA甚至開發 了AutoCAD專用顯卡Quadro VX 200，可以獲得將近20倍的性能提升。

　　我們通過測試來證明這一驅動的偉大之處。此處采 用的顯卡包括針對AutoCAD 2010的Quadro FX 580、Quadro FX 1800和針對Inventor2010的Quadro FX 1800、Quadro FX 3800。 針對AutoCAD的測試采用CADALYST Systems Benchmark 2008，按總分衡量。而針對 Inventor 2010則采用基準腳本測試包，按 連續操作幀數衡量。由于Inventor 2010支 持DirectX 10 API，我們直接采用FRAPS軟件檢測幀數。兩者均采用VISTA 64bit操作系統結果如表4、5所示。

　　從測試成績看，無論是Quadro FX1800還是Quadro FX 3800，都能流暢地運 行Inventor 2010。而針對AutoCAD 2010，Powerdraft驅動提升性能的作用確實非 常明顯，達到20%左右。

　　要發揮Quadro FX顯卡的效能，需要正確安裝Inventor 2010和AutoCAD 2010 認證的驅動。在Inventor 2010中可以在工 具>選項>性能菜單項中找到相關設置，在 AutoCAD 2010中，可以直接在命令行輸入3d config命令，在彈出窗口中選擇手動設置性能或下載新的認證驅動。

　　5月發布：CUDA 助力 MATLAB

　　CUDA(ComputeUnifiedDevice Architecture)是NVIDIA基于其GPU技術推出 的一種并行計算構架。

　　隨著顯卡的發展，顯卡的核心——GPU 越來越強大。而且，GPU在處理圖形、圖 像任務時早于CPU采用了優化的并行管線技術，換句話說，顯卡的GPU早已經實現 了群集核心。例如，常見的Quadro FX1800 就擁有64條CUDA并行管線。如此強大的并 行計算能力僅用于圖形計算未免太浪費 了，于是，NVIDIA推出了CUDA技術，促使 GPU向GPGPU方向發展，輔助CPU承擔更多計 算任務。

　　CUDA包含了指令集架構(ISA)以及 GPU內部的并行計算引擎。使用通用的編程 語言，如C語言，程序員可以直接調用GPU的 并行計算資源，從而支持油氣、地球物理、 醫療、工程等領域高性能計算。

　　NVIDIA公司目前利用CUDA和許多商業 軟件提供商合作，提供大量的開發資源， 幫助這些軟件商充分挖掘CUDA和NVIDIA GPU 的計算潛力，提高軟件的運行效能。前 不久，一家名為AccelerEyes的公司提供了 基于CUDA技術和NVIDIA GPU，且面向工程 計算和數值分析軟件MATLAB的加速解決方 案——AccelerEyes Jacket。

　　軟件如其名，AccelerEyes Jacket是MATLAB的馬甲，MATLAB用戶只要采用支持CUDA技術的NVIDIA GPU平臺，并安裝AccelerEyes Jacket軟件，就可以將標準的MATLAB代碼轉換為GPU能執行的并行代碼，利用GPU 進行并行計算，從而顯著提升計算效率。

　　支持CUDA技術的NVIDIA GPU目前已經遍布Quadro FX、GeForce 等眾多型號的產品，采用其中任何一種顯卡，均可以享受CUDA技 術結合AccelerEyes Jacket所帶來的益處。當然，Quadro FX系列的 高端產品Quadro FX 4800和Quadro FX 5800由于擁有192條和240條 CUDA管線，因此具有同系列產品中最高的并行計算加速性能。 AccelerEyes Jacket的發布為工程計算用戶利用CUDA技術 和NVIDIA GPU敞開了一扇大門，汽車制造、巖體力學等領域的 MATLAB用戶終于可以不經過二次開發，就直接利用計算機中的 GPU了。我們采用AccelerEyes Jacket 1.1.1版本軟件(試用版，15 天試用期，可以在官方網站下載)，硬件平臺采用Quadro FX4800，安裝CUDA 2.2版本的函數庫。AccelerEyes Jacket 1.1.1版 本支持各種32位、64位的操作系統，我們在測試過程中選擇了 官方推薦的WindowsXP 64bit。

　　例程采用了在天線分析、雷達截面計算、電磁兼容分析等 領域常用的時域有限差分(FDTD)算法(官方網站有部分例程提 供%A