隨著中國制造業轉型升級的呼聲日漸高漲，企業的自主創新意識也在逐漸加強。中國制造向中國創造的轉型必須以提升自主創新能力，打造自有設計品牌為依托。圖形工作站作為制造企業由“中國制造”向“中國創造”轉型的重要支撐，在這一進程中扮演著非常重要的角色。
作為一家源于中國的全球知名企業，聯想公司一直以產品的高性價比贏得市場用戶青睞。自2008年推出首臺圖形工作站以來，經過4年的發展，聯想工作站在全球市場的占有率一路高歌猛進，截止2012年第四季度，中國市場占有率已達24.8%。這得益于聯想工作站優秀的性能和人性化的設計。 2012年聯想對外發布了ThinkStation 3.0系列工作站，包括面向入門級三維設計的ThinkStation E31、面向中高端三維設計的ThinkStation S30，以及面向高端和超高端復雜三維應用的的ThinkStation D30和ThinkStation C30。在新一代產品中，ThinkStation S30以其超高性價比深受廣大專業圖形設計人員的青睞。
為讓用戶更全面了解聯想新一代主打圖形工作站ThinkStation S30的性能，e-works與聯想工作站合作，對聯想ThinkStation S30工作站進行了全面的性能測試，測試將包括硬件性能的測試和專業應用的測試。
硬件性能測試將使用SPECviewperf11軟件進行OpenGL的圖形性能測試；使用3DMark Vantage軟件進行3D性能測試；使用PCMark Vantage進行整機性能測試。同時，還將模擬企業實際研發設計環境下，并分別在UG NX 8.5和Catia V6平臺上進行應用性能測試。作為中立的第三方媒體，e-works將保證測試數據的真實性與可靠性，以便用戶準確的了解該產品的性能。
一、ThinkStation S30介紹
表1 ThinkStation S30工作站配置
聯想ThinkStation S30工作站搭配了英特爾不久前才發布的至強E5 -1620處理器，該處理器擁有4核心8線程，是一款64位處理器，主要定位于工作站和服務器市場。至強E5-1620 集成了所有 Sandy Bridge 特性，其中包括 Hyper-Threading、Turbo Boost、可信賴執行、 VT-c/d/x、AES 和 AVX，值得強調的是該處理器能實現對虛擬化技術的支持。此外，該工作站搭配了英偉達公司的最新款專業顯卡Quadro K5000，該顯卡擁有1536個流處理器，4GB DDR5顯存，最大功耗僅為122W。從表1搭配看，ThinkStation S30工作站均選用了目前市場上最新的硬件產品。因此，有著非常好的性能。
圖 1 聯想ThinkStation S30工作站
二、測試軟件介紹
1.SPECviewperf11
圖 2 SPECviewperf111
SPECviewperf11是SPEC組織旗下的圖形性能測定項目組(SPECgpc)于今年正式推出的專業圖形工作站綜合性能評測軟件，較之SPECviewperf10，新版本采用了全新GUI圖形測試界面，更新了用于測試的viewsets工作集，增加了幾款用于測試新款專業級3D應用的程序片段。此外，SPECviewperf11還包含了8個不同測試環節，每個環節都能模擬一款CAD/CAM軟件，在某些測試場景中甚至包含了超過6000萬個定點數據，能夠充分評估參測系統的整機與顯卡的OpenGL性能。
表2 SPECviewperf版本對比
表2列出了SPECviewperf11相對SPECviewperf10的版本變化，除catia、ensight、maya、proe、sw、tcvis都選用了最新的應用程序片段之外，SPECviewperf11去掉了對3dsmax的測試，增加了lightware，ugnx也被換成了snx，該程序片段選自于西門子NX 7，包括13個場景測試，模型頂點數從11萬到62萬個不等，能非常準確的測試出顯卡以及整機對NX應用平臺的支持能力。
2.PCMark Vantage
圖 3 PCMark Vantage
PCMark Vantage是一款整機性能評估軟件，從多媒體家庭娛樂系統到筆記本，從專業工作站到高端游戲平臺，PCMark Vantage都能準確的對硬件平臺機進行一次性能大體檢，其主要評測指標包括對處理器、顯卡和硬盤的性能測試。
3.3DMark Vantage
3DMark Vantage是業界第一套專門基于微軟DX10 API打造的綜合性基準測試工具，并能全面發揮多路顯卡、多核心處理器的優勢，能在當前和未來一段時間內滿足PC系統游戲性能測試需求。和3DMark05的DX9專用性質類似，3DMark Vantage是專門為DX10顯卡量身打造的，可以運行在Windows vista、windows 7和windows 8操作系統下。它包括兩個圖形測試項目、兩個處理器測試項目、六個特性測試項目。
圖 4 3DMark Vantage
3DMark Vantage引入了四種不同等級的參數預設(Preset)。此前的3DMark在得出最終結果的時候都只有一個簡單的分數，而3DMark Vantage按照畫質等級劃分成了入門級(Entry，E)、性能級(Performance，P)、高端級(High，H)、極限級(Extreme，X)四類，得分表達方式也改成了字母加數字的組合形式，從而更細致地反映系統性能等級，可以更對位、更公平地進行比較。當然，不同等級之間的分數沒有可比性。
4.NX8.5
圖 5 NX8.5
NX是一家領先的CAD/CAM/CAE系統的基礎上創建任何復雜的產品最適用的技術。該系統的主要目的是為了減少產品開發成本，提高產品質量，縮短產品上市時間。NX擁有一個強大的位置感謝了廣大的可能性的系統在不同的行業（航空航天，發動機，汽車，工程等）和使用現代技術，提供創新的解決方案的MCAD的用戶在產品開發的所有階段。
5.CATIA V6
圖 6 Catia V6
CATIA是法國達索公司推出的的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件，廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子\電器、消費品行業，它的集成解決方案覆蓋所有的產品設計與制造領域，其特有的 DMU 電子樣機模塊功能及混合建模技術更是推動著企業競爭力和生產力的提高。CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業領域的大、中、小型企業需要。CATIA V6 版本是 IBM 和達索系統公司長期以來在為數字化企業服務過程中不斷探索的結晶。圍繞數字化產品和電子商務集成概念進行系統結構設計的 CATIA V6 版本，可為數字化企業建立一個針對產品整個開發過程的工作環境。在這個環境中，可以對產品開發過程的各個方面進行仿真，并能夠實現工程人員和非工程人員之間的電子通信。產品整個開發過程包括概念設計、詳細設計、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個生命周期中的使用和維護。
三、基準測試
1.SPEviewperf11測試
圖 7 SPECviewperf11測試項目
圖4為SPECviewperf11測試信息，系統信息顯示了ThinkStation S30的硬件配置信息，包括處理器、內存和顯卡以及圖形驅動的版本。平臺測試信息中顯示測試的場景片段包括Catia、Ensight、Lightware、Maya、ProE、SW、Tcvis、Snx。e-works評測人員設置的測試環境為：在分辨率為1440×900顯示環境下進行。
表3 SPECviewperf11測試結果
從表3分析，ThinkStation S30幾乎可以滿足除Proe場景下的任何三維軟件平臺。即使在64倍抗鋸齒環境下，ThinkStation S30在Catia、Ensight、Lightware、Maya、Solidworks場景中的測試結果也超過24FPS（即人眼視覺判斷的流暢水平）。評測結果還表明，ThinkStation S30工作站尤其適合于Solidworks、Maya、Lightware平臺，即便在64倍抗鋸齒場景中，其運行速率也超過50FPS，這是相當不錯的測試結果。同時，對于Proe平臺用戶，e-works評測人員建議使用聯想的高端工作站，如ThinkStation D30。
2.PCMark Vantage測試
PCMark Vantage測試主要包括七個單項:Memories(記憶測試)、 TV and Movies(視頻測試)、Gaming(游戲測試)、Music(音樂性能)、Communications(通信性能)、Productivity(應用性能)、HDD(硬盤性能)。
1)Memories(記憶測試)
該項測試了處理器圖像處理(10.5MB/s)、Windows照片庫導入(20.3MB/s)、Windows Movie Maker視頻編輯(7.7MB/s)，DV轉WMV9(17.2MB/s)、VC-1轉WMV9(6.3MB/s)。Windows照片導入和Windows Movie Maker視頻編輯主要測試的是硬盤性能。
2)TV and Movies(視頻測試)
該項主要測試了視頻轉換和視頻播放性能。VC-1轉VC-1為1.93MB/s、VC-1高清DVD視頻播放(29.4FPS)、MPEG-2高清數字電視播放(55.9FPS)、Windows Media Center(11.8MB/s)、VC-1轉WMV9(6.1MB/s)、MPEG-2藍光播放(23.5MB/s)。
3)Gaming(游戲測試)
該項主要測試圖形性能。GPU圖形處理性能(83.5FPS)、CPU圖形處理性能(31889 Operation/s)、硬盤讀寫速度(11.5MB/s)、數據解壓速度(1464MB/s)。
4)Communications(通信性能)
該項主要測試整機通信性能。數據壓縮(3.5MB/s)、CNG AES CBS加密(17.1MB/s)、CNG AES CBS解密(943MB/s)、網頁渲染(5.2Page/s)、WMA轉WMA(4.5MB/s)、郵件查詢(11.5Operation/s)。
5)Productivity(應用性能)
該項主要測試應用軟件性能。文字編輯(1562KB/s)、應用載入(3.3MB/s)、聯系人查找(30127contacts/s)、郵件復制(12.8operations/s)、網頁渲染(6.2 pages/s)。
6)HDD(硬盤性能)
該項主要測試硬盤性能。系統防護(13.2MB/s)、游戲性能(12.5MB/s)、Windows照片庫讀取(32.4MB/s)、系統啟動(10.3MB/s)、視頻編輯(10.3MB/s)、音樂加載(2.2MB/s)、應用加載(3.2MB/s)。
本次測試是對ThinkStation S30工作站整機性能的測試，考驗的是工作站各部件之間的整體協作能力，包括計算能力、存儲器讀寫性能、內存性能以及各部件之間的帶寬支持和數據通信能力。從測試結果可知，高清DVD視頻播放為29.4FPS，MPEG-2高清數字電視播放為55.9FPS，這樣的結果足以保證高清視頻播放的流暢。在游戲測試中，GPU圖形處理性能達83.5FPS、CPU圖形處理性能為31889 Operation/s、硬盤讀寫速度11.5MB/s、數據解壓速度為1464MB/s。這項測試結果充分展示了ThinkStation S30工作站的強大圖形處理能力。e-works評測人員認為：從這個測試結果觀察，ThinkStation S30工作站的整體性能非常優異，從計算到通信再到存儲讀寫能力，基本不存在明顯的性能瓶頸。
3. 3DMark Vantage測試
3DMark Vantage按照畫質等級劃分成了入門級(Entry，E)、性能級(Performance，P)、高端級(High，H)、極限級(Extreme，X)四類，得分表達方式也改成了字母加數字的組合形式，從而更細致地反映系統性能等級，可以更對位、更公平地進行比較。
表4 3DMark Vantage等級測試參數
3DMark Vantage的主測試還是包括Graphic Test和CPU Test兩部分，兩個測試部分都各自有兩個測試場景，其中Graphic Test包括其中包括Jane Nash、New Calico兩個場景，這兩項測試主要針對顯卡的3D性能，也就是3D圖形渲染性能。而CPU Test則包括AI和Physics兩個部分，分別測試處理器的AI運算和物理加速性能，對于從事三維設計的專業人員，除了需要強大的3D圖形渲染性能外，還需要處理器的大量參與才能完成，這其中就包括了AI運算、物理加速計算在內的各種應用。
表5不同模式下計算權重
表5為不同測試模式下GPU與CPU的計算權重。3DMark Vantage的最終得分是會將Graphic Test和CPU Test兩個部分加起來處理。
1)圖形性能測試得分計算方式
根據3DMark Vantage的PDF，Graphic Test的測試得分將會是兩個測試場景的幀數(fps)與一個固定系數的乘積，具體的計算公式如下：
SGraphics=CGT1FGT1+CGT2FGT2
SGraphics是指GPU Score（顯卡測試成績）；CGT1是一個固定的系數，等于2500/14.4；FGT1是指在Graphic Test1:Jane Nash中的fps；CGT2是一個固定的系數，等于2500/14.9；FGT2是指在Graphic Test2:New Calico中的fps。
2)處理器測試性能得分計算方式
CPU Test的測試得分則與CPU每秒所能執行的操作數(ops，Operations per second)有關，最后的CPU Score（CPU測試成績）同樣要乘以一個系數，具體計算公式如下：
SCPU=CCPU1OCPU1+CCPU2OCPU2
SCPU是指CPU Score；CCPU1是一個固定的系數，等于2500/477.9；OCPU1是指在CPU Test1:AI中的ops；CCPU2是一個固定的系數，等于2500/12；OCPU2是指在CPU Test2:Physics中的ops。
3)總分計算方式
最后的得分計算方法則會由于測試模式的不同而有不同的計算系數，具體的計算公式如下：
S3Dmark=(WGraphics+WCPU)/[(WGraphics/SGraphics)+(WCPU/SCPU)]
從總分計算方式看，3DMark Vantage更注重對顯卡性能的測試，而不是處理器。隨著測試場景復雜度的提升，圖形性能所占據的比重越高，特別在Extreme模式下更是對顯卡極限性能的考驗。
表6 3DMark Vantage測試結果
表6為3DMark Vantage的測試成績，從入門級到極限級測試，CPU的計算得分并沒有太大的浮動，但顯卡的得分卻呈階梯式遞減。在Extreme極限模式下，GPU的渲染能力仍然保持著44FPS和37FPS的成績，也就是運行相當流暢。這部分測試場景主要包含動態貼圖物件、各向異性過濾、眾多的固定物件、PCF過濾的級聯影貼圖，以及大量的實例對象。對顯卡容量與讀寫速度，以及GPU的計算能力都是非常苛刻的考驗。總體來說，顯卡性能相當不錯。另一方面，CPU得分基本沒怎么波動，也表明整機并不存在明顯的性能瓶頸，無論是入門級測試還是極限級測試，CPU都能很好的滿足不斷提升的數據帶寬和計算需求。
四、應用測試
1.NX 8.5應用測試
本次測試使用的是一臺整車模型和內部發動機三維模型，其中整車裝配體22個部件組成，所有組件加起來達1200多個，發動機三維模型中也包含85個體元素。可以看出所選模型結構非常復雜，在進行操作時對硬件的要求非常高。
圖 8 整車裝配體三維模型
圖 9 發動機三維模型
1)模型載入及顯示
評測操作第一步就是模型的載入、顯示以及平移旋轉基本操作，其流暢度會直接影響設計師之間的交流效率。e-works評測人員首先調用了整車裝配體模型，在ThinkStation S30工作站平臺下，擁有多達1200個組件的整車模型載入僅耗時80秒，平移、旋轉、放大縮小等基本操作流暢度較好，未出現停滯及畫面不連貫。在顯示全線條的時候畫面略顯緩慢，但這并不影響工作。
圖 10 靜態線框顯示
2)模型渲染
為了獲得可視性更強的模型顯示效果，需要對模型進行渲染。在渲染測試中，評測人員分別利用了NX 8.0中的高質量圖像以及藝術外觀對發動機模型進行了渲染工作，兩種測試中，均快速的完成了渲染工作，整個過程共耗時約3秒。
圖 11 高質量圖像
3)尺寸測量
在NX 8.0中編輯設定尺寸的時候，可以通過測量工具進行測量來確定需要定位的尺寸，這也是非常實用的一項功能，在本次測試中，評測人員嘗試了在負載較大的線框模式下的尺寸測量，即使面對復雜的發動機模型，e-works測試人員依然可以準確的測量尺寸，快速的完成這次操作過程。
圖 12 尺寸測量（一）
圖 13 尺寸測量（二）
4)鏡像生成
鏡像功能也是在設計過程中經常用到的命令，它可以幫助用戶快速的生成結構一致的模型及特征，非常實用。在測試過程中，e-works評測人員選取了整個發動機模型，在選取過程中，可以快速的選取需要鏡像的模型。在選取鏡像選項后，整個鏡像模型生成共耗時4秒，當面對單個零件的鏡像時，基本可以瞬間完成鏡像過程，使鏡像這個本來就便捷的功能更凸顯出其優越性，極大提升了工程師的工作效率。
圖 14 發動機鏡像模型生成
5)草圖構建
在進行模型修改時，最基本的就是再原有模型基礎上重新構建草圖編輯特征。在測試過程中，e-works測試人員在ThinkStation S30工作站平臺下進行草圖編輯的時候，整個編輯過程很流暢，基準面的設定，草圖的創建和草圖繪制即使是在復雜模型下，依然可以很順利的完成，對于零件級別的設計更是可以流暢自如的操作，這樣工程師就可以把工作時間更多的用在設計中，而不是把時間花在等待上。
圖 15 草圖平面設定
圖 16 草圖構建
6)曲面及曲線構建
與草圖構建一樣，曲面及曲線的創建修改也是修改模型時的頻繁操作。繪制的曲線常常都是二維曲線，但更多的時候用戶需要的是三維曲線，尤其是在建構復雜的產品模型，面對很多變換的空間曲線，在這個過程中，需要通過不同的方法來構建空間中的曲線，這也是曲面設計中的重要組成部分。在ThinkStation S30工作站平臺下，e-works測試人員快速完成投影曲線的繪制生成，即使是在大模型環境下進行編輯，同樣可以很順利的完成操作。
圖 17 曲線投影
7)同步建模
同步建模技術由Siemens PLM Software在NX 6中推出，在NX 8.0中也加以了繼承和優化。利用該技術，可以在基于歷史記錄和無歷史記錄模型上進行編輯，也就是說利用該技術能夠直接有效地進行尺寸驅動的直接建模，而不用像先前一樣必須考慮相關性及約束等情況。本次測試也在NX 8.0的環境下進行了體驗，搭配ThinkStation S30工作站平臺的使用，使同步建模技術得到了充分的利用，實現了模型的快速變更，極大的提升了設計效率。在選定好需要進行同步建模的面以后，就可以對該處進行拖拽修改，整個過程流暢自如，快速的完成了建模過程，使評測人員充分體驗到了NX 8.0的同步建模技術的優越性。
圖 18 同步建模技術應用
8)模型動態截面查看
利用NX 8.0還可以直接動態查看模型截面，在截面的拖動過程中，表現十分順暢，模型的截面狀態也可以清晰地進行顯示。
圖 19 模型動態截面
9)工程圖生成
工程圖是設計模型銜接生產制造的一個重要環節，對于復雜模型，工程圖的生成可能會導致卡機、停滯等現象的產生。然而e-works測試人員在ThinkStation S30工作站平臺上，進行發動機模型工程圖的生成以及移動縮放、尺寸標注、局部放大圖、剖面圖生成等一系列的操作過程時并未發生卡機以及明顯的停滯現象。
圖 20 工程圖生成
圖 21 工程圖截面圖
圖 22 工程圖局部放大圖
就NX8.5平臺的操作感受而言，在載入、渲染、尺寸測量、鏡像生成、草圖及曲面構建、同步建模以及工程圖生成等所有環節，ThinkStation S30給人的感受都非常流暢。這充分展示了ThinkStation S30 強大的性能以及良好的兼容性，e-works評測人員認為，ThinkStation S30能很好的滿足NX平臺設計需求。
2.CATIA V6應用測試
本次采用ThinkStation S30工作站在CATIA V6軟件下進行測試，為了充分展示工作站優勢，將CATIA中的顯示效果調到最精細的設置進行測試，如打開高質量的透明混合處理、邊線及場景的抗鋸齒，這樣在對模型進行操作時會給工作站帶來更大負擔，更能體現其性能，評測選用模型的是發動機氣缸模型。
1)模型載入及顯示
發動機氣缸設計中往往會遇到大型的陣列，模型“體積”會變得碩大，這個時候基本操作可能導致緩慢呆滯，然而本次評測的整個操作過程中，在ThinkStation S30工作站平臺下非常流暢，模型載入速度快，顯示方式切換和渲染效率高，大幅減少了等待時間，而且高質量的畫質設計令人心情愉悅。
圖 23 渲染：含材料著色
圖 24 渲染：線框
2)特征修改
在進行產品變更設計時需要頻繁的在原有模型上進行特征編輯修改，如果硬件性能不高，對于復雜模型每一次參數修改、模型再生都需要漫長的等待，嚴重影響設計人員的設計體驗和效率。然而本次測評中，e-works測試人員在ThinkStation S30工作站平臺進行特征修改時則非常流暢，這樣讓設計人員能在流暢的操作中快速的進行產品設計，成倍的提高工作效率和減少工作時間。
圖 25 草圖編輯
圖 26 修飾特征：倒圓角
3)動態切割
為了方便查看實體模型每個位置的截面，CATIA提供了一個非常便捷的動態切割功能，可以通過拖動動態切割導航圖標實現在實體模型上任意位置任意方向的切割并查看截面。e-works評測人員在體驗該功能時沒有發現任何停滯，完美的發揮出了動態切割功能的便利性。
圖 27 動態切割（一）
圖 28 動態切割（二）
4)拔模分析
現代制造工藝中，很多產品都是由模具制造而成的，因此需要分析模型的拔模情況，滿足制造要求。CATIA也提供了拔模分析功能，通過不同顏色的云圖來直觀的反應出整個實體模型的拔模情況。本次測評中，在ThinkStation S30工作站平臺上對發動機氣缸模型進行拔模分析耗時不到1秒。
圖 29 拔模分析
3.墻體厚度分析
CATIA從V5版本開始增加了厚度分析功能，本次評測也利用該功能進行了三維模型的厚度分析。與拔模分析相同，在ThinkStation S30工作站平臺上耗時不到1秒即完成了整個分析過程，并通過云圖一目了然地顯示具體分析結果。
圖 30 墻體厚度分析
整個測評過程中， ThinkStation S30工作站平臺優秀的性能使得e-works測試人員每一次操作都無比流暢，對模型的參數修改以及模型再生、刷新也非常迅速，完美地實現了CATIA在三維建模上的各項功能。
五、總結
本次評測，e-works評測人員測試了三款基準軟件和兩款應用軟件，從整體測試結可知，ThinkStation S30有非常好的性能，而且在使用體驗上感覺非常好。基準測試中測試了ThinkStation S30整機性能，也包括處理器計算性能、顯卡性能、存儲性能以及系統各部件之間的數據傳輸性能，測試結果表明，ThinkStation S30的硬件搭配非常好，并不存在明顯的性能瓶頸。同時，在NX 8.5和Catia V6軟件測試中，e-works評測人員感受了ThinkStation S30在復雜設計條件中良好的應用體驗。ThinkStation S30作為目前工作站市場上比較主流的產品，也一直都受到專業設計用戶的親睞。
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本文標題：聯想ThinkStation S30圖形工作站評測報告
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