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Stations
de travail
Nouvelles
Quadro
professionnels
pour répondre
aux besoins métier
Les bons
outils pour les
Solutions
professionnelles
d’entreprise
Accélérez
votre créativité
au service
de votre métier
Des performances
en hausse
IDEAL
POUR
PREVAIL
UTILISATION
Audio & vidéo milieu de
gamme
™
PERFORMANCES
PROFESSIONNELLES
Stockage
soutenu
Meilleure fiabilité
Prise en charge de plusieurs
systèmes d’exploitation
Lancement rapide des
applications
CARACTERISTIQUES PRODUIT
Capacités : 120Go, 240Go, 480Go
Endurance élevée : certifié 3000 cycles pour s’adapter à des
charges de travail variées
Démarrage et chargement plus rapide des applications
Taux de transfert : jusqu’à 550Mo/s en lecture et 520Mo/s en
écriture
IOPS aléatoire : jusqu’à 85 000
5 ans de garantie
REFERENCE PNY
120Go – SSD9SC120GCDA-PB
240Go – SSD9SC240GCDA-PB
480Go – SSD9SC480GCDA-PB
Capacités : 120Go, 240Go, 480Go
PREVAIL ELITE
™
ENDURANCE ET
FIABILITE ULTIMES
Stockage
extrême
Audio/vidéo intensif, station
de travail, serveurs et
centres de données
Endurance : Prevail Elite – Certifié 10 000 cycles - Durée de vie et
fiabilité de niveau entreprise pouvant multiplier par 10 la durée de vie
du lecteur.
Fiabilité professionnelle
Solution de stockage concue pour moins de latence, un démarrage
plus rapide du système et des applications.
Endurance et performances
dignes des meilleurs
serveurs et centres de
données
Taux de transfert : jusqu’à 550Mo/s en lecture et 520Mo/s en
écriture
IOPS aléatoire : jusqu’à 85 000
5 ans de garantie
120Go – SSD9SC120GEDA-PB
240Go – SSD9SC240GEDA-PB
480Go – SSD9SC480GEDA-PB
Bienvenue
dans ce TechGuide
PC Expert !
ÉDITORIAL
Cher lecteur,
PNY, leader sur le marché informatique au niveau
mondial depuis plus de 30 ans, n’a cessé de faire
évoluer son offre en tant que fabricant et distributeur
de solutions mémoires, graphiques et périphériques,
en proposant des produits innovants et fabriqués selon les critères de qualité les plus exigeants.
Les solutions PNY s’adressent tant au grand public qu’au professionnel, dans des domaines aussi
variés que la photographie, le jeu, la conception graphique, le design 3D ou la mobilité.
SOMMAIRE
4 Les nouvelles cartes
NVIDIA Quadro
de PNY
6 NVIDIA et PNY
Un partenariat
au service des besoins
d’entreprise
8Le marché
des Workstations
10Les GPU Quadro et
leurs fonctionnalités
avancées
12Les solutions
Quadro au cœur des
planétariums les plus
sophistiqués
14Les nouvelles Quadro
à l’épreuve
des Benchmarks
Au travers de ce Tech Guide, vous découvrirez des
solutions complètes qui dynamiseront votre
offre. En choisissant les produits PNY, vous faites le
choix d’un fournisseur reconnu mondialement dont la
priorité est de vous apporter un service de proximité
et de vous accompagner dans le développement de
votre activité.
Jérôme Bélan
CEO PNY
PC EXPERT / PNY
3 TECHGUIDE
Les nouvelles
cartes
NVIDIA
Quadro
de PNY
Avec davantage de mémoire
embarquée, des rendus plus rapides et
plus précis, des performances boostées
et une capacité à gérer davantage
d’écrans, la nouvelle gamme Quadro
prend les devants. Conçues pour une
fiabilité extrême et les besoins professionnels,
toutes ces cartes sont garanties trois ans..
À l’heure où la 3D Relief et l’ultra-haute définition 4K imposent une
pression toujours plus lourde sur les performances d’affichage des
logiciels de CAO, de création graphique et de montage vidéo, il est
essentiel d’adapter les technologies à ces nouvelles charges et aux
besoins de productivité croissants des créatifs et industriels.
L
es cartes Quadro sont bien davantage que
des cartes graphiques. Ce sont des solutions professionnelles. Elles sont conçues
comme un tout pensé, assemblé et fabriqué
pour répondre aux exigences des métiers
de la CAO, de la simulation, de l’imagerie médicale
et scientifique, du cinéma et des arts graphiques. Ici,
GPU, carte graphique, pilotes, SDK et logiciels forment un ensemble testé et certifié pour fonctionner
de concert de façon optimale et fiable.
C’est pourquoi NVIDIA s’est associé à PNY pour
produire en exclusivité (pour l’Europe et les ÉtatsUnis), les solutions Quadro. Ce fort partenariat permet une meilleure intégration des composantes logicielles et matérielles. Il permet également de certifier
les cartes sur les principaux progiciels du marché
tout en simplifiant la tâche des éditeurs de logiciels
qui peuvent optimiser leur code pour un seul modèle
avec l’assurance de performances stables et prédictibles.
Des cartes pour les pros
Une gamme Next Gen
Pour tout utilisateur professionnel, les performances
insuffisantes, les crashs et instabilités, les artéfacts
inattendus dans le rendu et les incompatibilités logicielles ont un impact direct sur leur productivité, la
qualité de leur travail, et le respect de leurs deadlines.
TECHGUIDE
4 PC EXPERT / PNY
PNY et NVIDIA introduisent, en cette fin d’année, la
nouvelle génération de cartes professionnelles Quadro qui procure environ 40 % de performance supplémentaire et double la capacité des jeux de données
à traiter – pour le même prix. La nouvelle gamme
La nouvelle gamme PNY « NVIDIA Quadro »
NVIDIA Quadro K420
Cette carte « low profile »
d’entrée de gamme, servie par
son format compact et sa faible
consommation électrique (41 W
suffisent à l’alimenter), est
essentiellement destinée aux
terminaux de visualisation. Dotée
de 1 Go de mémoire GDDR3,
d’un GPU 400 MHz à 192 cœurs
CUDA, elle propose une sortie
DisplayPort 1.2 et une sortie DVI.
NVIDIA Quadro K620
Autre carte d’entrée de gamme,
cette K620 « Low Profile » est
adaptée aux mini-stations
principalement utilisés comme
stations de visualisation ou
comme stations secondaires de
montage vidéo. Elle possède 2 Go
de mémoire GDDR3 et s’appuie
sur un GPU à 384 cœurs CUDA.
Elle aussi possède une sortie
DisplayPort 1.2 et une sortie DVI.
NIVIDIA
Quadro K2200
Avec la K2200 on entre dans le vif
du sujet. Voilà un modèle milieu
de gamme, bien adapté à l’édition
vidéo et à l’animation 3D, qui
s’appuie sur un GPU d’architecture
Maxwell pour une consommation
électrique mesurée (puissance
requise de 68 W) malgré ses 640
cœurs CUDA. Elle embarque 4 Go
de mémoire GGDR5 avec une
bande passante de 80 Go/s. On
peut directement y connecter trois
moniteurs indépendants grâce
à ses deux sorties DisplayPort
1.2 et sa sortie DVI. C’est la carte
idéale pour tous les besoins
traditionnels en matière de 3D et
de modélisation.
NIVIDIA
Quadro K4200
Avec la K4200 débute le
haut de gamme des solutions
professionnelles. Destinée à
la CAO, au design, à l’imagerie
médicale, au broadcasting,
à l’animation 3D, cette carte
intègre 4 Go de mémoire
GDDR5. C’est aussi le premier
modèle « mono-slot » du marché
capable d’accéder à toutes
les fonctionnalités avancées
de gestion stéréoscopique,
de broadcasting (SDI) et de
synchronisation (Quadro Sync),
le tout à moindre coût.
NIVIDIA
Quadro K5200
La K5200 est promise à un bel
avenir. Avec ses 2 304 cœurs
CUDA, ses 8 Go de mémoire
GDDR5 embarquée, sa bande
passante de 192 Go/s, ce modèle
propose toute une panoplie de solutions allant de
modèles simples et économiques orientés visualisation à basse consommation, aux modèles offrant une
puissance extrême et sans équivalent sur le marché
pour satisfaire les nouveaux besoins imposés par
l’ultra-haute définition et le Big Data notamment.
Dénominateurs communs
répond à tous les besoins
avancés en matière de recherche,
vidéo, modélisation et simulation
et procure un gain de puissance
remarquable par rapport à
l’ancienne génération K5000.
Aussi variés et complémentaires soient-ils, ces différents modèles possèdent des points communs fondamentaux. Tous permettent, avec un seul GPU, de
gérer jusqu’à 4 écrans indépendants (en profitant du
montage en série « daisy chain » du DisplayPort 1.2) et
NIVIDIA
Quadro K6000
Lancée plus tôt cette année,
la solution Quadro K6000
demeure le fleuron de la gamme.
Avec ses 2 880 cœurs CUDA, ce
monstre de puissance se destine
essentiellement à l’imagerie
médicale et aux calculs
scientifiques en double précision,
autant d’applications qui ont
réellement besoin des 12 Go de
mémoire GDDR5 embarquée et
des 288 Go/s de bande passante !
offrent des résolutions de 3 840 x 2 160 pixels à 60 Hz
ou 4 096 x 2160 pixels à 48 Hz. Tous supportent la plateforme de calculs parallèles CUDA et son modèle de
programmation. Tous proposent une compatibilité
certifiée avec les standards professionnels OpenGL,
DirectX, OpenCL et DirectCompute. Tous disposent
de NVIDIA nView Workspace Manager pour agencer de façon intuitive les fenêtres entre les multiples
écrans reliés à la carte. Et tous intègrent des fonctions
d’administration avancées avec notamment la possibilité de configurer et surveiller le matériel au travers
de Microsoft WMI et des outils de gestion de parc
informatique.
PC EXPERT / PNY
5 TECHGUIDE
NVIDIA et PNY Un partenariat
au service des besoins d’entreprise
DIA iRay, NVIDIA Sync, NVIDIA CUDA, NVIDIA
Mosaic). En outre, si NVIDIA confie la fabrication de
ses composants grand public à différents fabricants
d’Asie, celle des Quadro est le fruit d’un partenariat
qualitatif avec PNY dans ses usines américaines.
PNY, un siège européen en France
L
a magie des cartes Quadro n’est pas le fruit
du hasard. Elle résulte d’un partenariat
exceptionnel entre deux acteurs majeurs
de l’univers des Workstations et du rendu
graphique professionnel.
NVIDIA, l’inventeur du GPU
Fondé en 1993 en Californie, NVIDIA est considéré
comme l’inventeur du GPU. L’entreprise a largement
contribué à faire du GPU, autrefois dédié à l’accélération graphique, un processeur universel placé au cœur
de révolutions comme le traitement d’images (notamment en médecine), la reconnaissance visuelle, le Machine Learning ou la réalité augmentée. Si NVIDIA
est réputé pour ses accélérateurs GeForce destinés aux
ordinateurs et portables grand public, et très apprécié
des hard core gamers, il est aussi un partenaire d’avenir
pour toutes les entreprises. Avec des solutions comme
son appliance GRID VCA, il installe aujourd’hui ses
GPU au cœur des datacenters et invente les technologies qui permettent désormais d’héberger les Workstations dans le Cloud et d’afficher des rendus exceptionnels sur tous les appareils mobiles. Sa gamme de
GPU Tesla révolutionne l’informatique parallèle et les
calculs scientifiques et anime certains super-computers comme le Titan de Oak Ridge National Labs.
Mais le fabricant est aussi très présent au cœur
des stations de travail. Selon l’institut JPR, NVIDIA
animait 81 % des Workstations fin 2013. Sa gamme
Quadro (dont les processeurs à architecture Kepler
embarquent plus de 7 milliards de transistors) est
certifiée par le plus grand nombre d’ISV et d’éditeurs
qui en exploitent les fonctionnalités originales (NVITECHGUIDE
6 PC EXPERT / PNY
Créé en 1985 aux USA par Gadi Cohen, PNY Technologies est l’un des plus grands fabricants mondiaux
de périphériques pour ordinateurs et pour la mobilité.
Son usine ultra-moderne de 56 000 m2 à Parsippany
dans le New-Jersey (USA) produit des extensions,
cartes et clés mémoire et bien sûr des cartes graphiques
autour des technologies NVIDIA GeForce, NVS et
Quadro. Réputée pour la qualité de fabrication de ses
produits, l’entreprise est devenue le partenaire exclusif
de NVIDIA sur les marchés américains et européens
des Workstations lors de la l’introduction de la toute
première génération de solutions Quadro.
PNY a ouvert sa filiale européenne PNY EMEA
dans la région bordelaise dès 1994, afin de répondre
aux besoins du marché européen. Cette proximité lui
permet aujourd’hui d’établir des liens privilégiés avec
les revendeurs français et d’offrir un support personnalisé et en français aux partenaires ISV et intégrateurs qui embarquent les cartes NVIDIA Quadro de
PNY au cœur de leurs solutions professionnelles.
Parce que qualité rime avec fiabilité
Le concept même de Quadro n’admet aucun compromis sur la qualité de la solution, aussi bien dans
sa partie logicielle que matérielle. Quadro est le fruit
d’un partenariat industriel entre PNY et NVIDIA afin
de s’assurer que tout le processus de sa conception à
sa distribution en passant par sa fabrication respecte
un cahier des charges rigoureux. La « reliability first »
est au cœur des préoccupations de l’engineering, de la
sélection des pièces, composants et matériaux, de la réalisation des pilotes, des tests et bien sûr du support, un
point sur lequel PNY est très attentif avec des équipes
dédiées Quadro basées à son siège social européen de
Bordeaux. Lors de leur fabrication, les cartes Quadro
de PNY sont soumises à des tests intensifs qui vont
jusqu’à vérifier leur tolérance aux chocs, aux vibrations et aux élévations de températures excessives.
Chaque évolution des pilotes Quadro est soumise
à 9 000 heures de tests, mais elle doit aussi passer les
certifications des principaux partenaires ISV à commencer par Adobe, Autodesk, et Dassault Systèmes.
INTERVIEW CROISÉE
Stéphane Quentin de
NVIDIA France,
Laurent Chapoulaud
de PNY Technologies
France
Quelle est la stratégie qui guide la gamme NVIDIA
Quadro ?
SQ : Depuis l’origine, l’idée fondatrice des Quadro
n’est pas d’offrir simplement du hardware mais tout
un environnement cohérent avec notamment une
attention particulière portée sur les interactions entre
le GPU et les logiciels professionnels qui l’exploitent.
Comment se traduit le partenariat entre PNY et
NVIDIA autour des Quadro ?
LC : PNY Technologies est le partenaire exclusif
de NVIDIA pour l’ensemble des cartes QUADRO
additionnelles pour stations de travail, sur l’Europe
et les États-Unis. À ce titre PNY se charge de la
promotion, de la mise sur le marché et du support
avant-vente et après-vente des cartes Quadro et
de l’ensemble de la gamme professionnelle NVIDIA
comprenant également les cartes TESLA pour calcul
haute performance et les cartes GRID pour solutions
graphiques de virtualisation.
Quelles sont les forces de PNY en tant qu’acteur sur
le marché professionnel des stations de travail ?
LC : Des cycles de vie très longs, une garantie de
3 ans avec possibilité d’extensions de garantie, une
prise en charge de toutes les marques de stations de
travail y compris des installations les plus complexes,
des ingénieurs d’applications de terrain dédiés à
Quadro, une certification des procédures de support
logiciel (et de suivi des bugs), l’existence d’options
de remplacement élaborées pour les déploiements
critiques… Clairement, PNY délivre à ses clients
professionnels un niveau de service et d’engagement
sans égal. Ajoutez à cela le support technique gratuit
et un support avant-vente avec assistance à la
configuration du système et vous serez convaincu de
notre engagement indéfectible envers la satisfaction
de nos clients.
Quels sont les atouts phares de la nouvelle gamme
Quadro ?
SQ : Outre les gains de performance, les principaux
bénéfices sont la possibilité de travailler sur des Data
Sets deux fois supérieurs à la précédente génération
et des capacités de calcul plus élevées. Les nouvelles
Quadro permettent également d’accéder à la
virtualisation avec cette idée de disposer de stations
de travail Quadro qui peuvent interagir à distance
avec des PC, Macs et tablettes.
LC : Cela permet de visualiser des modèles 3D
toujours plus complexes et de réaliser des rendus
3D de meilleure qualité dans des temps plus réduits.
Cela dit, la gestion d’un grand nombre d’écrans
en résolution 4K, avec une qualité d’image encore
supérieure, est aussi un atout phare de la nouvelle
gamme.
Qu’est-ce qui fait leur spécifité par rapport aux
cartes GeForce ?
LC : Sur les cartes grand public (GeForce) NVIDIA
fabrique le cœur de la carte (le GPU) et laisse
l’ensemble de ses partenaires (dont PNY) fabriquer
leurs propres cartes autour de ce GPU. D’où les
différences de prix et de qualité entre les différents
partenaires. Les cartes professionnelles QUADRO
sont conçues, fabriquées et testées dans leur
globalité par NVIDIA. Le design complet de la
carte est fait par NVIDIA et chaque composant
est qualifié. Le niveau de qualité qui en résulte est
donc bien supérieur aux cartes grand public leur
permettant ainsi d’être utilisées en environnement
professionnel 7 j/7 24 h/24.
SQ : Il ne faut pas voir les cartes Quadro comme
des cartes graphiques, mais comme des solutions
professionnelles d’entreprise pour résoudre des
problèmes métiers. Elles sont le fruit d’énormément
de ressources d’ingénierie au niveau des pilotes et des
moteurs. L’acte d’achat démarre par une volonté de
trouver la solution idéale pour le logiciel utilisé et les
besoins d’affichage particulier du client.
PC EXPERT / PNY
7 TECHGUIDE
Le marché des Workstations 2014, l’année record
Le marché des stations de travail n’a jamais été aussi florissant. Un
marché qui se démarque fortement de celui plus traditionnel du PC par
les exigences de leurs utilisateurs. Il en résulte des spécificités parfois
encore mal comprises par les directions informatiques et financières…
L
e marché des « Workstations », ou stations
de travail en français, est un marché qui
ne cesse de croître alors même que celui
du PC reste morose malgré une relative
reprise depuis la mise au rebus de Windows XP. Selon l’institut JPR, ce marché a même
rarement été aussi actif. Alors qu’il avait cru en
moyenne de 8 % en 2013, il affiche une croissance
à deux chiffres depuis le début 2014, réalisant des
records au second trimestre. En un trimestre il s’est
ainsi écoulé plus d’un million de Workstations soit
une augmentation de 11,5 % par rapport à l’année
précédente.
Qu’est-ce qu’une Workstation
aujourd’hui ?
La différence entre un PC et une Workstation n’est
pas toujours très claire dans l’esprit des utilisateurs,
d’autant que ces machines partagent des composants similaires. Similaires, certes, mais pas identiques. Car conçues pour des usages professionnels
avancés, elles utilisent des composants plus performants et plus fiables. Leur architecture est pensée et
optimisée pour les logiciels auxquels elles sont destinées. Parce que les workloads confiés aux Workstations les conduisent à fonctionner à plein régime,
souvent 24 h/24, 7 j/7, leur conception s’apparente en
réalité bien davantage aux serveurs qu’aux PC avec
des redondances au niveau des alimentations et du
stockage ainsi qu’une maintenance simplifiée (alimentation plug & play, remplacement des disques
sans outillage).
Les Workstations sont ainsi généralement
construites autour :
- d’un ou deux processeurs de type Intel Xeon, autant pour leur performance que pour leur fiabilité,
- d’une vaste capacité mémoire (souvent avec correction d’erreurs ECC embarquée),
- d’une capacité disque étendue et protégée en RAID,
- et d’une ou plusieurs cartes GPU professionnelles à
l’instar des NVIDIA Quadro.
Plus que tout autre composant, ce GPU est l’élément central qui fait la différence avec sa puissance spécialisée pour les traitements professionnels (OpenGL, OpenCL, CUDA) à la base des
workloads singuliers confiés aux Workstations (simulation, rendu en ray-tracing, imagerie médicale,
traitements vidéos temps réel, etc.).
La productivité,
seule mesure pertinente
Nombre d’entreprises et de DSI mesurent assez mal
l’avantage fondamental des workstations sur des
PC traditionnels. Certaines, sous la pression de leur
contrainte budgétaire, visent les solutions au plus bas
coût d’acquisition en perdant de vue, qu’en matière
d’informatique professionnelle, la seule mesure qui
compte vraiment c’est la productivité. Les utilisateurs
de Workstations, ingénieurs, graphistes, designers,
statisticiens, médecins, animateurs, sont par nature
des employés aux salaires élevés qu’il faut garder toujours opérationnels et productifs. Le coût d’inactivité
de tels collaborateurs – parce que leur ordinateur, leur
principal outil de travail, est en panne ou rame excessivement à chaque traitement de fond – dépasse allègreTECHGUIDE
8 PC EXPERT / PNY
ment les quelques centaines d’euros qui différencient
un PC d’une Workstation.
Il ne s’agit pas ici de s’intéresser au nombre de
calculs vectoriels ou de polygones réalisés par seconde,
mais à quelle vitesse le travail peut être concrètement
réalisé (en tenant compte des aléas de l’électronique) et
avec quelle qualité de rendu au final.
Chaque nouvelle génération de Quadro, animant
chaque nouvelle génération de Workstations, vise
avant tout à améliorer la productivité, en réduisant
les goulets d’étranglement, en accélérant les traitements et en optimisant les workflows afin de satisfaire des deadlines toujours plus serrées.
De l’importance des certifications
Dans un tel contexte, il faut des Workstations – et
par voie de conséquence des GPU – conçues pour
répondre à ces besoins spécifiques. Non seulement
les NVIDIA Quadro sont conçus pour être efficaces
et fiables, mais ils sont surtout calibrés pour produire des résultats prédictibles et d’une qualité
irréprochable sur les applications auxquelles ils le se
destinent (AutoCAD, Maya, 3DS Max, Catia, Solidworks, Adobe CC, etc.). Cela signifie que non seulement ils incorporent des fonctionnalités spécifiques
(Quadro Sync, Quadro Mosaic, profondeur couleur
en 30 bit plutôt que 24, etc.) mais surtout qu’ils sont
testés, paramétrés et au final certifiés pour tirer le
meilleur de plus de 200 applications. Réciproquement, ces logiciels exploitent les spécificités des GPU
Quadro pour optimiser l’exécution de leurs traitements et tirer profit de leurs fonctionnalités avancées.
Déploiement et administration
Les utilisateurs de Workstations sont typiquement
des personnes qui manipulent de l’information critique pour le business de l’entreprise. Qu’il s’agisse
de protéger la sécurité des propriétés intellectuelles
ou de préserver les heures de travail réalisées des
conséquences d’un incident matériel, les Work­
stations doivent être simples à maintenir, administrer et sécuriser. Si la simplicité de maintenance et
la sécurisation dépendent intrinsèquement de la
conception du boîtier (remplacement des alimentations, disques et mémoires sans outillage) et des
technologies annexes embarquées (vPro, Bitlocker,
SecureBoot, etc.), l’administration impose d’avoir
un regard complet sur la machine y compris sur son
étage graphique. Ce qui requiert des outils adéquats.
Seuls les GPU professionnels comme les Quadro
bénéficient du toolkit « NVIDIA Display & GPU
Management » qui permet de configurer, mettre
à jour, analyser et surveiller à distance l’étage graphique d’un parc de Workstations. Au travers de
WMI (Windows Management Instrumentation)
et des outils classiques de surveillance de parc informatique, les administrateurs peuvent analyser
l’état de santé des GPU et des écrans, anticiper les
pannes, recevoir des alertes en cas de surchauffe par
exemple, et analyser les usages afin de vérifier que
des machines ne sont pas excessivement saturées ou
sous utilisées par exemple.
Vers la virtualisation des Workstations
Avec l’intégration des
technologies « GPU passthrough » et « virtualGPU »
de NVIDIA, de plus en plus
d’entreprises s’interrogent sur
l’opportunité de virtualiser
les stations de travail au
sein de serveurs dans les
datacenters. L’objectif n’est
pas de remplacer toutes les
stations de travail physiques,
mais plutôt d’apporter des
solutions complémentaires pour
consolider les équipements les
moins utilisés et concrétiser
de nouveaux scénarios.
Cette virtualisation permet
notamment de conserver les
données les plus sensibles
dans le datacenter et d’éviter
échanges et transferts risqués,
de mieux appréhender les
pics d’activité en jouant sur
l’élasticité des VM, et surtout
de matérialiser toutes sortes
de scénarios mobiles où l’on est
amené à montrer/animer/éditer
des modèles en 3D depuis des
tablettes ou des ordinateurs
nomades.
PC EXPERT / PNY
9 TECHGUIDE
Les GPU Quadro et leurs
fonctionnalités avancées
Pour beaucoup, le GPU est ce circuit magique au cœur des PC qui anime
des mondes virtuels en 3D chaque année un peu plus réalistes. Mais
c’est bien plus que cela… Tellement plus.
I
l est vrai que le rendu des merveilles de la nature
désormais virtuellement retranscrites par les
ordinateurs est de plus en plus bluffant. Que ce
soit la complexité des reflets de l’eau ou des rides
d’un visage, la richesse des effets de lumière, le
mouvement des herbes, des feuillages ou d’une chevelure… Les ordinateurs sont désormais capables
de simuler le réel avec une véracité qui confine à la
perfection.
Fidélité et fiabilité
S’il fallait autrefois, des heures voire des jours entiers
pour afficher de telles représentations virtuelles du
réel, les GPU actuels se révèlent désormais capables
de les générer et de les animer en quasi temps réel
alors même qu’on leur demande désormais de produire des images en 4K stéréoscopique. Si les accélérateurs graphiques grand public n’ont que faire de
la précision d’affichage et se focalisent uniquement
sur la vitesse sans se soucier des artéfacts et approximations qui peuvent en résulter, les GPU professionnels (et les pilotes graphiques qui les contrôlent) se
concentrent à l’inverse sur la précision du rendu et
la fiabilité des résultats obtenus. Pour autant, les performances restent un sujet essentiel, car dépendent
TECHGUIDE
10 PC EXPERT / PNY
d’elles la productivité
des utilisateurs et le
confort d’utilisation de
leur station de travail.
Pouvoir se déplacer
en temps réel dans la
représentation virtuelle
d’un futur bâtiment
ou d’un prototype de
véhicule se révèle aujourd’hui essentiel pour
convaincre les clients
de la pertinence du projet. Pouvoir ajuster en
temps réel les effets de
lumière ou les mouvements de caméra d’une
animation en image
de synthèse pour une
publicité ou un film
simplifie évidemment le travail des graphistes-animateurs, mais améliore aussi la productivité et diminue les coûts en réduisant les délais de production.
Des bêtes de calcul parallèle
Mais aujourd’hui, les GPU ne sont plus uniquement des accélérateurs graphiques. Ils intègrent
des centaines voire des milliers de cœurs pensés
pour le calcul parallèle (là où les CPU classiques se
contentent la plupart du temps de 4 cœurs – le plus
puissant des CPU actuels, l’Intel Xeon E5v3 comptant 18 cœurs). Aujourd’hui, NVIDIA, au travers de
son architecture de calcul parallèle CUDA, maîtrise
la puissance des GPU pour leur faire réaliser des
tâches autres que purement graphiques (l’un des
super-computers les plus puissants de la planète utilise des GPU NVIDIA pour offrir 27 pétaFLOPS de
puissance).
CUDA est notamment disponible sur les GPU
professionnels Quadro et ce modèle de programmation est utilisé par Adobe et d’autres éditeurs pour
accélérer les calculs d’effets spéciaux sur les logiciels
de retouche d’image ou de montage vidéo. Ces technologies permettent surtout d’utiliser le même GPU
pour réaliser le rendu de modèles 3D mais aussi pour
les analyser et les simuler. Un atout considérable à
l’heure du Big Data. CUDA est également au cœur
de l’algorithme de rendu en ray-tracing de NVIDIA,
dénommé iRay, aujourd’hui utilisé par nombre
de logiciels tels que 3DS Max, Maya ou Catia.
En outre, les GPU Quadro supportent aussi
OpenCL (Open Computing Language),
le standard de programmation des systèmes parallèles hétérogènes.
La vidéo aussi requiert
de la performance
Ce serait aussi une erreur de croire que les GPU ne
sont capables que de générer des mondes virtuels. Ils
savent également travailler en temps réel sur les flux
vidéos. Avec l’arrivée de la 4K dans les productions
télévisuelles, et l’utilisation de plus en plus fréquentes
des résolutions 6K ou 8K pour la masterisation cinéma, les besoins de puissance pour manipuler de
tels flux sont désormais critiques. Tous les Quadro
de nouvelle génération embarquent ainsi un encodeur H264 dédié et une accélération matérielle du
rendu de deux flux Blu-ray simultanés (pour du PiP
par exemple).
Les K2200/K4200/K5200 disposent également
d’une technologie « GPUDirect for Video » qui permet au fabriquant de matériels vidéos (notamment
en broadcasting) d’envoyer directement vers le GPU
et de récupérer directement depuis le GPU, un flux
vidéo sans passer par le CPU et la mémoire RAM
centrale des machines. Un atout technique qui évite
d’introduire des délais et latences dans le traitement
des images vidéos.
Fonctions spéciales
pour usages professionnels
Indispensables aux calculs de simulation, à la génération d’images de synthèse et aux traitements des
flux vidéos, les GPU professionnels sont également
indispensables à la gestion des écrans et projections
de grande taille. Ils embarquent en effet des technologies indispensables pour gérer des murs d’écran
(Quadro Mosaic) ou synchroniser à l’image près
des projecteurs pilotés par des machines différentes
(Quadro Sync). C’est l’union de ces deux technologies qui permet d’animer des murs vidéo, des écrans
de plus de 30 mètres dans les stades ou des planétariums numériques.
Jusqu’ici, ces technologies n’étaient accessibles
qu’au haut de gamme. Elles sont aujourd’hui intégrées dès les modèles K4200, ce qui permet notamment, en équipant une seule et même machine de
4 cartes Quadro K4200, de piloter directement un
mur de 16 écrans avec un budget bien plus abordable
que précédemment.
De Kepler à Maxwell
Les Quadro K4200,
K5200 et K6000
s’appuient sur
l’architecture GPU
« Kepler » introduite
dans la précédente
génération. Cette
architecture se
focalisait sur la qualité
du rendu (bindless
texture, antialiasing
FXAA et TXAA),
la performance et
les capacités de
calcul parallèle avec
l’introduction de GPU
Boost (pour adapter
dynamiquement les
fréquences et voltages
des cœurs en fonction
des charges et de la
température) et de
Dynamic Parallelism
(permettant au GPU
d’accélérer les boucles
imbriquées et de gérer
les threads sans passer
par le CPU). Mais avec
ses Quadro K620
et K2200, NVIDIA
commence à insuffler
sa nouvelle architecture
GPU « Maxwell » au
cœur des solutions
professionnelles.
S’appuyant sur
les innovations
introduites dans Kepler,
Maxwell bénéficie
d’un design repensé
des SM (Streaming
Multiprocessor)
qui améliore
drastiquement
l’efficacité énergétique.
Ainsi, la K2200 se
montre sur certains
traitements 80 % à
90 % plus rapide que
l’ancienne K2000 tout
en conservant la même
alimentation mesurée
(moins de 70 W) ! On
peut s’attendre à voir
l’architecture Maxwell
se généraliser à terme
sur toutes les Quadro.
Si ce n’est pas encore
le cas aujourd’hui, c’est
parce que Quadro n’est
pas qu’un GPU, c’est
une solution qui, en
tant que quelle, englobe
tout un écosystème
qui doit être cohérent.
L’introduction de
Maxwell sur le haut
de gamme n’aura
de sens que lorsque
l’écosystème logiciel et
CPU (via l’introduction
des Intel Xeon E5v3 par
exemple) sera arrivé à
maturité.
PC EXPERT / PNY
11 TECHGUIDE
Les solutions Quadro au cœur des
planétariums les plus sophistiqués
La société française RSA-COSMOS fait rêver et voyager à travers
l’univers des millions de spectateurs dans le monde. Ses planétariums
s’appuient sur des compétences uniques, des logiciels exclusifs et la
puissance des solutions NVIDIA Quadro…
Damien Pelisse, Directeur technique de RSA Cosmos, a bien voulu répondre à nos questions et partager son retour d’expérience.
Comment fonctionne votre solution ? Un animateur manipule notre logiciel d’exploration spatiale, SkyExplorer, depuis un terminal déporté pour
prodiguer son enseignement de façon interactive.
Les images sont calculées en temps-réel et projetées
sur un écran hémisphérique. Le public est ainsi immergé dans l’espace.
R
SA Cosmos imagine, crée, conçoit et
réalise des planétariums depuis 30 ans
et a accompagné le tournant numérique
de la fin des années 90 qui a vu les planétariums remplacer leurs salles de projection optique par des salles multimédias imagées par
des simulations 3D temps réel générées par ordinateurs. Fabricant de solutions optiques, numériques,
full dômes 3D, hybrides et portables, RSA Cosmos
sait aujourd’hui répondre à tous types de projets et
équipe plus de 150 planétariums à travers le monde.
La société est notamment le maître d’œuvre du premier planétarium 4D d’Europe, construit en 2011
dans le parc d’attraction Rainbow Magic Land à
Rome. Elle anime également le premier planétarium
3D ouvert en France, à Saint-Étienne. L’entreprise a
créé ses propres outils logiciels de simulation et de
projection 3D (SkyExplorer et DomeManager) pour
répondre aux besoins très spécifiques des planétariums. Elle emploie à son siège en France, près de
Saint-Étienne, des dizaines d’ingénieurs qui développent et enrichissent continuellement ces outils
en partenariat avec l’INRIA, le CNRS, l’Institut de
Physique du Globe de Paris et les Observatoires de
Paris et Marseille.
TECHGUIDE
12 PC EXPERT / PNY
Une telle projection implique-t-elle des
contraintes particulières ? Évidemment, techniquement, l’utilisation d’un écran hémisphérique
change beaucoup de choses. Dans les applications
classiques et les jeux, les développeurs utilisent des
astuces pour cacher des éléments et ne se préoccupent pas des éléments placés hors du champ de
vision du moniteur. Dans une projection à 360° en
permanence, il est plus difficile de tricher et l’univers présenté doit être exempt de défauts dans son
intégralité. SkyExplorer permet de se promener des
confins de la galaxie jusqu’à l’échelle moléculaire,
d’un seul tenant, sans aucun temps de chargement
ni saute d’images. Ce qui nécessite bien évidemment
une puissance de calcul phénoménale et requiert
une qualité de rendu irréprochable.
Comment exploitez-vous les GPU ? Contrairement aux apparences, on est ici dans un univers
très différent du jeu vidéo. On manipule des univers 3D à très très grande échelle (là où les jeux se
confinent à des univers finis et restreints). Une quantité innombrable de manipulations et de calculs sont
directement réalisés dans les cartes graphiques au
lieu du CPU, notamment pour tout ce qui est positionnement en temps réel des objets astronomiques.
Par exemple, dans SkyExplorer, on peut afficher les
quatre cent mille astéroïdes connus à ce jour et ceci
à 60 images/s. En réalisant tous ces calculs au niveau
GPU, on évite les transferts incessants avec le CPU
et les données demeurent au plus près de l’affichage.
Sur SkyExplorer, les GPU
Quadro sont donc utilisés
non seulement pour le rendu
des images mais aussi pour
tous les calculs scientifiques.
On utilise également les « shaders » GPU pour calculer
des modèles de terrain très
détaillés avec des simulations
atmosphériques et de lumières
réalistes.
Quelles fonctionnalités
des cartes Quadro sont
essentielles à votre solution ? Nous utilisons une
fonctionnalité extrêmement
particulière des cartes NVIDIA Quadro : c’est l’extension NVIDIA Sync qui
permet de synchroniser à l’image près (grâce à du
frame lock) les différents projecteurs. Il faut bien
comprendre que pour générer une image hémisphérique de plus de 25 mètres de diamètre, il est
impossible d’utiliser un seul projecteur. Pour couvrir l’intégralité du dôme, on utilise donc plusieurs
vidéo-projecteurs (jusqu’à 8) reliés à plusieurs
générateurs d’images (jusqu’à 24) qui doivent impérativement fonctionner de manière totalement
synchrone pour proposer une image cohérente sur
toute la surface du dôme. Toutes les images générées indépendamment par les différentes machines
génératrices d’images (machines comportant, chacune, plusieurs cartes Quadro) peuvent ainsi être
envoyées simultanément aux vidéo-projecteurs. En
quelque sorte, ce mécanisme original permet de
synchroniser tous les GPU bien qu’ils soient hébergés sur des machines séparées et différentes.
Quels types de solutions Quadro utilisezvous ? Jusqu’ici nous utilisions des cartes Quadro
5000. Nous sommes actuellement en train de qualifier les nouvelles cartes Quadro 5200 qui s’intégreront rapidement à nos machines génératrices
d’images.
Qu’attendez-vous de la nouvelle génération
de cartes Quadro ? L’arrivée de ces nouvelles
cartes est un enjeu capital. Le logiciel SkyExplorer
évolue au gré des découvertes scientifiques et de
l’incorporation de nouvelles données toujours plus
précises et détaillées. On a donc besoin de toujours
plus de puissance pour offrir des simulations sans
cesse plus réalistes. La quantité de mémoire doublée au sein des nouvelles Quadro est, en ce sens, un
autre atout important pour nous. Avec les gains de
performance des cartes Quadro 5200, on va désormais pouvoir passer à seulement deux machines par
projecteur 4K ce qui contribuera non seulement à
réduire les frais de maintenance mais aussi les coûts
d’acquisition.
Vous ouvrent-elles d’autres opportunités ?
La fonction de synchronisation indispensable à la
projection hémisphérique est désormais disponible
dès les modèles Quadro 4200. Cela va nous permettre, pour les applications et les planétariums qui
ont besoin de moins de puissance, de proposer des
solutions plus accessibles. Il en résulte un avantage
compétitif important. Car le marché mondial des
planétariums numériques est extrêmement concurrentiel. Le logiciel est ce qui fait notre force et notre
spécificité, mais nous avons besoin de cartes performantes et de les exploiter au mieux pour proposer
les meilleures images et se démarquer de la concurrence, tout en étant capables de proposer des configurations adaptées au mieux aux besoins et aux
budgets des prospects et clients.
Qu’est-ce qui démarque ces solutions Quadro
des autres cartes graphiques à vos yeux ?
Ces solutions professionnelles se démarquent par
deux qualités essentielles : la pérennité des technologies et la fiabilité. Pouvoir travailler directement avec
PNY est aussi un gros atout pour notre entreprise.
Grâce à eux, on peut aisément qualifier les nouvelles
cartes dès leur disponibilité. On peut aussi à travers
eux s’adresser directement à NVIDIA et obtenir des
retours rapides et concrets sur les problèmes rencontrés. C’est important pour nous cette proximité. Et
c’est aussi un gros avantage de ces cartes professionnelles : on a accès à un support de qualité et à notre
écoute.
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13 TECHGUIDE
Les nouvelles Quadro
à l’épreuve
des Benchmarks
l
Plus de performance pour mieux appréhender les nouveaux workloads. Telle est la
promesse des nouvelles cartes Quadro. Mais
comment les innovations de cette nouvelle génération se traduisent elles concrètement ? Réponses avec
quelques benchmarks à l’appui… Le gain de performances demeure la principale motivation à la modernisation des machines et au remplacement des cartes
graphiques. Si les performances sont intrinsèquement
liées aux évolutions de l’architecture des GPU, elles
dépendent également d’autres facteurs tels que la
mémoire utilisée, la bande passante allouable entre le
GPU et la mémoire, la qualité des pilotes graphiques,
les accélérations matérielles incorporées au cœur du
GPU ou de la carte. Elles dépendent aussi fortement de
la qualité des SDK fournis par NVIDIA et de la capacité des éditeurs à les adopter pour optimiser le code
de leur logiciel afin qu’ils exploitent les différentes
accélérations et optimisations spécifiques au GPU.
Autrement dit, si les performances théoriques des
nouveaux GPU demeurent une mesure intéressante,
rien ne reflète mieux les gains en matière d’expérience
utilisateur que de mesurer les gains réels obtenus sur
les applications elles-mêmes ; aujourd’hui, celles d’éditeurs comme Autodesk (3DS Max, Maya, AutoCAD),
Dassault System (Catia, SolidWorks).
Davantage de puissance pour une
productivité accrue et un plus grand confort
Évidemment, plus un GPU
dispose de cœurs, de mémoire
graphique dédiée et de bande
passante sur ses bus, plus il est
capable de traiter un nombre
TECHGUIDE
croissant de données. Comparée
à l’ancienne génération de
cartes Quadro (les K600,
K2000, K4000 et K5000), et
pour le même prix, la nouvelle
14 PC EXPERT / PNY
génération de cartes Quadro
propose le double de mémoire
et entre 75 % et 100 % de cœurs
CUDA supplémentaires. Il en
résulte une capacité immédiate
à générer plus rapidement des
scènes plus larges, à traiter
des volumétries deux fois plus
grandes de données, à afficher
en temps-réel avec une meilleure
fluidité des univers 3D toujours
plus complexes. Non seulement
la productivité augmente, mais
les designers, graphistes et
ingénieurs gagnent en confort
d’utilisation sur leurs logiciels
préférés (ici, plus de puissance
se traduit directement par
davantage d’interactivité et de
réactivité).
Gains en pratique
Mais les
accélérations
sont encore
plus spectaculaires dès lors
que les logiciels exploitent
spécifiquement les
fonctionnalités des nouvelles
Quadro. Par exemple, la Quadro
K4200 affiche un gain de 80 %
sur le benchmark Arion par
rapport à la génération K4000.
80 % c’est aussi le gain de temps
pour générer une scène en
« iRay » sous 3DS Max et Maya.
De même, la solution K5200 se
montre 44 % plus rapide pour
générer un rendu sous 3DS
Max et 36 % plus véloce pour
appliquer des effets sur des flux
vidéos 4K sous Adobe Premiere
Pro CC 2014 que la précédente
génération K5000.
Face à la concurrence
Sur le marché des cartes accélératrices à moins de 500 euros,
la Quadro K2200 s’affirme comme la nouvelle référence pour
tous les traitements de modélisation et d’animation d’images
de synthèse. Même la Quadro K620 permet aujourd’hui de
modéliser des objets complexes sous SolidWorks avec une
interactivité maximale tant ses performances sont en progrès
par rapport à l’ancienne génération.
Sur le marché des cartes hautes
performances, les nouvelles K4200,
K5200 et K6000 se montrent
largement plus véloces que leurs
concurrentes (avec un gain moyen
d’environ 40 %) aussi bien sur les
rendus 3D que sur la manipulation de
flux vidéo en ultra-haute définition.
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