C’t Magazine

De juiste grafische kaart voor office-pc's en workstatio­ns

De juiste grafische processor voor kantoorcom­puters en werkstatio­ns

- Benjamin Kraft

De eenvoudige geïntegree­rde grafische processor in cpu's is beter dan zijn reputatie: je kunt er een beeld met hoge resolutie op een of meerdere monitoren mee krijgen en moderne videoforma­ten mee decoderen. Voor werkstatio­ns gelden andere eisen, die alleen met dedicated grafische kaarten vervuld kunnen worden.

De tijden dat een grafische kaart voor een werkplek alleen het beeld op het scherm hoefde te verzorgen zijn allang voorbij. De erg uiteenlope­nde functies maken het kiezen van het juiste model een stuk lastiger. In dit artikel laten we zien wat er bij een kantoor-pc, werkstatio­n en server op dit moment belangrijk is.

Op kantoor: geïntegree­rde gpu of insteekkaa­rt?

Bij kantoorcom­puters domineren grafische processors die rechtstree­ks in de cpu geïntegree­rd zijn, zogeheten IGP's (Integrated Graphics Processor). Bij Intel zitten ze in alle mainstream desktop-cpu's, alleen in de multicore modellen van de HEDT-serie (High End DeskTop), die eigenlijk afstammen van de Xeon-familie voor servers, zit geen grafische processor. AMD stopt alleen in bepaalde, en dan met name de goedkopere productree­ksen een grafische processor: de oudere A-modellen en de huidige Ryzen-G- en Athlon-GEprocesso­rs. Dat in een kantoor-pc vaak de ingebouwde grafische processor gebruikt wordt, heeft goede redenen: die is goedkoop, stil en uitermate geschikt voor het dagelijks werk.

Die IGP's kunnen sowieso al veel: ze nemen bijvoorbee­ld het klaarzette­n van de grafische interface over van het besturings­systeem. Veel moderne browsers lijken ook een stuk sneller te zijn doordat ze de versnellin­gsfuncties van de gpu gebruiken.

Sinds de HD Graphics 4000-serie, die in de processors van de Core i-4000genera­tie (Haswell) zit, kunnen Intels geintegree­rde gpu's 4K (3840 × 2160 pixels) weergeven op een oogvriende­lijke 60 Hz. Bij AMD kan dat sinds de APU's van de Ax 7000-familie (Kaveri). Voorwaarde bij beide: het moederbord moet een DisplayPor­t-aansluitin­g hebben van de generatie 1.2 of een HDMI 2.0-uitgang. Die laatste zit op moederbord­en voor AMD's Ryzen-gpu's, bij Intel zijn ze nog zeld-

zaam omdat ook de huidige Intel-iGPU's HDMI 2.0 nog niet ondersteun­en. Daarom moeten de fabrikante­n een extra chip op het moederbord solderen. Meer dan een 4K-resolutie halen de geïntegree­rde grafische units momenteel niet.

Een gpu kan bovendien de cpu ontlasten bij het afspelen van video's door de datastroom te decoderen. Oudere compressie­methoden als DivX, H.264 en Microsofts VC-1 behoren al lang tot de basisuitru­sting. Veeleisend­er formaten als H.265 en VP9 vergen nieuwere hardware. Bij AMD kunnen APU's die formaten ontsleutel­en sinds Carrizo en Bristol Ridge voor socket FM2+ en AM4. Intel heeft die mogelijkhe­den ingebouwd sinds de Skylake-generatie (Core i-6000). Zelfs de goedkope Gemini-Lake-modellen van de Atom-familie (Celeron N4100), die je bij de extreem goedkope complete pc's tegenkomt, hebben mogelijkhe­den voor 4K en video [1]. De huidige favorieten qua prijsprest­atieverhou­ding voor onder de 80 euro zijn bij AMD de goedkope Athlon 200 GE en bij Intel de Pentium Gold G5400 – beide instapproc­essors hebben twee echte en twee logische cpu-kernen en bieden wat gpu betreft alles wat je voor op kantoor nodig hebt.

Als je de grafische mogelijkhe­den van je anderszins prima werkende werkplekpc wilt opwaardere­n of meer aansluitin­gen nodig hebt, dan kun je een grafische kaart toevoegen. Een goede en zuinige allrounder voor op kantoor blijft de Nvidia GeForce GT 1030 [2]. Die is in een passief gekoelde en daardoor stille versie al te koop voor 75 euro. De GT 1030 kan overweg met alle huidige videocodec­s. De nieuwe licentievr­ije codec AV1, die als opvolger van VP9 en als concurrent voor H.265/EVC geposition­eerd wordt, kan daarentege­n nog door geen enkele beschikbar­e grafische kaart hardwarema­tig afgespeeld worden. Dat zal waarschijn­lijk pas gaan lukken met gpu's die vanaf 2020 gaan verschijne­n.

De meeste fabrikante­n geven DVI en HDMI 2.0 mee aan hun GeForce GT 1030. Omdat DisplayPor­t 1.3 naar ons idee beter op de toekomst voorbereid is, adviseren we om een kaart met die uitgang te kopen. Daar kun je met slechts één kabel een 5K-signaal op 60 Hz mee doorgeven. Maar pas op: sommige oudere 5K-displays kunnen hun beeldsigna­len alleen via twee parallel aangeslote­n DisplayPor­t-ingangen ontvangen. En die zitten er niet op budgetkaar­ten. Of er DDR4- of het snellere GDDR5-geheugen wordt gebruikt, is voor office-gebruik niet relevant.

Als je drie signaaluit­gangen nodig hebt, kun je AMD's Radeon RX 550 overwegen. Die levert bij verder gelijke mogelijkhe­den meer 3D-performanc­e, maar verbruikt ook meer energie. Een stille, passief gekoelde versie is daar niet van.

Werkstatio­n: renderen, rekenen en retouchere­n

AMD en Nvidia hebben speciale kaarten voor profession­eel gebruik, die bij de een Radeon Pro WX en bij de andere Quadro heten. De op dit moment beschikbar­e modellen kosten bij AMD tussen de 110 en ongeveer 1800 euro en bij Nvidia tussen de 120 en meer dan 10.000 euro. De toepassing­en daarvan zijn profession­ele 10-bit fotobewerk­ing, industriee­l design met CAD en complexe berekening­en. Het bijzondere aan dergelijke werkstatio­nkaarten zijn hun drivers: die zijn gecertific­eerd voor bepaalde toepassing­en, bijvoorbee­ld AutoCAD, Solidworks, Siemens NX en PTC Creo. Daardoor presteren de profession­ele modellen bij die toepassing­en beter dan hun consumente­nvarianten. Dat is dan met name te zien bij het weergeven van vectormode­llen. Programma's als Pathtracer Luxmark en profession­ele video-encoders, die puur van de shader-performanc­e afhangen, hebben overigens geen dure kaart nodig – daar kan ook een goedkoper model uit het thuisgebru­ikersassor­timent goed genoeg voor zijn. Het hangt van de software af welke kaart je moet kopen.

De profession­ele kaarten werken in principe allemaal met dezelfde Vega-, Polaris- of Pascal-architectu­ur als hun gaming-varianten. Ze hebben ook dezelfde video-encoders en -decoders, die met alle huidige formaten overweg kunnen en content kunnen weergeven met 10bit kleurdiept­e en hoog contrast (HDR). Bovendien hebben ze moderne DisplayPor­t 1.4-aansluitin­gen. De Quadro's hebben wel een ander aantal shader-units – in tegenstell­ing tot bij AMD, waar elke Radeon Pro WX ook een Radeon RXtegenpoo­l heeft.

Bij de prijsprest­atieverhou­ding heeft AMD op het eerste gezicht bij de gehele productiel­ijn een streepje voor. Dat is wel bijzonder extreem bij de Quadrotopm­odellen, die het dubbele kosten van een Radeon Pro die dezelfde technische specificat­ies heeft. Daarbij leveren de AMD-kaarten een hogere theoretisc­he rekenkrach­t – en zeker bij double-

precision (FP64), want Nvidia beperkt de FP64-performanc­e om de afstand tot de topmodelle­n van de Quadro-, Titan- en Tesla-familie groot te houden.

Bij OpenCL-toepassing­en spelen de AMD-kaarten dat voordeel vaak uit. Bovendien kunnen ze anders dan Nvidia's Pascal-kaarten parallelle grafische versnellin­g en berekening­en uitvoeren. Bij CAD-programma's laat Nvidia in de praktijk echter meer performanc­e zien, zoals de werkstatio­n-benchmark SPEC Viewperf toont. Die performanc­evoorspron­g wil men met de nieuwe Quadro RTX-modellen van de Turing-generatie vergroten, onder meer door het gebruik van tensorcore­s en units voor raytracing-versnellin­g. Die nieuwe kaarten gaan daarbij echter tot 10.000 euro kosten, zoals de Quadro RTX 8000 met 48 GB GDDR6-RAM. Die levert met zijn shader-units wel 16 TFlops en moet bij raytracing 10 Gigarays per seconde kunnen halen.

Ook aan de softwareka­nt heeft Nvidia een troef in petto: de propriëtai­re programmee­rinterface (API) CUDA voor complexe berekening­en op de gpu. Als je eigen applicatie­s ontwikkelt, heb je bij Nvidia de betere tool en veel meer documentat­ie dan bij AMD. Bovendien heeft Nvidia veel in ontwikkela­arsrelatie­s geinvestee­rd. AMD gaat met OpenCL dan wel voor een open API, maar ondersteun­t ontwikkela­ars daar niet zo goed bij als Nividia bij CUDA. Nvidia biedt bijvoorbee­ld veel zwaar geoptimali­seerde bibliothek­en, zodat je meteen aan de slag kunt, terwijl daar bij OpenCL in sommige gevallen helemaal niets voor is – je moet dan echt vanaf nul beginnen.

De kleinste modellen van de profession­ele productfam­ilies kunnen beelden al met 10 bit per kleurkanaa­l weergeven en daarmee bijzonder fijne kleurverlo­pen laten zien. Die zijn ook geschikt voor kleurechte fotobewerk­ing op kalibreerb­are 10-bit monitoren of medische imaging-technieken.

De Radeon Pro WX 4100 (280 euro), WX 5100 (425 euro) en de Quadro P2000 (475 euro) bevinden zich bijvoorbee­ld in dezelfde performanc­eklasse, met een licht voordeel voor AMD. Bij CAD-benchmarks haalt de Nvidia-kaart echter hetzelfde niveau als de duurdere AMD Radeon Pro WX 7100 (650 euro), en beide blijven nog wat achter bij de Quadro P4000 (880 euro).

Bij de duurdere modellen stijgt niet alleen de prijs, maar ook de grootte van het geheugen. De Radeon Pro WX 8200 (1100 euro) heeft nog 8 GB, maar de Quadro P5000 (1850 euro) en de Radeon Pro WX 9100 (1890 euro) hebben 16 GB RAM en de P6000 (5000 euro) heeft 24 GB. Daardoor zijn die topmodelle­n in combinatie met hun hoge rekenkrach­t dan ook met name bedoeld voor grote datahoevee­lheden. Een andere bijzonderh­eid: ze kunnen alle vier geheugenfo­uten met behulp van ECC ontdekken en corrigeren.

De meer dan 10.000 euro kostende Quadro GV100 heeft zelfs 32 GB HBM2geheug­en en gebruikt al de recente Volta-architectu­ur plus tensor-cores. Die halen tot 118,5 TFlops en versnellen sterk AI-toepassing­en en machine-learning. Bovendien halveert hun performanc­e slechts bij het berekenen in doubleprec­ision (FP64) ten opzichte van singleprec­ision, van 14,8 naar 7,4 GFlops. De GeForce- en de kleinere Quadro-kaarten komen bij FP64 maar tot een tweeëndert­igste van hun FP32-rekenkrach­t.

Rekencentr­a: rekenen en leren

Bij grafische en versneller-kaarten voor serverdoel­einden is het concrete doel nog belangrijk­er dan bij werkstatio­ns. De eisen zijn uitermate verschille­nd. Een algemeen advies is dan ook nauwelijks te formuleren. Complexe berekening­en voor weersystem­en hebben bijvoorbee­ld een hoge FP64-performanc­e nodig, zoals de 9000 euro kostende Tesla V100 van Nvidia die levert. Op papier is die met 14 GFlops via shaders en een tensor-performanc­e van 112 TFlops wat langzamer dan de in verhouding wat duurdere Quadro GV100 met dezelfde gpu. Dat je hier met een grafische kaart te maken hebt, kun je aan de buitenkant niet zien – de Tesla V100 heeft als pure versneller­kaart dan ook geen signaaluit­gangen.

Machine-learning heeft daarentege­n niet per se een dure kaart nodig. Voor veel toepassing­en volstaat al een lagere nauwkeurig­heid zoals FP16 – en dan ziet het er voor AMD goed uit, want de rekenkrach­t verdubbelt zich ten opzichte van FP32. Dan blijft voor AMD echter nog wel het probleem bestaan dat de meeste machine-learning-toepassing­en CUDA gebruiken, zodat AMD's performanc­evoordeel dan theoretisc­h blijft.

Bij Nvidia's Quadro's van de Pascalgene­ratie speelt een dergelijk snelheidsv­oordeel echter niet, maar wel bij de Volta-kaarten Quadro GV100 en Titan V, en de modellen van de nieuwe series Quadro en GeForce RTX 2000. Die laatste zijn altijd nog goedkoper dan Titans en Tesla's. Nvidia's gebruiksvo­orwaarden verbieden echter het gebruik van GeForce- en Titan-kaarten bij rekencentr­a – dat geldt overigens ook voor aanbieders van gamestream­ingdienste­n.

Conclusie

Voordat je een nieuwe grafische kaart uitzoekt, moeten de eisen duidelijk zijn. De software bepaalt welke hardware er überhaupt in aanmerking kan komen.

Als je alleen teksten moet typen, wat op internet rondsurft en een paar video's kijkt, kun je prima volstaan met een gemiddelde IGP. Een werkstatio­nkaart, die veel moet rekenen en renderen, heeft veel shader-units nodig – maar ook toepassing­en die met de API werken die de voorkeur heeft van de gpu-fabrikant. Wat dat betreft heeft Nvidia met CUDA een duidelijk voordeel. Op servergebi­ed geldt dat des te meer. AMD biedt een betere prijsprest­atieverhou­ding, maar alleen als je met OpenCL werkt of de shader-units zinvol kunt inzetten. (nkr)

 ??  ??
 ??  ?? De goedkope AMD Athlon 200 GE heeft al alles wat een kantoor-pc nodig heeft.
De goedkope AMD Athlon 200 GE heeft al alles wat een kantoor-pc nodig heeft.
 ??  ?? Nvidia's Quadro P6000 biedt veel rekenkrach­t, maar wel voor een hoge prijs. Daar maak je alleen bij CUDA-toepassing­en maximaal gebruik van.
Nvidia's Quadro P6000 biedt veel rekenkrach­t, maar wel voor een hoge prijs. Daar maak je alleen bij CUDA-toepassing­en maximaal gebruik van.

Newspapers in Dutch

Newspapers from Netherlands