一、评测背景

随着企业信息化程度的提高，企业越来越注重产品的设计开发能力。图形工作站作为工业设计必不可少的硬件设备，其性能和档次很大程度上决定着制造业企业的工作效率和设计水平。

图形工作站要求有三维动画、数据可视化处理乃至CAD、CAE、CAM的图形处理能力，这些都要求工作站具有很强的图形处理能力。评测是了解工作站性能最直接的方式，也是用户最乐于接受的一种方式。

Z400系列图形工作站作为一款入门级的产品，能一定程度上帮助企业提高其设计能力。通过本次评测，可以充分的了解Z400图形工作站的性能特点。

评测的手法有许多种，最常见的是直接使用通用测试软件（如SPECviewperf系列）进行测试，得出一个性能参数。这种方式简便易行，但数据是基于一个通用标准得出的，并不能说明在特定使用环境中的状况。

e-works作为制造业信息化的专业门户，对制造业信息化有比较深刻的了解，为全面了解惠普Z400在性能，e-works评测小组第一时间内从应用的角度全面对该款图形工作站进行了整机性能评测：

基准测试：我们可以大致了解HP Z400图形工作站的基本性能；

应用评测：通过使用CAD三维软件长时间、高强度模拟实际的工业设计环境，来评估Z400图形工作站在不同三维平台上的性能表现。

目的是：通过对Z400图形工作的基准评测与应用评测来综合分析Z400图形工作站的特性。同时，图形工作站用户可根据我们的测试结果，衡量自身应用需求来选择合适的专业级图形工作站产品。e-works将公正、公平、客观地为用户提供如实、可靠的数据。

二、参评设备简介

1.HP Z400简介

HP Z400的外部采用全新的拉丝铝质外壳，内部虽未采用免工具、模块化和无线缆的设计，但是内部走线十分规范，能够明显感觉到惠普产品的精细做工。规范合理的布线系统能够提高工作站运行稳定性和可靠性，以及用户升级、维护的便利性。

HP Z400基于四核处理器，支持全新的英特尔QuickPath技术，可以在任何应用环境中提供最出色的输入/输出（I/O）性能。

图 1：惠普Z400图形工作站

表 1惠普 Z400图形工作站主要硬件配置

2.体验评价

惠普Z400图形工作站作为一款入门级的工作站在整体表现上是非常出色的。

首先从外观来看，具有质感的银灰色外壳使得整个图形工作站有沉稳感和重量感。前置面板上拥有丰富的接口，开机键、USB接口、音频接口、麦克风接口等整齐的排列在风栅的一侧。用手放置在机箱前面。可以明显的感觉到有风力吸入的感觉，证明惠普Z400图形工作站拥有良好的散热通风能力。

测试人员接下来打开机箱盖板，观察内部结构。虽然内部没有使用模块化的结构，但是内部走线十分规范，在硬盘处，还有一个绿色的横杆，这个横杠的主要作用应该是顶住机箱盖，方便盖板打开，还能避免盖板在机器运行过程中的震动。

测试人员关闭机箱盖板后准备开机，运行系统进行测试。进入系统,HP Z400提供了一些实用的小工具。最有用的一个就是HP Performance Advisor软件，利用该软件可以轻松的识别现有的一些硬件，并且还能在该软件中找到例如显卡、声卡等硬件设备的推荐驱动。因为驱动的正确与否可以极大的影响到图形工作站的工作效率，拥有这种工具后，可以方便快捷的使惠普Z400图形工作站的设备性能发挥到最佳境地。

图 2：HP Performance Advisor

在整个测试过程中，惠普Z400图形工作站未出现任何异常，显示出该机型的稳定性；主要部件的温度均在合理范围内，显示出该机型强大的散热能力。所测模型，均能顺利流畅的完成。

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3.核心硬件介绍

图 3：惠普Z400图形工作站硬件结构图

1)CPU

惠普Z400图形工作站搭配的是英特尔新一代基于Nehalem架构的至强W3520处理器，该处理器在架构上较之前处理器有很大不同。最大的亮点便在于处理器内部集成了内存控制器，实现该架构的基础为英特尔的快速通道互联技术(QPI)。该处理器的QPI总线传输速率达到最大4.8GT/s。

2)芯片组

惠普Z400图形工作站采用英特尔X58芯片组，英特尔X58 高速芯片组可通过英特尔QuickPath 互连，以 6.4GT/秒和4.8GT/秒的速度支持最新的 45 纳米英特尔 酷睿i7 处理器家族。此外，此芯片组可提供2个x16 或4个x8 PCI Express* 2.0 显卡支持，并支持 ICH10 和 ICH10R 家用 SKU 上的英特尔高性能固态驱动器。，Intel X58芯片组可以提供25.6GB/S的带宽，实现了与W3520至强处理器及内存之间的完美支持。

3)显卡

惠普Z400图形工作站搭配的是NVIDIA提供的Quadro 600专业显卡，通过领导级CAD和 DCC应用程序认证。Quadro 600 拥有128-bit的显存位宽，显存带宽可以达到25.6GB/S。

Quadro 600 为多款专业软件进行过优化，为如3ds MaxAutoCAD、和SolidWorks等软件提供专业的应用程序的加速。

图 4：Quadro 600显卡

4)内存

惠普Z400图形工作站采用了3根2G的DDR3内存。通过DDR3模组，可提供非常高的可靠性，能够提供一周七天，一天二十四小时不间断的数据密集操作，同时还能有效的降低能耗。

DDR3内存特点:

高传输速率：高达1333MHz的数据传输速率

容量最高可达4GB

1.5V的低电压使DDR3产品比DDR2降低了约20％的功耗

采用新式Fly-by电路架构设计，提高了DDR3的信号传输品质

5)硬盘

Z400图形工作站搭配了两块 7200 转/分的SATA硬盘。SATA的优势便在于支持热插拔 ，而且传输速度快，执行效率高。在很多情况下，系统性能不佳往往受制于的硬盘性能。系统运行的整个过程数据都是在不停的写入或读出。在IDE硬盘相比，SATA硬盘在速度上有这成倍的提高，而且易于安装与连接。两块硬盘的总空间达到了1.25TB，对于在以前图形工作站使用过程中常常遇到的存储空间不足的问题也得到了很好的解决。

6)显示器

本次测试所使用的显示器为惠普ZR22w型号的显示器。该显示器采用CCFL背光技术，动态对比度为3000:1，静态对比度为1000:1，拥有D-Sub（VGA）、DVI-D、Displayport四种常用的视频接口。

图 5：惠普ZR22w显示器

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三、SPECviewperf11

SPECviewperf11是SPEC组织旗下的图形性能测定项目组(SPECgpc)于2010年正式推出的专业图形工作站综合性能评测软件，较之SPECviewperf10，新版本采用了全新GUI图形测试界面，更新了用于测试的viewsets工作集，增加了几款用于测试新款专业级3D应用的程序片段。此外，SPECviewperf11还包含了8个不同测试环节，每个环节都能模拟一款CAD/CAM软件，在某些测试场景中甚至包含了超过6000万个定点数据，能够充分评估参测系统的整机与显卡的OpenGL性能。

表 2 SPECviewperf版本对比

相对SPECviewperf10，SPECviewperf11除了将catia、ensight、maya、proe、sw、tcvis全部更新了最新应用程序片段之外，SPECviewperf11去掉了对3dsmax的测试，增加了lightware，ugnx也被换成了snx，该程序片段选自于西门子NX7，包括13个场景测试，模型顶点数从11万到62万个不等，能非常准确的测试出显卡以及整机对NX应用平台的支持能力。

图 6：SPECviewperf 11

本次测试在1920×1200分辨率模式下运行。对于SPECviewperf10动辄几十上百的高分，SPECviewperf11的测试结果显得极其吝啬，如果是第一次使用SPECviewperf11进行工作站性能测试，评测人员也许会对极低的评测数据产生怀疑，然而这就是真实结果。下表为使用SPECviewperf11测试所得的具体结果

表 3 SPECviewperf11评测成绩

根据e-works评测小组以往的评测经验，要想在SPECviewperf11测试平台中拿高分是非常不易的。这是由于SPECviewperf11采用了全新的GUI测试界面和Viewsets工作集，并增加了几款用于测试的新款专业级3D应用程序片段。较之SPECviewperf10而言，这些新的GUI、工作集和3D应用程序片段都更为复杂。

e-works评测人员曾就工作站硬件性能如何更好的适应三维软件的应用需求的问题，请教过一位资深的三维设计工程师，他认为随着CAD软件的不断推陈出新，其软件平台也在不断增大，功能的不断更新对工作站的性能提出了无止境的需求，即无论工作站性能多高，都无法完全满足CAD设计的需求，这是因为模型可以变得非常之大。SPECviewperf11的推出正是这种表述的一种反映，即日趋庞大的CAD平台，使得SPECviewperf11的测试场景日趋复杂，得分也越发不易。

本次测试结果显示，Z400图形工作站在运行proe-05得分偏低，均未超过10分。其他软件在no-AA模式下的的分较高，可以达到10FPS，在其他模式下运行的成绩均在10FPS以下。从成绩可以看出，Z400图形工作站作为企业入门级的工作站来进行配置，如果需要处理更大、更复杂以及更好效果的模型时，需要选择更高级别的图形工作站来进行模型的处理。

四、应用测试与分析

1.测试软件简介

在本次测试中，测试组采用的是Siemens PLM Software公司推出的NX 7.5。NX是SIEMENS PLM Software 开发的著名的3D工业设计软件。自1990年进入中国以来，已经广泛的应用于汽车、航空、军事、模具等领域并有非常突出的表现：哈飞、奇瑞、海尔等国内行业领先的企业，都是NX长期的用户，由于其强大的功能表现，目前已经成为世界上最为流行的CAD/CAM/CAE软件之一。NX拥有一套应用广泛的集成应用套件，涵盖建模、装配、模拟、制造的全过程，为用户提供了涵盖完整的工业设计、高级的表面处理在内的一套完整的CAD解决方案。

本次测试所使用的NX 7.5是NX系列的最新版本，值得注意的是，在双核以上CPU的情况下，需要手动打开SMP（Symmetric Multi-Processing）模式，该功能在默认安装的情况下是禁止的。打开之后将在布尔运算、轮廓线计算、质量计算等方面有效率提高。本次测试中已打开此选项。

图 7：Siemens PLM Software NX7.5

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2.测试模型介绍

为了能够准确的体现出HP Z400图形工作站在实际设计工作中的表现，e-works特别准备了一个实际的工程车主体模型进行本次测试。该模型大小为1.08G，包含3162个零件，结构复杂，同时具备了几乎所有机械行业能够使用到的图形要素，如透明（玻璃）、管线（油路）、壳体（变速箱）等。对它的测试足以体现一般的机械行业的复杂应用。

图 8：测试模型整体图

图 9：线框模式下的测试模型

需要特别说明的是，在3D CAD设计领域，零件数是说明设计对象规模的一个指标，但它并不能反映出设计对象的复杂程度，因此零件数高并不意味着设计对象对工作站的性能要求就高，设计对象对于工作站性能的要求取决于零件数、模型复杂度、特征数等多方面因素。

例如图10中的座椅，它是本次测试模型中的一个零件，由许多个面拼接而成，在NX 7.5中显示的零件数为1。这样一个零件对于工作站性能的要求显然会比一块钢板高。再如图11 中的零件，曲面很多，这样的模型拥有很多特征，处理起来也需要更多的计算资源。

图 10：座椅零件

图 11：该模型仅仅由2个零件组成

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从上述例子中可以看出，单纯的零件数并不能作为设计对象对工作站性能需求的衡量指标，还要综合考虑设计对象的复杂度、特征数。另外，设计软件的不同，对工作站性能要求也有很大差别。NX系列是业界公认的高端3D CAD软件，在架构设计上已经将后期的CAM、仿真、协同需要的要素包含在数据结构中。利用NX完成的模型看起来绝对零件数量不多，但实际上包含了非常多的信息，对工作站性能要求也更高。综合上述原因，e-works提醒读者：不同设计环境下的模型零件数并不能做直接对比，本次测试所在NX 7.5环境下进行，使用的模型来自于真实的NX设计模型，能够代表且仅代表NX设计环境下的情况。

为了能够清楚的了解工作站在不同级别模型上的性能表现，e-works使用了三种不同大小的NX7.5模型对参评设备进行测试。这三款模型的基本情况如下：

表 4 NX7.5参评模型参数表

小规模模型：由555个零件数组成，结构有一定的复杂度。零件复杂度适中，在曲面、尺寸等方面有一定简化。对它的测试可以体现在机械行业的基础应用的情况。

图 12：NX7.5小规模模型

中等规模模型：底盘模型，由1131个零件组成，结构相当复杂。作为车体底盘的一部分，其应用特点是：一般性的曲面（变速箱）、管线（油路）和数量众多的细小零部件（标准件），可以很好的体现出机械行业的中端应用。

图 13：NX7.5中等规模评测模型

大规模模型：由2181个零件组成，结构非常复杂。其特点是，零部件数量多，结构复杂，同时具备了几乎所有机械行业能够使用到的图形要素，如透明（玻璃）、管线（油路）、壳体（变速箱）等。对它的测试可以体现一般的机械行业的高端应用。

图 14：NX7.5 大规模评测模型

3.测试成绩与分析

1)载入

载入是设计工作的第一步，对工作站性能要求也很高。在NX系列中，载入过程要经历数据载入及模型显示两个阶段，数据载入的阶段主要是考验工作站的I/O性能，而模型显示阶段则考验CPU和GPU的运算能力。越复杂的模型，在显示阶段需要计算的内容就越多，载入所需时间就越长。对于工程师而言，过长的载入时间是难以忍受的，非常影响工作效率。因此，模型载入的速度非常重要。

测试时针对每个模型采用自动计时工具对图形载入时间进行精确计时。计时从点击软件确定“打开”文件开始，直至整个图形显示完成为一次完整的载入过程。在此过程中，并对工作站内存的运行情况进行检测，以便得到准确数据。

具体模型载入时间为：

a) 小型模型载入时间为16秒。

图 15：小规模模型载入时间

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b) 中型模型载入时间为88秒。

图 16：中规模模型载入时间

c) 大型模型载入时间136秒。

图 17：大规模模型载入时间

经过测试发现，随着模型零件数的增大，Z400工作站载入模型所耗费的时间也随之增大，内存占用也增大。但所有模型都能成功载入，未出现载入过程中程序异常等现象。具体数据与对比图如下：

表 5 载入测试成绩表

图 18：载入测试性能对比表

2)渲染

渲染在产品设计中也有非常重要的作用，它能够使工程师及客户能够更好的来了解产品的外观形态，在产品推广过程中提供好的效果图。渲染在产品设计中也有非常重要的作用，它能够使工程师及客户能够更好的来了解产品的外观形态，在产品推广过程中提供好的效果图。但渲染对工作站性能有较高要求，复杂模型的渲染通常需要较长的时间，如果工作站不稳定则很容易出现渲染失败的情况。这次测试主要是使用NX7.5对原始模型进行直接的渲染，以检测工作站的性能和稳定性。

利用原始模型进行渲染，在渲染测试中，利用了NX 7.5中的高质量图像对模型进行了渲染工作。在整个渲染过程中，三个测试模型均能在较短时间内完成了渲染工作，显示完成后也未出现模型显示方面的缺陷。具体模型渲染时间为：

a) 小规模模型渲染时间为14秒。

图 19：小规模模型渲染时间

b) 中等规模模型渲染时间为69秒。

图 20：中等规模模型渲染时间

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c) 大规模模型渲染时间100秒。

图 21：大规模模型渲染时间

通过测试我们可以发现，模型零件数量越多，Z400工作站处理模型渲染的时间也越长，内存占用也增大。在渲染时所选取的三个测试模型，所有模型的渲染都正常，渲染等待时间都在两分钟以内。具体数据对比图如下：

表 6 渲染测试成绩表

图 22：渲染测试性能对比表

3)工程图生成

生成工程图是目前设计工程师在三维建模完成后到最终图纸出图经常用到的功能，创建工程图也是每个三维软件必备的功能，由于创建过程中需要计算大量数据，所以工程视图的生成速度也是反映工作站性能的一个指标。

另外，工作中经常会遇到三维模型的局部尺寸修改，工程图也会随着三维模型的修改而自动更新，这就需要重新生成工程图，此类反复过程也十分的耗费时间，尤其是针对大型模型。

在工程图的测试过程中，主要对零件的一个面工程图的的图形生成、缩放性能进行了测试。计时从选择完图形比例后，鼠标在图纸上点击开始计时，直到工程图一个面视图完全生成为止。三个模型工程图生成具体耗时如下：

a) 小规模模型生成工程图间为17秒。

图 23：小规模模型生成工程图时间

b) 中等规模模型生成工程图时间为487秒。

图 24：中等规模模型生成工程图时间

c) 大规模模型生成工程图时间574秒。

图 25：大规模模型生成工程图时间

通过测试发现，在生成工程图环节，Z400图形工作站在处理小型规模模型时较为流畅，但是在处理中等规模模型与大规模模型时，机器性能稍显不足，建议在处理此类数量模型时使用更高级别的图形工作站来进行处理。具体数据对比图如下：

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表 7 工程图制图成绩表

图 26：工程制图测试性能对比表

4)装配

装配就是在三维CAD的环境下，将零件或组件按规定的技术要求组装起来，形成一个完整的产品或机构装置，同时完成对产品各方面的检测，如干涉检查等，在装配过程中，零组件的载入以及装配约束条件的设定也是考验工作站性能的重要过程，尤其是针对复杂模型的装配，如果工作站性能达不到要求，则会极大影响工程师的装配效率，同时对装配的准确性也会产生一定影响。

设计师在使用普通的电脑打开大装配体时经常会发现颜色丢失、出现色块、显示缓慢不连续等现象。这是由于普通的电脑显卡性能、整机硬件配置不够造成的。而大装配体的移动、旋转、放大、缩小也是对电脑的一大考验。

测试选取一个从整车上拆卸的的零件数为504的零件进行装配。从选取需要装配零件开始计时，到零件装配完成并正常显示为止，所测试三个零件具体耗时如下：

a) 小规模模型装配完成时间为65秒。

图 27：小规模模型装配完成时间

b) 中等规模模型装配完成时间为94秒。

图 28：中等规模模型装配完成时间

c) 大规模模型装配完成时间93秒。

图 29：大规模模型装配完成时间

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因为装配设计到Z400工作站在图形上的的复杂计算，所以，随着零件数的增多，装配的耗时也随之增加，但由于装配的零件是从整车上拆卸下来的，所以，在整车上已经进行了一部分的载入，所以在测试过程中我们发现，对于内存的增量是在减小的。具体成绩与对比图如下：

表 8 装配成绩表

图 30：装配测试性能对比表

五、测试总结

通过实测结果显示：通过实测结果显示，Z400工作站能够非常好的解决小型装配体的设计工作，其中包括零部件的载入、设计、渲染、装配等。另外，在大型装配体上，Z400工作站同样能够使进行基本的设计操作，但建议选择更高级别的工作站进行图形处理。

具体表现在：

首先，Z400工作站能够更快速的载入各种复杂零件模型，除了在载入大型模型中显示稍显缓慢外，但对操作本身并不造成任何影响。

其次，在进行图形渲染时，Z400工作站都能快速准确的显示出小型、中型测试模型的渲染效果，并且在显示时没有出现机器异常等现象，但在大型模型渲染完成后，进行拖动，会感觉有明显的停顿。

再次，在制作工程图平面图时，虽然出现了大型模型CPU使用率较高，内存占用率过高，等待时间较长的问题，但图型均能正常的显示，并得到结果，显示出了作为入门级工作站的超值图形处理能力。

另外，在进行装配时，能够流畅的对三维模型进行装配。这点证明Z400工作站在处理小型、中型、大型的三维模型时，并没有非常明显的瓶颈问题。

通过评测：e-works对Z400图形工作站进行了全方位立体式的体检，从基准测试到应用平台测试，Z400图形工作站都有着相当不错的表现，也证明Z400是一款性能相当不错的图形工作站。通过分析各种环境下的评测结果，e-works认为做为入门级的产品，Z400图形工作站能很好的解决企业工程应用过程中的一些常见问题，可以提高企业的产品设计质量与生产效率。但在处理图形复杂且零件数较多的大型或超大型模型时，建议选用更高配置的图形工作站。