CADplace vergleicht die Fujitsu CELSIUS M740 mit der R940 Workstation: Welche ist die richtige Wahl?

Die Frage, die sich der Ingenieur bei der Wahl einer Workstation stellt, lautet in den meisten Fällen nicht „welche Marke“, sondern “welches Modell“. Bei Fujitsu verursachen CELSIUS M740 und CELSIUS R940 genau dieses Dilemma: Beide sind leistungsstarke Desktop-Computer, die individuell mit leistungsstarken Grafik- und Rechnerkonfigurationen ausgerüstet werden können.

Beide Workstations unterstützen die neuesten Generationen von professioneller Grafik und Prozessoren. Beide können mit Arbeitsspeicher und Speicherplatz vollgepackt werden. Beide unterstützen zusätzliche Rechner für GPU Computing. Beide sind außerordentlich leise und bieten trotzdem hohe Leistung.

Sowohl die CELSIUS M740 als auch die CELSIUS R940 unterstützt die neueste Generation von NVIDIA Quadro, Tesla und GRID Grafikprozessoren.

Also, wenn Sie in Eile sind – und wer ist das nicht – dann finden Sie hier Ihren Spickzettel:

• Wenn die Hauptaufgaben in Modeling, 3D-Design, CAD und interaktiver Visualisierung bestehen, dann sollten Sie die CELSIUS M740 wählen und Prozessoren, Grafik, Arbeitsspeicher und Speicherplatz an Ihre spezifischen Anforderungen anpassen. 
• Wenn die Hauptaufgaben in Simulation, Analyse und (off-line) Rendering bestehen, dann sollten Sie die CELSIUS R940 wählen und mit einer Konfiguration ausstatten, die Ihren Projekten entspricht.

Nun wollen wir sehen, warum dies richtig ist, und einige Ausnahmen in Betracht ziehen

Die CELSIUS M740 ist ein Bolide mit Einzelprozessor. Sie kann mit 256 GB an ECC-Arbeitsspeicher, 2 Grafikkarten mit doppelter Steckbreite, bis zu 9 SSD / HDD Speicherplatz und Ihrem bevorzugten Xeon E5-1600 oder E5-2600 Zentralprozessor der dritten Generation bestückt werden. Unser System verfügte über den neuesten NVIDIA Quadro K4200 Grafikprozessor der Extraklasse, der im August 2014 vorgestellt wurde, sowie über 64 GB an 2133 MHz Arbeitsspeicher, ein schnelles SSD Speichergerät und einen Intel Xeon E5-1620 v3 Zentralprozessor mit 4 Kernen, der bei 3,5 GHz läuft.

CELSIUS M740 und CELSIUS R940 sind zwei leistungsstarke Workstations für hochwertiges CAD, CAE, Grafik und Rechenleistung

Die CELSIUS R940 ist ein Dual-CPU Dragster. Sie verfügt über zwei mächtige und schnelle Intel Xeon E5-2600 oder E5-1600 Prozessoren und ist mit 512 GB Arbeitsspeicher konfigurierbar. Genau wie die CELSIUS M740, unterstützt sie 9 Speichergeräte. Diese Dual-CPU Workstation unterstützt bis zu 18 Kerne je CPU, somit maximal 36 Kerne im System. Unser System war mit NVIDIA Quadro K5200 und NVIDIA Grid K2 bestückt. Es verfügte über 64 GB Arbeitsspeicher und zwei Intel Xeon E5-2623 v3 Prozessoren bei 3,0 GHz.

Beide Workstations unterstützen die schnellsten Grafikprozessoren, Rechner- und Virtualisierungsprodukte, nämlich NVIDIA Tesla und NVIDIA GRID. Die CELSIUS M740 unterstützt 2 Grafikkarten mit doppelter Steckbreite, während die CELSIUS R940 3 Grafikkarten mit doppelter Steckbreite unterstützt.

Das bedeutet, dass beide Systeme Hochleistungs-Workstations sind. Mit identischen Optionen für Grafikkarten, GPU-Rechnerleistung und Virtualisierung sowie für Speicherkapazität und Arbeitsspeicher je CPU, weisen diese Workstations mehr Gemeinsamkeiten als Unterschiede auf.

Wir stellen alle technischen Daten für CELSIUS M740 und CELSIUS R940 zur Verfügung.

Diese beiden Workstations haben Vieles gemeinsam, sowohl was die Technologie im Inneren betrifft, als auch hinsichtlich der äußeren Erscheinung und Handhabung. Die Frontpanel und Geräterückseiten der CELSIUS M740 und der R940 sind beinahe identisch. Nur die Tiefe der jeweiligen Workstation ist unterschiedlich.

Das Frontpanel bietet 4 USB Anschlüsse, Mikrophon- und Kopfhöreranschlüsse sowie Platz für ein optisches Laufwerk an mehreren Steckplätzen. Das Gitter mit dem Fujitsu Logo ist ein großer Frischlufteinlass zur Kühlung der Technologie im Inneren der Workstation.

An der Geräterückseite befinden sich zahlreiche USB Anschlüsse, Medienanschlüsse und Netzwerkstecker sowie die Entlüftung für Stromversorgung und Prozessoren. Am Seitenpanel befindet sich ein spezieller Abluftventilator für die Grafik. Es ist mittels eines versperrbaren Schnappriegels zu öffnen, um den Zugang zur Workstation zu ermöglichen.

Leistungsvergleiche zwischen CELSIUS M740 und CELSIUS R940

Ein Leistungsvergleich zwischen zwei ähnlich konfigurierten Systemen ist eine interessante Sache. Die CELSIUS M740 hat einen schnelleren Prozessor, während die CELSIUS R940 über eine schnellere Grafikkarte verfügt. Wir haben unsere Tests mit SPEC Viewperf 12 sowie mit 3 Autodesk Anwendungen für Modeling und Visualisierung durchgeführt.

Die SPEC Viewperf 12 Ergebnisse basieren auf der Frame-Per-Second Performance (FPS), wobei die obigen zusammengesetzten Zahlen auf einer gewichteten mittleren FPS mit verschiedenen Datensets basieren. Gute Ergebnisse sind wesentlich stärker vom Grafikprozessor abhängig, als vom Hauptprozessor. Deshalb ist es ganz normal, dass ein Quadro K5200 mit einem E5-2633 v3 Intel Xeon bei 3,0 GHz einen Quadro K4200 mit einem schnelleren und mit 3,5 GHz getakteten E51620 v3 Intel Xeon schlägt.

Wir haben während unserer Tests sowohl die Auslastung des Grafikprozessors, als auch jene der Haupt-CPU beobachtet. Die typische Auslastung betrug >95% für den Grafikprozessor und ein einzelner Zentralprozessor lief bei 100%. Der SPEC Viewperf 12 Benchmark legt keine besondere Betonung auf die parallele Rechnerleistung einer mehrkernigen Mehrprozessor-Workstation. In dieser Hinsicht ist es hilfreich, die Leistung bei interaktivem 3D-Modeling zu bewerten.

Die Tests zur Anwendungsperformance wurden unter Verwendung von Autodesk 3DS MAX durchgeführt, um interaktive Reaktivität und Performance in einer 3D-Modeling Umgebung zu testen. Wir verwendeten außerdem zwei Visualisierungsanwendungen, nämlich Autodesk Showcase und VRED, um die Performance bei Hardware-Rendering in Echtzeit und bei Ray-Tracing zu untersuchen.

Wir haben bei jeder der beiden Anwendungen das FPS Ergebnis sowie die Auslastung von Grafikprozessor und Haupt-CPU betrachtet. Als Ausgangspunkt haben wir das GrabCAD-Modell eines Ferrari verwendet. Dieses wurde in 3DS MAX und Showcase Dateiformate importiert. Wir haben ein Modell mit einem einzelnen Ferrari erstellt und die Komplexität dieses Szenarios gesteigert, indem wir auf bis zu 50 Ferraris vervielfachten.

Applikationstests mit 3DS MAX, Showcase und VRED

In SPEC Viewperf 12 sehen wir, dass der Quadro K5200 ein deutlich schnellerer Grafikprozessor als der Quadro K4200 ist. Bei den Applikationstests war der Wert für das Modell mit 30 Ferraris auf dem K5200 oft derselbe, manchmal etwas geringer. Die beiden Xeon E5-2623 Prozessoren samt allen Kernen erzielen keine Leistungssteigerung bei interaktivem Modeling und Visualisierung, da diese auf einem einzelnen Kern laufen. Deshalb wird die R940 mit ihrem 3,0 GHz Xeon Prozessor durch die M740 mit einem 3,5 GHz Xeon aus dem Feld geschlagen.

Die Applikationstests zeigen, dass der Hauptprozessor bei größeren Modellen und interaktivem 3D zum Flaschenhals wird.  Während ein Prozessorkern bei Bearbeitung des Modells und Einspeisung der Geometrie in den Grafikprozessor mit 100% Auslastung läuft, kann der Haupt-Prozessor – in unserem Vergleich sowohl der Quadro K4200 als auch der Quadro K5200 – bei einer Auslastung von 20% bis 40% mitlaufen.

Die gute Nachricht dabei ist, dass noch ein Spielraum für erhöhten Realismus Ihrer Grafik besteht. Unsere Tests liefen bei voller HD, aber 4K Monitore sind erhältlich und leistbar, sodass zwei Monitore mit 4K-Auflösung heutzutage eine vollkommen angemessene und sehr produktive Workstation-Konfiguration sind. Der zusätzliche Leistungsspielraum des Grafikprozessors kann auch mit mehr realistischem Material bzw. Umgebungen, Lichtverhältnissen und physischem Verhalten verwendet werden. Schlussendlich – und nicht ganz unwichtig – können Leistung und visuelle Qualität durch die Verwendung einer GPU-basierenden Ray-Tracing Anwendung gesteigert werden.

Bedenken Sie, dass bei unseren obigen Test-Konfigurationen die Unterschiede hinsichtlich Grafik, Arbeitsspeicher (je CPU) und Speicherplatz im Grunde irrelevant sind. Beide oben erwähnten getesteten Grafikprozessoren sind sowohl für die CELSIUS M740 als auch für die CELSIUS R940 verfügbar. Was die Auswahl an Grafikprozessoren betrifft, hat Fujitsu leicht unterschiedliche Versionen der Grafikprozessoren für diese Workstations zertifiziert. Sie bevorzugen für die DualCPU CELSIUS-Familie die E5 2600 Produktfamilie mit höheren Kernanzahlen und das Unternehmen bevorzugt die E5-1600 Prozessorserie mit weniger Kernen und schnelleren Taktungen.  Doch abgesehen von den geringfügigen Unterschieden bei den qualifizierten Zentralprozessoren ist die Mehrzahl der Prozessoroptionen für beide Systeme identisch.  Diese einander überschneidenden Ähnlichkeiten in der Konfiguration sind der Grund dafür, dass die „Abkürzung“ bei der Wahl zwischen diesen Workstations so gut funktioniert. 

Es ist klar, dass interaktives Modeling und Visualisierung Großteils nicht von mehreren Kernen bzw. Mehrprozessor-Konfigurationen profitieren. Ebenso klar ist, dass anspruchsvolles Rendering und Simulation sehr wohl von einer Mehrzahl an Kernen profitieren – je mehr, desto besser. Wenn Ihre Aufgaben zu den erstgenannten zählen, dann sollten Sie sich für die CELSIUS M740 entscheiden und Grafik, Zentralprozessor, Arbeitsspeicher und Speicherplatz gemäß den Anforderungen Ihrer Projekte wählen.

Wenn Ihre Aufgaben hauptsächlich in anspruchsvollem Rendering, CAE-Arbeiten oder anderen nicht-interaktiven, rechenintensiven Anwendungen bestehen, dann werden Sie die CELSIUS R940 wählen und mit den richtigen Konfigurationsoptionen ausrüsten.

Bei jeder Regel gibt es Ausnahmen - so auch hier.

Es bestehen Ausnahmen hinsichtlich der obigen Empfehlungen, allerdings nur sehr wenige. Einige unserer Leser werden tatsächlich eine Mischung an interaktiven und rechenintensiven Aufgaben zu bewältigen haben – insbesondere CAE-Projekte oder Animations- und Rendering-Projekte würden zu diesen Ausnahmen zählen.  Wenn Ihre Workstation tagsüber für interaktives Design verwendet wird und sich abends in eine Simulations-Workstation verwandelt bzw. Teil einer Rendering-Fabrik wird, dann sind Sie vermutlich mit der CELSIUS M740, ausgerüstet mit einem vielkernigen Xeon E5-2600 Prozessor, der mit der schnellsten möglichen Taktung läuft, am besten bedient. 

Die zweite bedeutende Ausnahme betrifft die Visualisierung. Die Fernanwender Ihrer Workstation mögen interaktives Modeling und Visualisierung durchführen, doch in diesem Fall könnte das Erfordernis von mehrfachen Prozessoren und zusätzlichem Arbeitsspeicher das Zünglein an der Waage in Richtung CELSIUS R940 sein.  Aufgrund der von Fujitsu angebotenen NVIDIA GRID Technologie für Remote Workstation Grafikleistung wird diese zweite Ausnahme zunehmend häufiger auftreten.

Für die Mehrzahl der Leser sollte es nunmehr relativ einfach sein, zwischen diesen beiden leistungsstarken Workstations, der CELSIUS M740 und der CELSIUS R940, die richtige Wahl zu treffen. Der schwierige – und gleichzeitig amüsante – Teil wird nun darin bestehen, die Konfiguration Ihrer Workstation im Detail auszuwählen.