SOLIDWORKS 軟硬體配置建議

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軟硬體 軟硬 配置 建議 SOLIDWORKS    時間:2020-11-27 10:18:03
SOLIDWORKS 軟硬體配置建議簡介
複雜零件、大型裝配體的設計和有限元模擬分析對 於任何三維設計軟體來說都是一個艱巨的挑戰,操作與計 算的延遲通常讓人無法忍受。要解決這些問題,除了改善設計流程和設計方法外,企業需要從根本上提升計算機硬 件的性能。但是很多企業的信息中心和設計部……
SOLIDWORKS 軟硬體配置建議正文

複雜零件、大型裝配體的設計和有限元模擬分析對 於任何三維設計軟體來說都是一個艱巨的挑戰,操作與計 算的延遲通常讓人無法忍受。要解決這些問題,除了改善設計流程和設計方法外,企業需要從根本上提升計算機硬 件的性能。但是很多企業的信息中心和設計部門並不了解SolidWorks對計算機硬體和操作系統的需求,也不清楚 SolidWorks不同模塊對計算機硬體需求的區別,經常出現花 大價錢購買的計算機/圖形工作站卻無法有效利用的問題。 本文詳細講解各種硬體和操作系統對SolidWorks性能的影 響,為相關企業選購計算機提供參考。

一、計算機軟硬體的選擇

為了使三維軟體順暢運行,需要配備與設計、計算規模相當的計算機硬體,相關硬體對SolidWorks性能的影響由大到小排序如下:內存、CPU、顯卡、硬碟和顯示器,下面分別闡述。

內存

對於複雜零部件和有限元分析而言,三維軟體對內存的需求很大,一旦物理內存不足,系統將自動啟用虛擬內存。由於虛擬內存位於硬碟上,所以運算效率會大大降低, 並且出錯率大大增加。以HPZ400工作站進行某次有限元分析為例,當物理內存耗盡,系統啟動虛擬內存前後,監控到的 數據讀寫的硬錯誤率由0次/秒激增到最大900次/秒,這不僅 大大降低分析的效率,也為結果的可靠性帶來隱患。

(1)三維結構設計對內存的需求。

具體的需求跟企業的產品複雜度和設計方法有關,例如採用自下而上(Bottom-Up)設計方法,對內存的需求如下。

  • 4G:單一零件特徵<200個,單一裝配體包含零件數 <1000個。

  • 8G:單一零件特徵<1000個,單一裝配體包含零件數 <10000個。

  • 12G以上:單一零件特徵>1000個,單一裝配體包含 零件數>10000個。

(2)有限元分析對內存的需求。

儘管對於SolidWorks Simulation入門級分析而言,4G內存也能滿足需求,但是對於大自由度的複雜問題,劃分網格、求解和結果顯示都需要更多的內存。 例如,使用直接解算器(Direct Sparse solver)求解20萬自由度的靜態算例,最多時需要1G內存。對於64位操作系統而言,4G內存的最大極限是求解800萬自由度的算例(採用FFEPLUS結算器)。大家可以用以下方法估算求解時內存的需求量:直接解算器,每200個自由度需要1M內存;FFEPLUS結算器,每2000個自由度需要1M內存,具體需求的數量根據分析類型的不同會略有不同。有限元為主要任務的計算機推薦標準配置12G或24G 內存。

當文檔在SolidWorks中打開時,其數據就會被載入到內存當中,你需要足夠的內存避免SolidWorks去使用物理硬碟(虛擬內存),內存的速率是以MHz為單位的,對於SolidWorks使用來說內存的容量是越大越好的,主要選擇因素是根據預算來選擇,一般來說速度越高越新的內存價格會越高。目前來說購買8-16G大小的內存是性價比最高的選擇。如果是使用SolidWorks進行大規模分析計算或者是渲染計算,我們建議同時使用ECC。

SolidWorks推薦:使用最小8G的DDR3或者DDR4內存。

CPU

三維結構設計和有限元分析對CPU的需求都比較高,CPU的主要參數是主頻和核心數量,對於SolidWorks來 說,主頻的重要性要高於內核的數量。


(1)三維結構設計對CPU的需求。

目前,SolidWorks三維結構設計的主模塊並不能完全利用雙核及以上的CPU,僅能完全利用其中一個內核。因此,以三維結構設計為主選配的CPU時,優先選擇高主頻的雙核四線程CPU。如圖1所示三維結構設計能有效利用25%的CPU 資源。如果購買配置支持雙CPU,每個CPU具備8個線程的HP Z800工作站進行三維結構設計,您只能利用6.25%的CPU資源,那將造成資金的極大浪費。

圖1 三維建模CPU利用率截圖

SolidWorks的渲染和PDM模塊可以有效的利用多核CPU,例如:選擇四核CPU,SolidWorks的渲染模塊(PhotoView360) 可以同時啟用4個內核并行運算,充分利用CPU對渲染進行加速,渲染效率比同主頻單核CPU提升近4倍,如圖2所示。

圖2 Photo View360CPU利用率截圖

三維結構設計為主要任務的計算機推薦標準配置主頻3.0以上、雙核四線程的CPU。

(2)有限元分析對內存的需求。

儘管對於SolidWorks Simulation入門級分析而言,4G內存也能滿足需求,但是對於大自由度的複雜問題,劃分網格、求解和結果顯示都需要更多的內存。 例如,使用直接解算器(Direct Sparse solver)求解20萬自由度的靜態算例,最多時需要1G內存。對於64位操作系統而言,4G內存的最大極限是求解800萬自由度的算例(採用FFEPLUS結算器)。大家可以用以下方法估算求解時內存的需求量:直接解算器,每200個自由度需要1M內存;FFEPLUS結算器,每2000個自由度需要1M內存,具體需求的數量根據分析類型的不同會略有不同。有限元為主要任務的計算機推薦標準配置12G或24G 內存。

當文檔在SolidWorks中打開時,其數據就會被載入到內存當中,你需要足夠的內存避免SolidWorks去使用物理硬碟(虛擬內存),內存的速率是以MHz為單位的,對於SolidWorks使用來說內存的容量是越大越好的,主要選擇因素是根據預算來選擇,一般來說速度越高越新的內存價格會越高。目前來說購買8-16G大小的內存是性價比最高的選擇。如果是使用SolidWorks進行大規模分析計算或者是渲染計算,我們建議同時使用ECC。

SolidWorks推薦:使用高頻率的4核I5/I7CPU或者是同等級的志強處理器(Xeon)

顯卡

顯卡的性能直接影響SolidWorks旋轉、移動和縮放等顯示操作,如果顯卡性能不能滿足需求的話,SolidWorks的部分功能將不可用,軟體的操作性體驗也會下降。有限元分析前處理對顯卡的需求相對較低一些,但是分析結果的后處理(如顯示網格、應力雲圖和探測器等功能)對顯卡要求相對比較高。建議選擇通過SolidWorks認證的專業顯卡。顯卡的種類可大致分為:集成顯卡、獨立家用顯卡和專業繪圖顯卡,下面分別介紹它們的性能。

(1)集成顯卡。

集成顯卡集成在主板上,沒有專用的顯存,需要在系統物理內存上劃分出一部分作為顯存使用,所以運算效率很低。集成顯卡不支持OpenGL運算,3D性能很差。對於採用集成顯卡的計算機,SolidWorks會自動啟動「軟體OpenGL」,所有OpenGL運算將由CPU完成,加重了CPU負擔。SolidWorks的放大鏡、SpeedPak和RealView等功能將不能使用,並且軟體容易出現顯示問題或者崩潰的情況。

(2)獨立家用顯卡。

獨立家用顯卡有獨立的顯存,遊戲性能較好,但是僅支持部分OpenGL指令,複雜OpenGL運算指令還是需要由 CPU完成。獨立家用顯卡不支持RealView功能,部分支持 SpeedPak功能。如果簡單的三維結構設計(裝配體零件數 <1000個)或者有限元分析的話,採用獨立家用顯卡也能滿足需求。但是獨立家用顯卡不能滿足大型裝配設計和大自由度有限元分析的需求。

(3)專業繪圖顯卡。

專業繪圖顯卡支持OpenGL全集指令,顯示運算速度高,精度高,能滿足各種大型裝配設計和大自由度有限元分析的需求,建議用戶採用通過SolidWorks認證的專業圖形顯卡,具體顯卡型號請登錄http://www.solidworks.com/sw/ support/videocardtesting.html查詢。

(4)顯卡故障診斷。

當經常出現顯示黑塊、花屏等軟體崩潰等情況時,需要考慮是不是顯卡問題,診斷的方法如下:點擊「開始」→ 「 程序 」 → 「SolidWorks」 → 「SolidWorks工 具」→「SolidWorks RX」,啟動SolidWorks RX診斷工具,點擊「點擊此處以軟體OpenGL模式啟動SolidWorks」 命令,啟動SolidWorks后,如果故障排除,說明軟體崩潰問題在顯卡上,重新安裝官方的驅動程序或者更換顯卡就可以解決問題。 簡單零部件設計(單一零件特徵<200個,單一裝配體 包含零件數<1000個)任務為主的計算機可以採用獨立家用顯卡或者入門級專業顯卡。 複雜零件、大型裝配、渲染、動畫和有限元分析等任務的計算機,推薦採用中高級專業顯卡,任務越繁重,需要顯卡的檔次越高級。

工作站級別的專業顯卡當中SolidWorks只推薦使用NVIDIA Quadro系列顯卡。由長時間的驗證包括驅動的穩定性和性能因素,我們只支持和推薦使用NVIDI Quadro系列顯卡。AMD雖然也有工作站級別的專業顯卡可供選擇,但是它們無法支持SolidWorks Visualize的渲染加速功能,所以我們推薦使用NVIDIA的專業顯卡。

SolidWorks推薦:使用NVIDIA Quadro P1000或者以上型號的顯卡。

硬碟

在計算機的硬體中,最被忽視的硬體就是硬碟。對於簡單的三維設計和分析而言,普通IDE或者SATA硬碟就可以滿足需求,但是在處理大型裝配體、複雜有限元分析、渲染和動畫過程中,需要從硬碟存取海量數據,如果硬碟的數據傳輸率很低的話,將會大大影響運算的效率。 選用硬碟時,優先選擇7200轉以上的高速硬碟。具體到硬碟的種類,不同種類的硬碟性能也不相同,整體而言SCSI硬碟>SAS硬碟>SATA硬碟>IDE硬碟,由於SCSI硬碟主要應用於企業級伺服器,所以,對於工作站而言,優先選用1萬轉以上的SAS硬碟。 如果條件允許的情況下,採用RAID0以並聯磁碟陣列方式來提高硬碟的讀/寫效率。RAID0代表了所有RAID級別中最高的存儲性能。RAID 0提高存儲性能的原理是把連續的數據分散到多個磁碟上并行存取。這樣,系統有數據請求就可以被多個磁碟并行的執行,每個磁碟執行屬於它自己的那部分數據請求。這種數據上的并行操作可以充分利 用匯流排的帶寬,顯著提高磁碟整體存取性能。例如,n塊硬碟以並聯方式組成RAID0磁碟陣列,磁碟的讀/寫速度可以提高n倍。

需要注意的是:RAID0磁碟陣列數據損壞的概率隨硬碟數量而倍增,所以僅用於對性能需求高於數據安全性要求的圖形工作站,不能應用於存儲備份數據為主的伺服器。

固態硬碟作為新興的存儲介質,這幾年發展十分迅猛,讀取速度和容量提升的同時,技術也越來越成熟,它具有存取速度快的特點,但是價格較為昂貴。建議客戶搭配機 械硬碟使用,一塊固態硬碟分成兩個分區,一個分區用於系統分區,一個分區用於存放準備分析計算的臨時數據,機械硬碟用於存放計算完成後的數據備份。

在預算可以的情況下我們推薦至少在系統和SolidWorks主程序位置使用固態硬碟,這樣可以使SolidWorks的運行能行至少提高25-30%

SolidWorks推薦:1個高速的固態硬碟安裝系統和SolidWorks程序+一個傳統的7200轉的機械硬碟作為存儲。

操作系統

從SolidWorks 2015開始,SolidWorks只支持64位操作系統了,我們現在建議使用Windows 10專業版本或者企業版本。雖然現在Windows 7還是支持的,但是微軟會在2020年結束對Windows 7的支持,所以很有可能SolidWorks也會在2020年停止對於Windows 7系統的支持。

雖然現在SolidWorks沒有明確表明會取消對Windows 7的支持,但是我們希望我們可以和微軟保持相同的時間線。我們不建議使用Windows 8.1系統,SolidWorks 2018是最後 一個支持Windows 8.1的SolidWorks版本。

SolidWorks推薦:Windows 10專業版或者企業版(64Bit)

顯示器

顯示器並不影響三維機構設計和有限元分析的速度,但是對操作者的體驗影響比較大。對於機械類三維設計和有限元分析為主要任務的計算機而言,顯示器越大越好,其他的性能指數要求並不高(有渲染和動畫需求的除外)。如果購買一個新的顯示器,我們建議選擇解析度為1920x1080,最小尺寸為21.5寸的顯示器。請注意如果解析度超過1920x1080(比如4K顯示屏)會在SolidWorks 2018中得到更好的顯示支持,同時如果使用更高解析度的顯示后我們不建議使用小於27寸的大小。

對於筆記本來說我們建議使用15.6-17.3寸解析度為1920x1080的規格。低解析度意味著更少的繪圖區域空間和界面。對於筆記本來說我們不建議使用4K顯示屏,對於15-17寸的屏幕來說,1920x1080是最合適的顯示解析度,可以得到最合適的界面及工具按鍵大小。

計算機硬體瓶頸的判斷

用戶可以使用以下方法分析系統瓶頸,有針對性地升級計算機系統。

(1)在SolidWorks使用過程中啟動Windows任務管理器,在性能頁,如果CPU的佔用率經常在100%,那幺系統瓶頸就在CPU或顯卡,建議升級CPU或顯卡;如果系統物理內存大部分被佔用,虛擬內存使用量又很大,操作過程中硬碟燈頻繁閃爍,這說明系統瓶頸在內存,建議擴大內存。

(2)使用SolidWorks RX(性能診斷)工具測試您的計算機系統是否滿足SolidWorks的需求,該工具得出更加詳細的診斷結果和建議。

(3)使用SolidWorks工具→SolidWorks性能測試工具,對計算機性能進行測試。通過對比不同計算機的測試結果,可以為選購計算機或硬體提 供參考依據。

二、Dell工作站性能指數分析及對比推薦

性能指數圖示:

如上圖所示,圖示圖標數量越多則表示其這方面的性能越強,反之則相反。

我們會對現在一些主流配置的Dell工作站做性能指數推薦,以便可以根據實際的使用用途來挑選合適的硬體型號。


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