SOLIDWORKS软件以3D CAD为核心,产品线丰富多样,不同模块对电脑配置的侧重点不同,如果公司的信息中心和设计部门并不了解SolidWorks对计算机硬件和操作系统的需求,也不清楚 SolidWorks不同模块对计算机硬件需求的区别,就会产生无谓的大笔支出,其实只要了解SOLIDWORKS的产品属性和计算需求,就可以少花钱多办事,这里和大家分享一点建议。
一、计算机软硬件的选择
3D CAD是达索SolidWorks产品线和核心和基石,为了使软件顺畅运行,需要配备与设计、计算规模相当的计算机硬件,相关硬件对SolidWorks性能的影响由大到小排序如下:
内存>CPU>显卡>硬盘和显示器
下面分别阐述,并在最后给出建议,大家可以根据预算决策。
内存
对于复杂零部件和有限元分析而言,三维软件对内存的需求很大,一旦物理内存不足,系统将自动启用虚拟内存。由于虚拟内存位于硬盘上,所以运算效率会大大降低, 并且出错率大大增加。以HPZ400工作站进行某次有限元分析为例,当物理内存耗尽,系统启动虚拟内存前后,监控到的数据读写的硬错误率由0次/秒激增到最大900次/秒,不仅大大降低分析的效率,也为结果的可靠性带来隐患。
(1)三维结构设计对内存的需求。
具体的需求跟设计产品复杂度和设计方法有关(初级用户和专业用户的区别),如采用Bottom-Up(自下而上)设计方法,对内存的需求如下:
4G:单一零件特征<200个,单一装配体包含零件数 <1000个。
8G:单一零件特征<1000个,单一装配体包含零件数 <10000个。
12G以上:单一零件特征>1000个,单一装配体包含 零件数>10000个。
有限元分析对内存的需求。对于SolidWorks Simulation仿真分析用户,4G内存也能满足需求,但是对于大自由度的复杂问题,划分网格、求解和结果显示都需要更多的内存。
使用直接解算器(Direct Sparse solver)求解20万自由度的静态算例,最多时需要1G内存。对于64位操作系统而言,4G内存的最大极限是求解800万自由度的算例(采用FFEPLUS结算器)。大家可以用以下方法估算求解时内存的需求量:直接解算器,每200个自由度需要1M内存;FFEPLUS结算器,每2000个自由度需要1M内存,具体需求的数量根据分析类型的不同会略有不同。有限元为主要任务的计算机推荐标准配置12G或24G 内存。
当文档在SolidWorks中打开时,其数据就会被加载到内存当中,你需要足够的内存避免SolidWorks去使用物理硬盘(虚拟内存),内存的速率是以MHz为单位的,对于SolidWorks使用来说内存的容量是越大越好的,主要选择因素是根据预算来选择,一般来说速度越高越新的内存价格会越高,购买8-16G大小的内存是性价比最高的选择。如果是使用SolidWorks进行大规模分析计算或者是渲染计算,我们建议同时使用ECC。
推荐:使用最小8G的DDR3或者DDR4内存。
CPU
三维结构设计和有限元分析对CPU的需求都比较高,CPU的主要参数是主频和核心数量,对于SolidWorks来说,主频的重要性要高于内核的数量。
(1)三维结构设计对CPU的需求。
目前,SolidWorks三维结构设计的主模块并不能完全利用双核及以上的CPU,仅能完全利用其中一个内核。因此,以三维结构设计为主选配的CPU时,优先选择高主频的双核四线程CPU。如图1所示三维结构设计能有效利用25%的CPU 资源。如果购买配置支持双CPU,每个CPU具备8个线程的HP Z800工作站进行三维结构设计,您只能利用6.25%的CPU资源,那将造成资金的极大浪费。
图1 三维建模CPU利用率截图
SolidWorks的渲染和PDM模块可以有效的利用多核CPU,例如:选择四核CPU,SolidWorks的渲染模块(PhotoView360) 可以同时启用4个内核并行运算,充分利用CPU对渲染进行加速,渲染效率比同主频单核CPU提升近4倍,如图2所示。
图2 Photo View360CPU利用率截图
三维结构设计为主要任务的计算机推荐标准配置主频3.0以上、双核四线程的CPU。
(2)有限元分析对CPU的需求。
有限元分析数据计算的需求十分巨大,对CPU的要求也很高,对于SolidWorks Simulation模块而言,分析的种类和求解器不同,对CPU的利用率也不同,总体而言,选择CPU的准则还是主频优于内核数量。
从SolidWorks2011开始,有限元分析的网格划分器也能有效的支持多核CPU,对于单实体零件的网格划分而言,多核利用率不高,对于多实体零件和大型装配体的网格划分,多核的利用率相对较高一些。 SolidWorks Flow Simulation可以更加高效地利用多CPU或者多计算机并行计算,建议在保证主频的情况下,增加CPU内核数量。结构分析、运动分析为主要任务的计算机推荐标准配置主频3.0以上、双核四线程的CPU。 流体分析为主要任务的计算机推荐标准配置主频3.0以 上、四内核以上CPU或双CPU。
I5/I7 VS Xeon — 志强处理器(Xeon)其主要的优势在于对于错误纠正代码缓存的支持(ECC),此功能可以纠正一些随机的硬件错误并且某些超过6核心CPU在处理分析任务及处理大规模问题时可以得到更好性能。
推荐:使用高频率的4核I5/I7CPU或者是同等级的志强处理器(Xeon)显卡
显卡的性能直接影响SolidWorks旋转、移动和缩放等显示操作,如果显卡性能不能满足需求的话,SolidWorks的部分功能将不可用,软件的操作性体验也会下降。有限元分析前处理对显卡的需求相对较低一些,但是分析结果的后处理(如显示网格、应力云图和探测器等功能)对显卡要求相对比较高。建议选择通过SolidWorks认证的专业显卡。
显卡的种类可大致分为:集成显卡、独立家用显卡和专业绘图显卡,下面分别介绍它们的性能。
(1)集成显卡。
集成显卡没有专用的显存,需要在系统物理内存上划分出一部分作为显存使用,所以运算效率很低。集成显卡不支持OpenGL运算,3D性能很差。对于采用集成显卡的计算机,SolidWorks会自动启动“软件OpenGL”,所有OpenGL运算将由CPU完成,加重了CPU负担。SolidWorks的放大镜、SpeedPak和RealView等功能将不能使用,并且软件容易出现显示问题或者崩溃的情况。 (2)独立家用显卡。
独立家用显卡有独立的显存,游戏性能较好,但是仅支持部分OpenGL指令,复杂OpenGL运算指令还是需要由 CPU完成。独立家用显卡不支持RealView功能,部分支持 SpeedPak功能。如果简单的三维结构设计(装配体零件数 <1000个)或者有限元分析的话,采用独立家用显卡也能满足需求。但是不能满足大型装配设计和大自由度有限元分析的需求。
(3)专业绘图显卡。
专业绘图显卡支持OpenGL全集指令,显示运算速度高,精度高,能满足各种大型装配设计和大自由度有限元分析的需求,建议用户采用通过SolidWorks认证的专业图形显卡。
(4)显卡故障诊断。
当经常出现显示黑块、花屏等软件崩溃等情况时,需要考虑是不是显卡问题,诊断的方法如下:
点击“开始”→ “ 程序 ” → “SolidWorks” → “SolidWorks工 具”→“SolidWorks RX”,启动SolidWorks RX诊断工具,点击“点击此处以软件OpenGL模式启动SolidWorks”命令
启动SolidWorks后,如果故障排除,说明软件崩溃问题在显卡上,重新安装官方的驱动程序或者更换显卡就可以解决问题。 简单零部件设计(单一零件特征<200个,单一装配体 包含零件数<1000个)任务为主的计算机可以采用独立家用显卡或者入门级专业显卡。 复杂零件、大型装配、渲染、动画和有限元分析等任务的计算机,推荐采用中高级专业显卡,任务越繁重,需要显卡的档次越高级。 工作站级别的专业显卡当中SolidWorks只推荐使用NVIDIA Quadro系列显卡。由长时间的验证包括驱动的稳定性和性能因素,只支持和推荐使用NVIDI Quadro系列显卡。AMD虽然也有工作站级别的专业显卡可供选择,但是它们无法支持SolidWorks Visualize的渲染加速功能,所以推荐使用NVIDIA的专业显卡。 (推荐推荐推荐!没有广告费哈,我一个做sw的生怕别人说我卖电脑的,愁~)
推荐:使用NVIDIA Quadro P1000或者以上型号的显卡。
硬盘
在计算机的硬件中,最被忽视的硬件就是硬盘。对于简单的三维设计和分析而言,普通IDE或者SATA硬盘就可以满足需求,但是在处理大型装配体、复杂有限元分析、渲染和动画过程中,需要从硬盘存取海量数据,如果硬盘的数据传输率很低的话,将会大大影响运算的效率。
选用硬盘时,优先选择7200转以上的高速硬盘。具体到硬盘的种类,不同种类的硬盘性能也不相同,整体而言
SCSI硬盘>SAS硬盘>SATA硬盘>IDE硬盘
由于SCSI硬盘主要应用于企业级服务器,所以,对于工作站而言,优先选用1万转以上的SAS硬盘。 如果条件允许的情况下,采用RAID0以并联磁盘阵列方式来提高硬盘的读/写效率。RAID0代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID 0提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上并行存取。这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利 用总线的带宽,显著提高磁盘整体存取性能。例如,n块硬盘以并联方式组成RAID0磁盘阵列,磁盘的读/写速度可以提高n倍。
需要注意的是:RAID0磁盘阵列数据损坏的概率随硬盘数量而倍增,所以仅用于对性能需求高于数据安全性要求的图形工作站,不能应用于存储备份数据为主的服务器。
固态硬盘作为新兴的存储介质,这几年发展十分迅猛,读取速度和容量提升的同时,技术也越来越成熟,它具有存取速度快的特点,但是价格较为昂贵。
建议搭配机械硬盘使用,一块固态硬盘分成两个分区,一个分区用于系统分区,一个分区用于存放准备分析计算的临时数据,机械硬盘用于存放计算完成后的数据备份。
在预算可以的情况下我们推荐至少在系统和SolidWorks主程序位置使用固态硬盘,这样可以使SolidWorks的运行能行至少提高25-30%
推荐:1个高速的固态硬盘安装系统和SolidWorks程序+一个传统的7200转的机械硬盘作为存储。
操作系统
推荐:Windows 10专业版或者企业版(64Bit)
显示器
显示器主要影响使用者观感,并不影响工作效率,建议选择分辨率为1920x1080,同时如果使用更高分辨率的显示后不建议使用小于27寸的显示器。
对于笔记本来说建议使用15.6-17.3寸分辨率为1920x1080的规格。低分辨率意味着更少的绘图区域空间和界面。
计算机硬件瓶颈的判断
可以使用以下方法分析系统瓶颈,有针对性地升级计算机系统。 (1)在SolidWorks使用过程中启动Windows任务管理器,查看CPU的占用率,如果经常在100%,那么系统瓶颈就在CPU或显卡,建议升级CPU或显卡;如果系统物理内存大部分被占用,虚拟内存使用量又很大,操作过程中硬盘灯频繁闪烁,这说明系统瓶颈在内存,建议扩大内存。
(2)使用SolidWorks RX(性能诊断)工具测试您的计算机系统是否满足SolidWorks的需求,该工具得出更加详细的诊断结果和建议。
(3)使用SolidWorks工具→SolidWorks性能测试工具,对计算机性能进行测试。通过对比不同计算机的测试结果,可以为选购计算机或硬件提供参考依据。