Mini Workstation 128GB - 8C - 16T

Mini Workstation 128GB - 8C - 16T van w3sii

Aangepast op: 6 augustus 2017
Views: 1.532
18 componenten, 0 benchmarkconfiguraties, 48 eigen foto's
0% gereviewed, 0 producten

Deze build was voor mij een uitdaging om een zo klein, zuinig en krachtig mogelijk systeem te bouwen. Dit zijn termen die over het algemeen niet goed samen gaan, maar ik ben er toch min of meer in geslaagd om deze zo goed mogelijk samen te brengen. Het was eveneens de bedoeling om, in de mate van het mogelijke, gebruik te maken van de op dat moment “nieuwste” technologieën.

De bouw van het systeem heeft enkele verschillende stadia ondergaan, vooral wat betreft GPU en fanconfiguratie in de behuizing. Bijgevoegde foto’s staan in volgorde van het bouwproces. Via het tabblad 'foto's' kan je nog extra foto's terugvinden die niet opgenomen zijn in de onderstaande tekst.

CPU & moederbord
Het systeem waar ik in die tijd op werkte was opgebouwd uit een uit de kluiten gewassen Fractal Design R4 behuizing met EEB form-factor moederbord, dual Xeon E5 en 64GB DDR3. Nu had ik bij de bouw van een nieuw systeem graag willen “downsizen” zonder (veel) aan kracht in te boeten en het geheugen graag willen verdubbelen. In de periode dat ik nog alles aan het uitdenken was, bleek de keuze van CPU en memory een vrij moeilijke te zijn.

Het probleem was hier echter dat mijn eis om een zuinige CPU die toch veel kracht huisvest EN in het bezit is van meerdere cores EN ondersteuning kan bieden aan 128GB aan geheugen EN dit alles op een mini-itx moederbord, misschien niet zo heel realistisch was op dat moment. Zeker als je gaat rondneuzen in het standaard Intel en AMD desktopaanbod en het gangbare Xeon aanbod.

Totdat ik begon te lezen over het Intel Xeon D platform...

Het Xeon D platform is een vrij speciaal geval. Kort gezegd is deze SoC gebaseerd op de Broadwell architectuur en valt deze ergens tussen de Xeon E3 en E5 reeks. Je vind deze in meerdere vormen en maten, van een simpele 4/8 core/threads tot maar liefst 16/32 core/threads. Bestaat enkel onder de vorm van FCBGA1667, wat dus eigenlijk wil zeggen dat je deze niet los kan verkrijgen en steeds op een moederbord vast gesoldeerd zit.

Doordat dit een SoC is, huisvest deze alle belangrijke componenten en enkele daarvan zijn heel interessant:

Het begon mij al vrij snel duidelijk te worden dat deze Xeon D een eventueel antwoord op mijn eisen kon zijn. Ik ben toen gaan uitzoeken welke moederbordfabrikanten de Xeon D in assortiment hadden. Mijn oog was toen al gevallen op de Xeon D-1541, aangezien deze vrij interessante specs heeft voor wat ik wou bereiken. De D-1541 bevat 8/16 cores/threads met een base frequency van 2,10GHz en turbo frequency van 2,70GHz. De TDP bedraagt 45W.

Na wat vergelijken bleek ik het ideale moederbord bij SuperMicro te vinden, namelijk de X10SDV-TLN4F Rev. 1.0. Dit type bord bevatte toen nog de D-1540, maar men stond toen op het punt een Revisie 2.0 te lanceren die beschikte over de D-1541. Ik heb kort gewacht op de tweede rivisie omdat de D-1541 100Mhz sneller was tegenover de D-1540 en eveneens in het bezit was van SR-IOV (wat handig kan zijn bij virtualisatiedoeleinden).

Deze verschillen maken uiteindelijk weinig uit voor mijn type build met Windows 10, maar aangezien de wachttijd voor de 2e revisie heel kort was en ik het systeem later misschien op een andere manier zou kunnen gebruiken, vond ik dit een iets betere keuze.

SuperMicro kende ik reeds van enkele vorige moederborden die ik in mijn bezit had en ik wist bijgevolg dat zij kwalitatieve en uitermate interessante moederborden fabriceren.

De keuze was gemaakt, de X10SDV-TLN4F Rev. 2.0 met een Xeon D-1541. Dit was eveneens één van de weinige moederborden in deze klasse die in het bezit was van een M.2 PCIe 3.0 x4 slot. Andere leuke zaken zijn 2x 10GbE, 2x 1GbE, IPMI, PCIe 3.0 16x, USB 3.0, SATA3, ... . Dit moederbord had eigenlijk zowat alles wat ik nodig had.

Behuizing
Mijn keuze was hier vrij snel gemaakt. De NCASE M1 is iets wat al enige tijd geleden tot stand is gekomen via crowdfunding. Intussen zit men al aan revisie 5 van deze behuizing. Het is zowat de meest veelzijdige, compacte mini-itx behuizing die bovendien nog eens kwalitatief materiaal gebruikt (gefabriceerd door Lian Li) en mooi oogt.

De A4-SFX van DAN Cases (die zelfs nog kleiner en even geniaal is) was toen ook een eventuele optie, maar door de koeling die vereist zou zijn voor mijn systeem en aangezien ik het geluid nog op een aanvaardbaar niveau wou houden, ging ik met deze behuizing op iets teveel restricties botsen.

Koeling CPU
Koeling van de CPU was niet zo evident. Het moederbord bezit standaard een kleine heatsink met een kleine 50mm “herriefan”. Die fan diende ik dus kwijt te spelen. Ik heb over allerhande opties zitten nadenken om die fan te vervangen.

Het idee was om eventueel met een 3d-geprinte adapter te werken zodat ik een grotere fan zou kunnen monteren op die heatsink. Dit idee bleek al snel niet ideaal te zijn omdat ik besefte dat een dergelijke adapter vrij hoog en breed zou worden, aangezien de stap van 50mm naar minimum 92mm vrij groot is. Binnen de beperkte ruimte was dit dus geen optie. Zelfs met een grotere fan zou, mede door de kleine heatsink en de afstand tussen deze grotere fan en de heatsink, de temperatuur nog steeds vrij hoog oplopen en al zeker in deze kleine behuizing.

Een ander plan was om zowel de fan als de heatsink te vervangen. De vraag was hier echter, met wat? Aangezien dit niet over een standaard socket ging, maar over een FCBGA, was er namelijk niet te kiezen uit een reeks aan after-market heatsinks. Toch zeker niet in de stijl zoals je die vind in de meest moderne workstations en gaming-pc’s, waarbij je regelmatig een degelijk koelblok met bijhorende functionele fan gemonteerd ziet.

Het probleem met FCBGA1667 is dat de bevestigingsgaten en het formaat van de chip compleet anders zijn dan bijvoorbeeld een socket 1151 of wat dan ook. Er bestaan hiervoor, after-market koeloplossingen, maar dit zijn vaak serveroplossingen waarbij het koelblok relatief klein blijft en de fanspeed en bijgevolg het geluid hoog oploopt. Niet ideaal in een thuisomgeving.

Na lang zoeken was ik er achter gekomen dat, in theorie, zowel de koperen basis, hoogte en samenstelling van een heatsink van de oude butterfly labs bitcoin miners het ideale formaat had voor mijn CPU. De bevestigingsgaten kwamen niet overeen, maar dit zou simpelweg op te lossen zijn door m’n eigen bevestigingsbeugels te maken.

De heatsink, bijhorende schroeven en montageplaat heb ik uiteindelijk kunnen bemachtigen en op het eerste zicht leek alles in de praktijk eveneens perfect te passen. De stukjes metaal die ik voor de bevestigingsbeugels nodig had heb ik uit de oude montageplaat van de heatsink kunnen snijden.

Deze heatsink had ik initieel gecombineerd met een 92mm fan en deze combinatie zorgde er voor dat de CPU al stukken koeler en stiller was dan met de standaard heatsink en fan. De 92mm fan heb ik uiteindelijk nog vervangen door een 140mm PWM fan die zowel de CPU heatsink als het volledige Mini-ITX moederbord overdekt. Zo waait er niet alleen over de CPU een frisse wind, maar eveneens over het volledige moederbord en de M.2 SSD.

De 140mm fan had ik zo gepositioneerd dat het schroefgaatje linksonder exact overeenkwam met het onderliggende bevestigingspunt van de M.2 SSD.
Startende vanop het M.2 bevestigingspunt, monteerde ik meerdere moederbord standoffs op elkaar, om zowel de fan als de M.2 SSD in één beweging vast te schroeven.

Door wat geluk te hebben met de afmetingen, zat ik ook onmiddelijk goed wat betreft positie van de fan tegenover het moederbord en de CPU heatsink.

De rechterzijde van de fan is met een dunne koperdraad aan de onderliggende heatsink bevestigd.

Koeling moederbord
Op het web was ik eens toevallig op een heatmap van dit type moederbord gebotst. Met deze heatmap kon ik afleiden welke chips de grootste hoeveelheid warmte genereren. Om de koeling verder te optimaliseren heb ik deze chips met behulp van thermal adhesive tape één voor één van een degelijke heatsink voorzien. De zilverkleurige heatsinks zaten standaard gemonteerd op het moederbord, de zwarte en kleine koperen heatsinks zijn diegene die ik zelf heb bevestigd.

Op onderstaande foto kan je zien dat de onboard grafische chip zich grotendeels onder de M.2 module bevindt. Hierop een complete heatsink monteren zou dus problemen geven om een M.2 module te monteren. Door enkele rijen fins van de heatsink weg te nemen kon er op deze chip toch nog een heatsink gemonteerd worden zonder dat dit problemen gaf voor de M.2 SSD.

Aangezien ik van een offboard GPU gebruik maak heb ik deze chip uiteindelijk via een jumper setting op het moederbord, volledig uitgeschakeld. Ik had zo iets van, als je dan toch bezig bent met het plakken van heatsinks, kan je maar beter alles vol plakken. :)
Wanneer deze chip actief is, genereert die best nog wel wat warmte. Gezien de locatie onder de M.2 module heb ik preventief geopteerd voor hier toch een heatsink op te monteren. Alle beetjes helpen, zeker in deze krappe behuizingen.

Nu je kan je afvragen waarom ik in godsnaam die chip nog zou willen inschakelen. Dit moederbord heeft een IPMI chip aan boord. Dit is een soort van managementmodule, waarmee je, via het netwerk, allerlei beheerstaken kan uitvoeren op dit moederbord. Dit zijn zaken zoals booten, shutdown, BIOS-update, ... en zelfs het beeld en invoer overnemen op BIOS en OS niveau. Deze laatste functionaliteit leunt op de hardwarematige werking van de onboard GPU en vereist dus dat de onboard GPU enabled is om van deze functionaliteit gebruik te maken.

GPU
Als GPU had ik initieel gekozen voor een Asus Radeon R9 Nano. Dit was toen één van de weinige compacte, maar toch vrij krachtige grafische kaarten. Uiteindelijk heb ik deze kaart vervangen door een Gigabyte GeForce GTX 1080 Founders Edition.

De Nano is nog steeds een super kaartje, maar ik was er uiteindelijk (voor deze build) niet helemaal tevreden over. Mijn scherm werkt op 4K en doordat de ruimte in de behuizing zo beperkt is, had ik moeite om de kaart koel genoeg te houden om ‘throttling’ tegen te gaan. Dit had dus zijn invloed op de prestaties in vooral games in hoog detail op 4K.

Het was toen de periode dat de GTX 1080 stilletjes aan in de winkelschappen terecht kwam. Ik wist dat deze GPU krachtig genoeg was om zonder problemen 4K op hoog detail te draaien. Hier heb ik dus de keuze gemaakt voor de Gigabyte GeForce GTX 1080 Founders Edition.

De GTX 1080 presteerde in dit systeem veel beter op 4K, doordat deze veel beter met de warmte overweg kon. Enige nadeel hier was dat de fan zich opvallend goed liet horen op momenten dat de GPU hoog belast werd. Hier ben ik dus gaan nadenken hoe ik de warmte lager kon krijgen, zodat de fan minder hard zou gaan draaien.

In dergelijke compacte behuizingen ligt het antwoord meestal niet in het simpelweg monteren van een extra fan. Waterkoeling was hier een eventueel antwoord.

Ik had geen zin in custom waterkoeling en het bijhorend onderhoud (hoe klein dit onderhoud soms ook mag zijn). Custom waterkoeling zou, mede door beperkte ruimte, feit dat ik niks extern wou monteren, niet standaard CPU afmetingen, ..., teveel nieuwe problemen introduceren. Hierdoor ben ik het aanbod 'closed loop' oplossingen gaan bekijken.

Na wat zoekwerk was ik uitgekomen op de ‘EVGA Hybrid Water Cooler’ voor de GTX 980 Ti. EVGA had voor de 1080 nog geen nieuwe versie gelanceerd en het bleek dat de afstand tussen de bevestigingsgaten van het koelblok op de GTX 980 en 1080 exact overeenkomen m.a.w. op de afdekkap na geen compabiliteitsproblemen. De afdekkap had ik uiteindelijk niet nodig omdat de GPU toch helemaal onderaan de kast zit en naar beneden wijst. Visueel valt dit dus niet eens op.
Door deze aanpassing was ik in staat de grootste hitte van de kaart weg te nemen en deze te verhuizen naar de radiator waar een 120mm fan op aangeloten is. Dit zorgt automatisch al voor een stillere ervaring en betere koeling.

De 120mm fan van de GPU radiator is via een splitter aangesloten op de PWM fanconnector van de grafische kaart. Dit geeft als resultaat dat grafische kaart zowel de rotatiesnelheid van de originele blower-style fan op de grafische kaart als van de 120mm fan op de radiator kan beheren.

Om de radiator van zo koud mogelijke lucht te voorzien heb ik er voor gekozen om de radiatorfan zo te monteren dat deze koude lucht van buiten doorheen de radiator trekt. Dit zorgt er natuurlijk voor dat alle warme lucht van de radiator rechtstreeks in de kast zou geblazen worden en de rest van het systeem zou opwarmen. Dit heb ik opgevangen door een speciale kap te monteren op de radiatorfan zodat alle warme lucht vanuit de radiator onmiddelijk via de bovenkant van de behuizing naar buiten wordt geblazen.

Koeling Samsung 950 Pro SSD
De Samsung 950 Pro komt standaard zonder heatsinks en is gekend van op hoge temperaturen throttling te gaan toepassen. Dit heb ik proberen minimaliseren door de volledige SSD te bedekken met degelijke heatsinks. Aangezien deze M.2 SSD zich vlak onder de 140mm fan van de CPU heatsink bevind, profiteert die mee van de extra koeling.

Naast deze SSD is er nog een 2,5" SATA SSD aanwezig, namelijk de Samsung 940 EVO 1TB. Deze gebruik ik voornamelijk als opslaglocatie voor VM's en is aan de binnenzijde van het voorste paneel van de case gemonteerd.

Koeling behuizing
In feite bevat de behuizing zelf, maar 1 120mm fan op 1300rpm in het zijpaneel. Deze fan is zo gemonteerd dat deze warme lucht uit de kast naar buiten blaast.
De behuizing is eveneens aan alle in- en outtakes van de nodige stoffilters voorzien, zodat het systeem binnenin quasi stofvrij blijft.

Temperatuur & geluidsniveau
Bij standaard desktop werk of gebruik als workstation is het systeem vrijwel stil. De CPU temperatuur zit in dit geval meestal rond de 52 °C à 55 °C en de fans zijn quasi niet hoorbaar. Dit is trouwens het scenario waarin de PC zich het meest zal bevinden.

De GPU is diegene die het meeste warmte ontwikkeld. Wanneer deze zwaar onder belasting staat stijgt de CPU temperatuur tot een 75 °C, grotendeels door alle hitte van de GPU die van onder naar boven stijgt. GPU komt rond de 77 °C bij een fan speed van ongeveer 50%. Wetende dat de throttling van de GTX 1080 pas rond de 82 °C à 83 °C in actie komt en de radiatorfan nog maar half werk levert, zit ik wat dat betreft goed.
Wanneer enkel de CPU zwaar onder belasting staat d.m.v. bijvoorbeeld Prime95 dan schommelt de temperatuur eveneens rond de 75 °C. Doordat de GPU op dat moment niks doet en de CPU fan 140mm is, is in dit geval het systeem nog steeds stil.

De temperaturen voor de CPU kan voor velen misschien wat hoog lijken, maar het gaat dan ook om een zeer compact systeem waarbij alle onderdelen heel dicht op elkaar gepakt zitten. Dit is dus niet te vergelijken met temperaturen afkomstig van een degelijke tower behuizing met ideale airflow.
Deze temperaturen zijn voor de processor perfect werkbaar. Een Intel CPU is ontworpen om pas vanaf een 100 °C te beginnen throttlen en kan dus perfect overweg met bovenstaande temperaturen. Aan pieken van 80 °C kom ik nooit dus ik heb nog meer dan voldoende speelruimte.

Eén nadeel is dat het geluidsniveau wat hoger komt te liggen bij hoge GPU belasting, bij bijvoorbeeld een game op 4K hoog detail. Dit geluid is vooral afkomstig van de radiatorfan. Nu is dit voor mij minder een probleem, aangezien ik tijdens een sporadische game vaak gebruik maak van een headset, waardoor dit extra geluid “verdwijnt”. Indien dit toch ooit een probleem zou vormen dan kan ik het systeem nog steeds verder van me weg plaatsen. Nu staat het systeem dicht naast mij, door niks omgeven.

Besluit
Uiteindelijk is dit voor mezelf een zeer interessante build geweest en eveneens een leerproces. Ik maak nu ongeveer reeds een jaar gebruik van dit systeem en ik ben er helemaal tevreden over. In de staat waarin het systeem nu is, is er eigenlijk weinig tot niks wat ik nog zou willen veranderen. De build heeft reeds de nodige wijzigingen ondergaan, waardoor ik me momenteel perfect kan vinden met de manier waarop het gebouwd is.

Het enige wat ik misschien nog eens ga toevoegen is twee 'Scythe Slip Stream Slim 120 x 12mm' fans op de bodem van de behuizing, die nog voor een klein beetje extra luchttoevoer en wat extra opwaartse luchtstroom kunnen zorgen.

Ik hoop dat jullie dit met plezier lezen en dit voor anderen ook een informatieve bron kan zijn.

Hieronder zie je een vergelijking tussen mijn "oud" en nieuw systeem. Het downsizen is best goed gelukt. :) Op deze foto was m'n nieuw systeem nog niet voltooid en nog voorzien van de R9 Nano.

Benchmarks
Cijfertjes van benchmarks zeggen niet alles natuurlijk, maar kan zeker handig zijn om een algemene indruk te krijgen. Alles op standaard settings.

Onderdeel Componenten Laagste prijs Reviews
Processor Intel Xeon D-1541 FCBGA1667
Moederbord SuperMicro X10SDV-TLN4F € 947,00
Geheugenmodule 4x Samsung DDR4 2133MHz 32GB CL15 ECC Registered
Videokaart Gigabyte GeForce GTX 1080 Founders Edition 8GB € 593,00
Harddisk/SSD Samsung 840 Evo 1TB € 377,55
  Samsung 950 Pro 512GB € 421,95
Optische drive    
Geluidskaart    
Behuizing NCASE M1 Version 5
Voeding Corsair SF600 € 107,00
CPU-koeler Custom
Monitor Iiyama ProLite X4071UHSU-B1 € 591,00
Toetsenbord Logitech G810 Orion Spectrum € 109,95
Muis Logitech G500 Gaming Mouse € 53,00
PC speakerset    
Casefan Noctua NF-F12 IndustrialPPC-2000 120mm PWM € 21,95
  Noiseblocker NB-eLoop 120mm 1300rpm € 17,50
  Phanteks PH-F140MP 140mm Black € 16,00
TV-kaart    
Headset Logitech G933 Artemis Spectrum € 148,56
Videokaartkoeler EVGA Hybrid Waterblock Cooler
Besturingssysteem Microsoft Windows 10 Pro EN € 209,95
Game    
Overige    

Voeg de componenten van dit user systeem toe als een nieuwe wensenlijst


Updates

8 augustus 2017 om 21:01 5 foto's toegevoegd
8 augustus 2017 om 19:21 2 foto's toegevoegd en 1 foto verwijderd
7 augustus 2017 om 18:53 1 foto toegevoegd en 1 foto verwijderd
7 augustus 2017 om 00:59 6 foto's toegevoegd en 1 foto verwijderd
6 augustus 2017 om 22:43 Intel Xeon D-1541 FCBGA1667, Intel Xeon E5-4650 v2 Tray en Intel Xeon E5-4650 v2 Tray toegevoegd Intel Xeon E5-4650 v2 Tray, Intel Xeon E5-4650 v2 Tray en Intel Xeon E5-4650 v2 Tray verwijderd

Volledige geschiedenis bekijken

Wat vonden andere gebruikers van dit user systeem?

9 gebruikers vonden dit user systeem leuk.

Je moet ingelogd zijn om te kunnen stemmen.

Dit systeem heeft geen benchmarks.

Updates

8 augustus 2017 om 21:01 5 foto's toegevoegd
8 augustus 2017 om 19:21 2 foto's toegevoegd en 1 foto verwijderd
7 augustus 2017 om 18:53 1 foto toegevoegd en 1 foto verwijderd
7 augustus 2017 om 00:59 6 foto's toegevoegd en 1 foto verwijderd
6 augustus 2017 om 22:43 Intel Xeon D-1541 FCBGA1667, Intel Xeon E5-4650 v2 Tray en Intel Xeon E5-4650 v2 Tray toegevoegd Intel Xeon E5-4650 v2 Tray, Intel Xeon E5-4650 v2 Tray en Intel Xeon E5-4650 v2 Tray verwijderd
6 augustus 2017 om 20:10 37 foto's toegevoegd
6 augustus 2017 om 19:27 Samsung 32GB DDR3L-1600 CL11 ECC en Samsung DDR4 2133MHz 32GB CL15 ECC Registered toegevoegd Samsung DDR4 2133MHz 128GB ECC Registered CL15 en Samsung 32GB DDR3L-1600 CL11 ECC verwijderd
6 augustus 2017 om 17:03 Gigabyte GeForce GTX 1080 Founders Edition 8GB, SuperMicro X10SDV-TLN4F, Intel Xeon E5-4650 v2 Tray, Custom, Samsung DDR4 2133MHz 128GB ECC Registered, Samsung DDR4 2133MHz 128GB ECC Registered CL15, Corsair SF600, Samsung DDR4 2133MHz 128GB ECC Registered CL15, NCASE M1 Version 5, Home Made, Logitech G500 Gaming Mouse, Phanteks PH-F140MP 140mm Black, Samsung 950 Pro 512GB, Microsoft Windows 10 Pro EN, EVGA Hybrid Waterblock Cooler, Logitech G933 Artemis Spectrum, Phanteks PH-F140MP 140mm Black, Noiseblocker NB-eLoop 120mm 1300rpm, Iiyama ProLite X4071UHSU-B1, Noiseblocker NB-eLoop 120mm 1300rpm, Noctua NF-F12 IndustrialPPC-2000 120mm PWM, Noctua NF-F12 120mm PWM, Logitech G810 Orion Spectrum en Samsung 840 Evo 1TB toegevoegd Samsung DDR4 2133MHz 128GB ECC Registered, Samsung DDR4 2133MHz 128GB ECC Registered CL15, Home Made, Phanteks PH-F140MP 140mm Black, Noiseblocker NB-eLoop 120mm 1300rpm en Noctua NF-F12 120mm PWM verwijderd
6 augustus 2017 om 17:03 User systeem aangemaakt
*