Anlass dieses Beitrags ist die Veröffentlichung eines Tests des gehypten Eversolo T8 im Aktiv-Hören Forum. Der Hersteller schwärmt vom „Ultrapräzisen Femtosekunden-Taktsystem“ und wir wollen sehen, was dran ist.

In den Grundlagen schauen wir uns die verschiedenen Clocktypen an. Und auf welche Phasenrauschwerte du achten sollst, um den relevanten Jitter zu bestimmen. Im Praxisteil kommen dann einige Clocks in die Begutachtung.

Unterhalb der Zusammenfassung findest du künftig ein Quellenverzeichnis. So möchte ich die Veröffentlichung in Foren und deren fachkundigen Forenten besser herausstellen. Außerdem kannst du mit den Links auf Nachschlagewerke wie zum Beispiel Wikipedia und die technischen Parameter der Hersteller einen Faktencheck machen.

Grundlagen

Clocks

Wenn wir zu einer Verabredung pünktlich sein wollen, schauen wir auf unsere Uhr. Der Computer benötigt ebenfalls Clocks, damit eine zeitrichtige Datenverarbeitung stattfinden kann. Siehe hierzu: Wie dein PC Timer tickt. Und bei der digitalen Audiowiedergabe wird der Datenstrom immer wieder neu getaktet, zum Beispiel im Switch, im Streamer und im DAC.

Phasenjitter und Phasenrauschen

Die Qualität von Oszillatoren und Takten wird üblicherweise anhand des Phasenrauschens oder des RMS-Phasenjitters charakterisiert.

Während Jitter die Abweichungen im Zeitbereich anzeigt, wird beim Phasenrauschen der Frequenzbereich verwendet. Phasenrauschen sind die unerwünschten, zufälligen Phasenschwankungen, die als kurzfristige Frequenzinstabilität gemessen werden. Aus beiden Werten lässt sich dieselbe Drift ableiten. Im Vergleich mit anderen Clocks gilt: je niedriger das Phasenrauschen ist (höherer Minuswert in dB), desto besser. Wenn bei 1 Hz das Phasenrauschen -105 dBc/Hz beträgt bedeutet es, dass die Phasenrauschleistung in einer 1-Hz-Bandbreite, die 1 Hz vom Träger entfernt liegt, 105 dB unter der Trägerleistung liegt.

Der Phasenjitter ist die Abweichung der Taktperiode von der idealen Periodizität. Er ist das Gegenstück zum Phasenrauschen im Zeitbereich. Der Phasenjitterwert wird in der Regel in Femtosekunden (fs) angegeben.

Wander vs. Jitter

Im Bild unten sind die Unterschiede zwischen Wander und Jitter dargestellt. Bei Wander handelt es sich um niederfrequenten Jitter bis 10 Hz! Zur Verdeutlichung: Die meisten Jitter-Zahlen berücksichtigen nur das Phasenrauschen im Bereich von 12 kHz bis 20 MHz, das weit außerhalb des Bereichs liegt, der das digitale Audio zu beeinflussen scheint. Wander kann die Audiosignale demodulieren und zu einer „Verbreiterung“ der Frequenzen führen. Beispielsweise würde ein 1-kHz-Signal durch 10-Hz-Jitter zu einem Frequenzbereich von 990 Hz bis 1010 Hz „aufgefächert“. 

Auswirkungen von Wander

UpTone Audio brachte eine neue These ins Spiel, siehe hier, hier und hier.

Die These von UpTone Audio besagt, dass das Phasenrauschspektrum der eingehenden Daten das Phasenrauschspektrum der lokalen Clock (Empfänger Clock) überlagert. So gelangt Phasenrauschen von einem Gerät zum nächsten, auch über optische Verbindungen. Dieses Phasenrauschen breitet sich aus – sowohl mit Schnittstellen wie Ethernet, USB, S/PDIF, I2S, als auch in den Chips auf den Boards. Selbst ein DAC mit einer perfekten Clock, die direkt neben dem DAC-Chip sitzt, wird von all der vorgelagerten Jitter/Phasenmodulation beeinflusst, die in den Chips und auf der Leiterplatte kurz davor stattgefunden hat.

Verbundene Systeme in diesem unteren Bereich der „Wanderung “ tauschen Taktungenauigkeiten untereinander aus. Und zwar durch Störungen, die diese Ungenauigkeiten in den Chips verursachen oder die sich über die Masse ausbreiten. Dies geschieht auch, wenn keine Musikdaten übertragen werden, da die Systeme ständig in Verbindung stehen und das Phasenrauschen anliegt. Sei es über Kupfer oder Lichtwellenleiter. Gleiches gilt für USB oder andere Systembusse. Deshalb ist eine Pufferung der Daten hier wirkungslos.

Das Grundrauschen ist sehr frequenzabhängig. Bei einer Standardplatine mit Signalen auf einer Massefläche fließt der hochfrequente Rückstrom direkt unter dem Signalkabel durch die Massefläche, sodass es selten zu Problemen mit den Taktpins kommt. Aber der niederfrequente Rückstrom verteilt sich über die gesamte Massefläche, sodass er leicht die Taktpins beeinträchtigen kann. Das bedeutet, dass niederfrequente Jitter-Komponenten in Datenschnittstellen kleine Spannungen über die Massefläche erzeugen können, was leicht zu Problemen mit den Taktpins führen kann.

Clock Typen

In der Tabelle unten sind die unterschiedlichen Clocks aufgelistet. Beginnend mit den XO Clocks sind die Phasenrauschwerte zwischen 1-10 Hz recht bescheiden, da sehr hoch. Dafür sind sie sehr preiswert. Dagegen haben die Low-Noise OCXO Clocks sehr niedrige Phasenrauschwerte, welches sich auch in einem sehr hohen Preis widerspiegelt. Die Rubidium Clocks sind außer Konkurrenz, da es hier auf die Langzeitstabilität ankommt.

Umrechnung des Phasenrauschens in Jitter

Mit dem im Web verfügbaren Phase Noise to Jitter Calculator von Marki Microwave ist eine einfache Berechnung möglich. Man gibt einfach die Phasenrauschwerte ein und bekommt das Ergebnis. Hier muss man auf die Maßeinheiten achten:

Und die Parameter müssen richtig eingegeben werden. Zitat von Horst (Trinnov) aus dem Aktiv-Hören Forum:

„Also im Tool nur 0,001KHz (= 1 Hz) bis 0,00001 MHz (= 10 Hz) einstellen und mit dem Papierkorb Symbol die anderen Zeilen aus der Berechnung rausnehmen. Ich verwende das Tool seit ca. Mitte 2024“

Gesagt – getan! Ich habe die typischen (höheren) Phasenrauschwerte der unterschiedlichen Clocks in Jitter umgerechnet. Hier beginnend mit der XO Clock:

Der sehr hohe Jitter von 50080 fs (50,08 ps) bei den XO-Clocks dominiert unten die Skala. Richtig interessant wird es im Grunde genommen erst ab den OCXO Clocks mit 322 fs. Die Low-Noise Modelle glänzen hier mit 26 fs.

Praxis

Tests mit verschiedenen Clocks

Eversolo T8

Der Eversolo T8 ist ein reiner Streamer, der damit wirbt, dass ein makelloses digitales Signal mit einem „ultrapräzisen Femtosekunden-Taktsystem“ an deinen externen Digital-Analog-Wandler (DAC) übertragen wird. Im Streamer sind Clocks von Accusilicon AS318-B verbaut. Zitat von Gert (Fortepianus) aus dem Aktiv-Hören Forum:

„Daraus rechnet das Tool dann also einen Jitter von 24fs aus, das ist gut und 24fs liegen im Bereich von Femtosekunden. Was mich da dran jetzt ärgert? Der Jitter im Frequenzbereich 100Hz-1MHz interessiert für Audioanwendungen nicht. Oft wird sogar der Jitter von 12kHz-20MHz angegeben, das ist vielleicht für die Satelliten-Technik interessant, aber für Audio überhaupt nicht. Da schlägt vor allem der Jitter von 1Hz-10Hz zu, den man auch Wander nennt.

So jetzt rechnen wir das nicht von 100Hz aufwärts, sondern von 1Hz an: Da kommt jetzt etwas über eine Picosekunde raus, 1,04ps, was 1040fs sind. Also unter einer Femtoclock verstehe ich was anderes.“

Ich habe das nachgerechnet und auf 1 Hz bis 10 Hz beschränkt, was es mit 1037 fs (1,037 ps) auch nicht besser macht:

T+A SDV 3100 HV

Der T+A SDV 3100 HV ist ein sogenannter Streamer DAC, dass heißt neben den PCM- und DSD-Wandlern sind auch Streamingfunktionen eingebaut. Darüber hinaus ist das NAA-Modul von HQPlayer enthalten. Siehe Beitrag: Einplatinencomputer mit HQPlayers NAA nutzen.

Die Clocks sind durch die Glasscheibe leicht zu identifizieren. Es handelt sich um zwei Crystek VCXO CVHD-957 Clocks, davon eine mit 49,152 MHz und die andere mit 45,1584 MHz.

Leider wurden keine Phasenrauschwerte mit 1 Hz angegeben, so dass ich mit 10 Hz bis 100 Hz gerechnet habe.

Zum besseren Vergleich habe ich die Berechnung wie beim Eversolo T8 gemacht. Die Werte sind bei einer Trägerfrequenz von 49,152 MHz und der Berechnung zwischen 100 Hz bis 1 MHz mit 84,56 fs deutlich schlechter als beim vergleichsweise preiswerten Eversolo T8 (24 fs). Aber man bewegt sich auch hier im Femtosekundenbereich:

Wenn ich die Bandbreite zwischen 10 Hz und 100 Hz eingrenze, komme ich mit 837,6 fs fast auf 1 ps heran:

Wenn ich 1 Hz mit -70 dBc/Hz analog dem Eversolo T8 simuliere, dann erreicht der Jitterwert schlechte 2032 fs und wir bewegen uns im Picosekundenbereich: 2,032 ps!

Mutec REF10 SE120

Der Taktgenerator Mutec REF10 SE120 hat seinen Namen, weil er

1. ein hochpräzises 10-MHz-Referenztaktsignal für angeschlossene Geräte bereitstellt und
2. das Phasenrauschen bei 1 Hz mit ≤ -120 dBc/Hz sehr niedrig ausfällt.

Der REF10 SE120 basiert auf einem extrem aufwendig selektierten, handgefertigten, ofengesteuerten Quarzoszillator aus deutscher Produktion. OCXO steht für Oven Controlled Crystal Oscillator, d. h. der Quarz wird auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt und über einen Temperaturregelkreis zwischen 70°C – 80°C gehalten. Dies minimiert die Frequenzdrift und macht die Clock so genau.

Der Mutec REF10 SE120 ist nahezu kabellos und hervorragend verarbeitet.

Ein geschirmter Trafo mit jeder Menge hochkapazitiven Low‑ESR‑Elkos

Sauberes Industriedesign

Die 10 MHz OCXO Clock

Die 10 MHz Anschlüsse sauber und robust verlötet

Jedem Gerät liegt ein Phasenrauschdiagramm bei. Schauen wir uns die Jitterwerte an. Mit sagenhaft niedrigen Jitterwerten von 16,64 fs wird klar, warum diese Low-Noise OCXO Clock so gut ist.

Der Mutec REF10 SE120 versorgt bei mir den GUSTARD N18 PRO Netzwerk-Switch mit sauberen 10 MHz Takt. Den Hörtest führte ich in meinem System mit meinem Kumpel Bernd (fis Audio) durch. Dieser Test war schnell beendet, da sehr eindeutig. In Stichworten:


Reclocking an: dichter an der Musik dran, Fokussiert

Reclocking aus: mehr aus der Mitte, keine Feinheiten

Siehe Bericht: Was bringt ein Reclocking mit dem Mutec REF10 SE120?

Zusammenfassung

Bei den Clocks kommt es auf den Phasenjitter, beziehungsweise das Phasenrauschen im Bereich 1 Hz bis 10 Hz (Wander) an. Wander ist als niederfrequenter Jitter laut Upton Audio ziemlich tückisch, weil das Phasenrauschspektrum der eingehenden Daten das Phasenrauschspektrum der lokalen Clock (Empfänger Clock) überlagert. Es kann nicht durch Pufferung oder Lichtwellenleiter aufgehalten werden und beeinflusst im DAC über die Massefläche dessen Taktpins.

Bei den Clock Typen muss man mit den OCXO Clocks tief in die Tasche greifen, um gute Jitterwerte zu erhalten. Mit dem Phase Noise to Jitter Calculator kannst du das Phasenrauschen selbst in Jitter im relevanten Bereich umrechnen.

Bei dem relativ preiswerten Eversolo T8 und sogar beim teuren T+A SDV 3100 HV sind sogenannte FemtoClocks verbaut. Die Hersteller stellen die Werte besser dar, indem sie Jitter im Frequenzbereich gern zwischen 100 Hz bis 1 MHz angeben. Wie wir gesehen haben, bewegen wir uns im relevanten Wander (1 Hz – 10 Hz) mit den verbauten Clocks stattdessen im Pikosekundenbereich. Gute OCXO Clocks sind schon im Einkauf sehr teuer und werden daher von Streaming-/ und DAC-Herstellern gemieden.

Aber es gibt Tuningmöglichkeiten. Platziere eine Referenz Clock wie zum Beispiel den Mutec REF10 SE120 in deiner Kette und du wirst eine Verbesserung hören.

Quellenverzeichnis

In alphabetischer Reihenfolge:

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Disclaimer

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DIY – Mach es selbst

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VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

LAN (Local Area Network) Kabel erfreuen sich in der audiophilen Gemeinde einer besonderen Aufmerksamkeit. Und sie können sehr teuer sein. Dabei kann man viel falsch machen, wenn man die unterschiedlichen Schirmungen und deren Auswirkungen auf Masse und EMI/RFI nicht kennt. Dabei kannst du mit richtig preiswerten industriellen LAN Kabel sehr weit kommen, wenn du sie richtig einsetzt.

In den Grundlagen erörtern wir die unterschiedlichen Schirmungen im Industriestandard und deren möglichen Nutzen. Im Praxisteil gebe ich Empfehlungen für unterschiedliche Einsatzzwecke.

Grundlagen

Gleichtaktstörungen

Gleichtaktstörungen sind Störspannungen und -ströme auf den Verbindungsleitungen zwischen elektrischen Komponenten oder Bauelementen. Die breiten sich mit gleicher Phasenlage und Stromrichtung sowohl auf der Hinleitung als auch der Rückleitung zwischen diesen Komponenten aus.

Gleichtaktstörungen wirken auf diese beiden Leitungen gleich ein. Die Störströme fließen darin im Gegensatz zu den Nutzströmen gleichsinnig. Außerdem besitzen die Störspannungen in beiden Leitungen die gleiche Amplitude und Phasenlage. Um das Nutzsignal zu stören, ist also ein weiterer Stromweg nötig. Dieser ist meistens durch gemeinsame Bezugspotentiale (Erdung oder Masseverbindung) von Nutzsignal und Störquelle sowie durch Streukapazitäten gegeben.

Die Einkopplung der Gleichtaktstörung kann verschiedene Ursachen haben, zum Beispiel kapazitive Kopplung oder Potenzialdifferenzen entlang des Übertragungsweges. Bei der kapazitiven Kopplung kommen hochfrequente Störsignale oder Impulse gleichzeitig auf beide Leiter. Potenzialdifferenzen entstehen zum Beispiel, wenn es einen Spannungsabfall gibt. Der kann durch hohe Ströme in Masseverbindungen oder Erdverbindungen (Erdschleifen) verursacht werden.

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist wichtig, um zu verhindern, dass andere Geräte und Einrichtungen durch elektrische oder magnetische Felder und Vorgänge Funktionsstörungen bekommen. Elektromagnetische Interferenz (EMI) beschreibt die Störungen, die durch elektromagnetische Energie verursacht werden, die von elektronischen Geräten abgegeben wird. RFI (Radiofrequency Interference) ist eine spezielle Art von EMI, deren Störbereich durch die Hochfrequenzbänder erweitert wird. 

Wenn ein elektromagnetisches Feld auf eine Störsenke einwirkt, nennt man das Strahlungskopplung. Elektrische Leiter in Kabeln oder auf Platinen können als Antenne wirken und z. B. Radio- oder Funksignale empfangen, die auf dem Leiter als Störsignale entstehen.

Geschirmte und ungeschirmte LAN Kabel

Mit der Revision der ISO/IEC 11801 wurde ein neues Bezeichnungsschema eingeführt. Dabei steht die erste Stelle für die Gesamtschirmung. Gleich dahinter mit einen „/“ getrennt, wird die Adernpaarschirmung angegeben. Die letzten beiden Stellen steht für TP (Twisted Pair). Verdrillte Adernpaare sind besser gegen elektrische und magnetische Störfelder geschützt als Adern, die parallel geführt werden. Wenn man die Adernpaare verdreht, dann heben sich die Beeinflussungen durch äußere Felder größtenteils gegenseitig auf. TP ist daher der Standard bei LAN Kabel.

Unterschiede gibt es bei der Schirmung:

• U steht für ungeschirmt (unshielded)
• F steht für Folienschirm (foiled)
• S steht für Geflechtschirm (screened)
• SF steht für Geflecht- und Folienschirm

Und hier wird es interessant. Unten im Bild siehst du die zwei Gegensätze. U/UTP (linke Hälfte) ist gänzlich ungeschirmt (U), während S/FTP (rechte Hälfte) das gesamte Kabel mit einem Metallgeflecht (S) und die Adernpaare mit einer Folie (F) schirmt. Twisted Pair (TP), also verdrillte Adernpaare ist beiden gemeinsam.

Ein elektrisch leitender Schirm, oft aus Aluminiumfolie und/oder Metallgeflecht oder aus Kupfer, bietet zusätzlich Schutz gegen störende äußere elektromagnetische Felder. Deshalb spricht erstmal viel für geschirmte LAN Kabel. Wenn es denn nicht große Probleme bei Erdschleifen (Ground Loop Risk) geben würde. Deshalb ist es für Audiozwecke oft besser, gänzlich ungeschirmte LAN Kabel zu verwenden, weil dadurch Störungen über die Masseverbindung unterbunden werden.

Es gibt viele Möglichkeiten des geschirmten oder ungeschirmten Kabelaufbaus. Die maximale Bandbreite (Data Rate) einer Übertragungsstrecke wird in Kategorien (Cat) eingeteilt. Ein Cat 5e Kabel ermöglicht bereits 1Gbit/s Bandbreite. Das ist mehr als genug für Audio, sogar für DSD1024. Gebräuchlich sind Cat 6 Kabel, die sogar bis zu 10Gbit/s ermöglichen.

Wenn du jetzt meinst, du kaufst dir ein Cat 8 Kabel, um für die Zukunft gerüstet zu sein, denke an mögliche Erdschleifen über die Masseverbindung. Die sind dort besonders ausgeprägt. Es gibt keine gänzlich ungeschirmten LAN Kabel (U/UTP) für Cat7 oder Cat8!

Grundsätzlich schützen ungeschirmte Kabel besser vor Erdschleifen (Ground Loop Protection), während geschirmte Kabel besser gegen EMI (EMI Protection) schützen.

Praxis

U/UTP LAN Kabel im Einsatz

Für kurze Strecken, hier rede ich von 15cm bis max. 100cm Kabellänge, setze ich gern ungeschirmte CAT6 U/UTP LAN Kabel ein. Die sind ausgesprochen preiswert und in industrieller Ausführung zu haben. Zum Beispiel von FS Deutschland: 1ft (0.3m) Cat6 28AWG nicht abgeschirmt (U/UTP). Charakteristisch sind die Kunststoffstecker. So erreichst du kontruktionsbedingt, dass es keine Probleme wegen Erdschleifen gibt. Sobald du einen Metallstecker hast, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, ein geschirmtes Kabel zu haben.

Bei ungeschirmten Kabel musst du jedoch unbedingt darauf achten, dass keine EMI/RFI-Störungen möglich sind. Verlege solche Kabel zum Beispiel nie neben Netzleitungen. In meinem Schaltkasten habe ich zusätzlich Kupferplatten zur Abschirmung angebracht.

Als sehr preiswerte und störungsreduzierte Lösung kannst du U/UTP LAN Kabel auch für deine Audiolösungen verwenden.

Spezielle Audio LAN Kabel

Wer deutlich mehr Geld ausgeben will, der kann sich natürlich aus einem breiten Angebot audiophiler LAN Kabel etwas aussuchen. Leider berücksichtigen nicht alle Kabelhersteller mögliche Störungen über Masse in der Konstruktion. Exemplarisch stelle ich LAN Kabel von fis Audio vor.

Zur Offenlegung meiner finanziellen Interessen: Es gibt keine. Du solltest aber zur Einordnung wissen, dass Bernd Fitzlaff, der Inhaber, mein früherer Geschäftspartner war.

Im Bild unten siehst du zwei LAN Kabel von fis Audio. Eines mit, eines ohne Isolator, beide Kabel haben eine abschaltbare Schirmung. Rechts am Switch sind farbige Lichtwellenleiter, die konstruktionsbedingt galvanisch trennen, aber nicht universell alle Probleme lösen. Bei Interesse kannst du hier etwas nachlesen: Audio PC LWL

fis Magic LAN Kabel mit abschaltbarer Schirmung

Die hochwertigen LAN Kabel von fis Audio gibt es schon länger. 2021 kam die Version der beidseitig abschaltbaren Schirmung dazu. Das Kabel ist richtungsgebunden. Vor dem LAN Stecker befindet sich ein Dip-Schalter, mit dem die Schirmung getrennt (off) oder verbunden (on) werden kann. Diesen Dip-Schalter gibt es auf beiden Kabelenden, so dass insgesamt vier Variationen geschaltet werden können:

• Beide Enden komplett geschirmt
• Beide Enden ungeschirmt
• Eingang geschirmt, Ausgang ungeschirmt
• Eingang ungeschirmt, Ausgang geschirmt

Bernd und ich führten einen Test durch, wobei ich die Wortwahl von Bernd in den Ergebnissen dokumentiert habe. Die Ergebnisse sind natürlich rein subjektiv! Das fis Magic LAN Kabel mit abschaltbarer Schirmung wurde vor dem „letzten“ Meter des DACs eingesetzt. Beim Eingang (Empfänger) ist der LAN-Anschluss beim DAC und beim Ausgang (Sender) ist der LAN-Anschluss am Switch gemeint.

1. Eingang off, Ausgang on
etwas abgefallen hinsichtlich der Rauminformationen

2. Eingang on, Ausgang off
beste Schalterstellung

3. Eingang on, Ausgang on
als ob eine Scheibe dazwischen ist

4. Eingang off, Ausgang off
schlechteste Wahl, Raum matschig

fis Audio Ultraclean Linear Ethernet Cable mit abschaltbarer Schirmung und Isolator

Im Bild unten siehst du den integrierten Isolator. Für den Netzwerkisolator wurde ein extra Platinenlayout entwickelt. Die separaten Netzwerkisolatoren haben oft den Nachteil, dass ein Übergang zwischen Stecker und Buchse stattfinden muss. Und dann hat man drei Teile in der Hand: LAN Kabel zum Isolator, den Isolator als solches und ein zweites LAN Kabel zum Empfänger. Wenn die Platine für die galvanische Trennung direkt im Kabel verlötet wird, vermeidet man schlecht sitzende Kontakte und Übergangswiderstände. 

Um einen Vergleich zu haben, testeten wir andere Isolatoren gleich mit.

Beim Delock Netzwerk Überspannungsschutz 6 kV RJ45 handelt sich eigentlich um einen Überspannungsschutz. Im Testbericht von LowBeats steht: Der Übertrager QT24A03 des Herstellers TNK läßt überwiegend die Netzwerkträger-Frequenzen für 10-, 100-, und 1.000-MBit-Netzwerke passieren und dämpft die Frequenzbereiche darüber und darunter. Und da die Übertrager auch eine galvanische Trennung bilden, bleiben Gleichspannungsanteile auf der Leitung komplett auf der Strecke.

Der Netzwerkisolator EMOSAFE EN-70HD wirkt ähnlich wie der von Delock, es sind jedoch angabegemäß sehr hochwertige Bauteile enthalten, welches sich im höheren Preis bemerkbar macht. Die Netzwerkisolatoren werden auch in der Medizintechnik eingesetzt

Nachdem beim fis Magic LAN Kabel mit abschaltbarer Schirmung wie oben beschrieben die beste Schalterstellung (Eingang on, Ausgang off) gefunden wurde, testeten wir die LAN Isolatoren.

1. Eingang on, Ausgang off mit DeLock Isolator
leichte Verbesserung, schöner Grundtonbereich, mehr Natürlichkeit

2. Eingang on, Ausgang off mit EMOSAFE Isolator
ein Tick schlechter, mehr Auflösung aber etwas zu hart, sehr guter Bass

3. Eingang on, Ausgang off mit fis Audio Ultraclean Linear Ethernet Cable mit integriertem LAN Isolator
sehr schöner luftiger Raum, schön definierter Bass, schöne Klangfarben, bessere Instrumententrennung

Fazit Klangvergleich

Wenn der Schirm am Empfänger aufliegt, am Sender aber getrennt wird, ergab sich der beste Klang. Kam der Isolator noch dazu, wurde der Klang noch besser.

Unabhängige Messungen der fis Audio LAN Kabel zeigten, dass mit der Schirmung nur auf Empfänger Seite verbunden (Szenario 2. ohne Isolator) die störungsfreieste Alternative war. Im Bereich 0-12,5kHz, also im Audio Frequenzbereich, lieferte das Kabel mit Filter (Szenario 3. mit Isolator) die besseren Werte.

Zusammenfassung

Gleichtaktstörungen mit Massebezug und EMI/RFI sind der Feind einer jeden Netzwerkverbindung für Audio. Auch wenn der Datentransfer noch stabil bleibt, können die Störungen sich in die angeschlossenen Geräte einnisten und den Klang empfindlich stören. Im schlimmsten Fall kommt es zu Drop Outs, wenn der Netzwerkcontroller die Spannungsverläufe nicht mehr zuverlässig zwischen 0 und 1 unterscheiden kann und neue Paketanforderungen zum Overload führen.

Es ist wichtig zu wissen, welche Vor- und Nachteile geschirmte und ungeschirmte LAN Kabel haben. Dabei kannst du mit den richtigen industriell gefertigten LAN Kabel für wenig Geld viel erreichen. Für kurze Entfernungen empfehle ich zum Schutz gegen Masseprobleme/Erdschleifen ungeschirmte U/UTP Cat 6 LAN Kabel. Für längere Strecken von mehreren Metern sind geschirmte Kabel zum Schutz gegen EMI/RFI die bessere Wahl. Hier würde ich aber von CAT 7/8 abraten (hohe Empfindlichkeit bei Erdschleifen) und stattdessen zu F/FTP oder S/FTP Cat 6A LAN Kabel tendieren.

Es gibt viele Anbieter von audiophilen Netzwerkkabeln. Achte auf Angebote mit abschaltbarer Schirmung, ggf. mit einseitig getrennter Schirmung und/oder mit Isolatoren.

In unseren subjektiven nicht repräsentativen Hörtests fanden wir heraus, dass sich das fis Magic LAN Kabels mit anliegender Schirmung am Empfänger (getrennte Schirmung am Sender) am besten anhörte. Das fis Audio Ultraclean Linear Ethernet Cable mit integriertem Isolator war dann das Sahnehäubchen.

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DIY – Mach es selbst

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VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Aus der Gaming-Szene kommt der Tipp, den sogenannten High Precision Event Timer (HPET) zu deaktivieren. Denn hochpräzise ist da gar nichts. Nur bleibt bei Windows 11 Pro die Abschaltung von HPET wirkungslos! Der messtechnische Beweis folgt im Praxisteil. Und auch, mit welchem Betriebssystem ein sensationell gutes Timing gelingt. Ist das Hörbar? Und wie!

In den Grundlagen schauen wir uns vorher die unterschiedlichen PC Timer Funktionen und die verschiedenen Windows Betriebssysteme an.

Grundlagen

PC Timer

Historisch gewachsen gibt es unterschiedliche Timer im PC, die per Software angesteuert werden können.

TSC – Time Stamp Counter

Der TSC ist ein 64-Bit-Zähler in jedem Core der CPU, der ab dem Reset kontinuierlich hochzählt. Er zählt die CPU-Takte (oder einen davon abgeleiteten konstanten Takt). TSC ist extrem schnell (nur wenige CPU-Zyklen) und pro CPU-Kern vorhanden. Meist als Invariant TSC und synchronisiert zwischen Cores. Die Zugriffszeiten liegen bei sehr niedrigen ~10-40 ns.

Ein wichtiges Konzept bei der Arbeit mit TSC ist der invariante TSC. Die meisten modernen Prozessoren implementieren oft einen invarianten TSC, der mehrere Vorteile für Zeitmessungen bietet. Der invariante TSC arbeitet mit konstanter Geschwindigkeit, unabhängig von CPU-Leistungszustands- oder Frequenzänderungen, was ihn für Timing-Messungen zuverlässiger macht. Bei Mehrkern- und Multi-Socket-Systemen ist die invariante TSC typischerweise über alle Kerne und Sockeln hinweg synchronisiert, um konsistente Messwerte zu gewährleisten.

HPET – High Precision Event Timer

HPET ist im Chipsatz auf dem Mainboard angesiedelt. Ein HPET-Chip besteht aus einem 64-Bit-Up-Counter (Hauptzähler), der bei einer Frequenz von mindestens 10 MHz zählt, und einer Reihe von (mindestens drei, bis zu 256) Komparatoren. Diese Komparatoren sind 32 oder 64 Bit breit. Die tatsächliche Frequenz wird dem Betriebssystem durch ein Hardware-Register bereitgestellt, das die Anzahl der Femtosekunden pro Periode angibt (mit einer oberen Schranke von 100.000.000 fs). Ein beliebter Wert ist 14,318 MHz (12 x 1,19318 MHz).

Damit dient HPET als zentrale Instanz und nicht pro Core. HPET ist sehr langsam im Zugriff mit ~500-1.000 ns. Dadurch erzeugt der Timer höhere Latenzen & Jitter und kann Audio-Dropouts verursachen. Er dient grundsätzlich als Fallback-Timer, wenn TSC nicht verfügbar oder vertrauenswürdig ist.

PM Timer – ACPI Power Management Timer

Das Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) ist ein offener Industriestandard für die Energieverwaltung in Desktop-Computern, Notebooks und Servern. Das ist ein alter ACPI-Timer, meist mit 3,579545 MHz und 24- oder 32-Bit breit. Dieser Timer ist zwar extrem zuverlässig, aber sehr langsam mit Zugriffszeiten von > 1 µs (1.000 ns).

Wichtige Modi im ACPI-Standard steuern die Energiesparzustände und haben Auswirkungen auf die Latenzen

Prozessorzustände (CPU-States)

System Timer Resolution

Windows ist kein Echtzeitbetriebssystem. Das Interrupt Standardintervall beträgt 15,625 ms (1.000 ms geteilt durch 64). Interrupt ist eine kurzfristige Unterbrechung der normalen Programmausführung, um einen kurzen und zeitkritischen Vorgang abzuarbeiten (Unterbrechungsanforderung). Das Ganze funktioniert meist asynchron und kann im schlimmsten Fall auch den gesamten Ablauf nachhaltig, also bemerkbar, stören. Wenn ein Gerät bedient werden möchte, kann es so eine Unterbrechungs-Anforderung jederzeit auslösen.

Für Audio ist es im allgemeinen besser das Intervall so kurz wie möglich zu halten. Unter Windows sind das maximal 0,5 ms. Oft sorgen im Vordergrund arbeitende Programme von sich aus schon für kürzere Intervalle. Zum Beispiel arbeiten Browser gern mit einer Auflösung von 1,0 ms.

Fazit

Für die zeitrichtige Verarbeitung sind die Clocks im PC elementar. Hier gibt es wesentliche Unterschiede, die vor allem hinsichtlich der Latenzen und Genauigkeit wichtig sind. TSC ist der schnellste Timer und sollte bevorzugt werden.

Außerdem werden wir im Praxisteil sehen, dass es hilft, die System Timer Resolution auf maximal kurze Intervalle von 0,5 ms einzustellen.

Windows Versionen

Nachfolgend beschränke ich mich auf die wichtigsten Unterschiede der Windows Versionen und den Nutzen für Audio.

Windows 10 / 11

Windows 10 und Windows 11 richten sich primär an Endanwender, Unternehmen und Bildungseinrichtungen, die ein vielseitiges und verbreitetes Betriebssystem benötigen. Windows 10 sollte eigentlich das „letzte“ Windows sein und ständig weiter entwickelt werden. Stattdessen wurde der Support abgekündigt, bzw. nur noch im begrenzten Umfang und Zeitraum zur Verfügung gestellt. Windows 11 als Nachfolger erhält immer mehr KI-Funktionen, die auch nicht jedem gefallen. Die permanente Sendung von sogenannten Telemetriedaten an Microsoft, macht das System sehr geschwätzig. Für Audio ist das OS völlig überfrachtet und muss mühsam abgespeckt werden. Siehe hierzu: Windows für den Audio PC optimieren.

Windows Server

Die Windows‑Server‑Versionen 2012, 2016, 2019 bis 2025 sind hingegen für professionelle IT‑Infrastrukturen konzipiert. Windows Server 2012 war ein wichtiger Schritt in Richtung Virtualisierung und Cloud‑Integration. Windows Server 2016 kam mit neuen Funktionen wie Shielded VMs und Nano Server. Windows Server 2019 baute diese Grundlagen aus und richtete sich besonders an hybride Umgebungen, die lokale Rechenzentren mit Azure‑Diensten (Cloud-Plattform) verbinden. Windows Server 2022 schließlich setzt den Schwerpunkt auf Zero‑Trust‑Sicherheit und erweiterte Container‑Funktionen. Windows Server 2025 ist die elfte Version von Windows Server und basiert auf der LTSC-Version 24H2 von Windows 11 und hat eine verbesserte Sicherheitsarchitektur. Die Zielgruppe dieser Server‑Versionen sind IT‑Abteilungen, Rechenzentren, Hosting‑Provider und Unternehmen, die stabile, sichere und langfristig unterstützte Serverplattformen benötigen.

Die Server Editions erfreuen sich für Audio großer Beliebtheit, weil sie mit unnützen Funktionen nicht so überfrachtet sind. Allerdings sind sie komplizierter einzurichten. Je nach Hardware kann es schwierig werden, die richtigen Treiber zu finden.

Windows IoT Enterprise

Windows IoT Enterprise wiederum ist speziell für Gerätehersteller und industrielle Anwendungen gedacht. Es basiert technisch auf Windows 10 bzw. Windows 11, ist jedoch für den Einsatz in spezialisierten, oft langlebigen Embedded‑Systemen optimiert – etwa in Kiosksystemen, Industrieanlagen, Medizingeräten oder Kassensystemen. Laut Microsoft richtet sich Windows IoT Enterprise an Gerätehersteller und IT‑Profis, die robuste, abgesicherte und langfristig unterstützte Plattformen für dedizierte Geräte benötigen. Der Nutzen liegt in der Kombination aus voller Windows‑Kompatibilität, langfristigen LTSC‑Versionen, erweiterten Sicherheitsfunktionen und der Möglichkeit, Geräte stark zu sperren und zu kontrollieren.

Windows IoT Enterprise bietet sowohl GAC (General Availability Channel) als auch Long-Term Servicing Channel (LTSC) Optionen, LTSC bietet einen 10-Jahres-Supportlebenszyklus für Geräte mit fester Verwendung, auf denen Änderungen an Funktionen nicht wünschenswert sind. Letzteres nutzt zum Beispiel Taiko Audio für seinen Extreme Server. Für die Installation ist ein ausgeprägtes IT-Wissen erforderlich. 

Fazit

Windows 10/11 ist weit verbreitet und es gibt sehr viele kostenlose Zusatzprogramme. Allerdings ist das Betriebssystem überfrachtet. Im Task-Manager werden oft mehr als 160 Prozesse angezeigt. Mit Telemetrie-Daten wird der Nutzer ausgespäht. Der Copilot (KI) wird immer mehr ausgebaut, welcher zusätzlich Ressourcen benötigt.

Windows Server haben weniger Ballast (meist um die 60 Prozesse), sind aber komplizierter einzurichten und manche Treiber für die Hardware fehlen.

Windows IoT Enterprise ist das Non plus ultra, weil nur die wirklich benötigten Dienste installiert werden müssen. Ohne IT-Kenntnisse bleibt das aber sehr schwierig.

Praxis

Grundeinstellungen im BIOS

Wenn du meine Tests nachvollziehen möchtest, sind einige Vorarbeiten notwendig. Die nachfolgend genannten Einstellung sind universell für den Audiobetrieb deines PC mit geringsten Latenzen und Jitter.

Die Einstellungen habe ich hier ausführlich erläutert: DIY – BIOS Konfiguration fis Audio PC. Zusammengefasst sind das die wichtigsten Einstellungen:

Konfiguration der Onboard-Komponenten

• LEDs ausschalten
• VGA Detection ausschalten
• WLAN und Bluethooth ausschalten
• SATA ausschalten
• Onboard-Audio ausschalten
• Onboard LAN optional ausschalten

Konfiguration Overclocking (OC)

• P-Core Ratio begrenzen
• E-Core Ratio begrenzen
• CPU Ratio Mode auf fest einstellen
• Arbeitsspeicher XMP-Profil setzen
• C-States Disabled

Grundeinstellungen im Windows Betriebssystem

Die nachfolgend genannten Einstellungen sind weitgehend unabhängig von der genutzten Windows Version, wobei nicht alle Einstellungen gleich wirken. Beschrieben habe ich die Einstellungen hier: Windows für den Audio PC optimieren. Zusammengefasst sind das die wichtigsten Einstellungen:

• Energieoptionen auf Höchstleistung einstellen
• HPET (High Precision Event Timer) deaktivieren
• Überflüssige Programme deinstallieren
• Telemetrie-Informationen in der Aufgabenplanung abschalten
• virtuelle Auslagerungsdatei deaktivieren
• Löschen und Deaktivieren der Ruhezustandsdatei
• Speicherkomprimierung im Arbeitsspeicher deaktivieren
• Windows Dienste reduzieren
• Latenzminimierung (System-Timer-Auflösung auf 0,5 ms)
• Priorisierung und Kernisolation z. B. mit Process Lasso

PC Clock Timing messen

Das Ziel ist ein regelmäßiges und präzises Timing mit geringsten Latenzen. Damit du die Auswirkungen deiner Einstellungen siehst, ist eine objektive Messung sinnvoll. Die Latenzen im Computer kannst du mit folgendem kostenlosen Tool messen: PC Clock Frequencies (David Taylor).

Das Programm besteht aus zwei Bildschirmen. Der Startbildschirm ist wie unten abgebildet. Klicke auf die Schaltfläche „Refresh“, damit die Werte geladen werden. Den „Plot“ als zweiten Bildschirm erkläre ich später.

Nachfolgend gehe ich auf zwei wichtige Messwerte ein:

Performance counter frequency: 3,1125 MHz

Das ist die Frequenz des High-Resolution Performance Counters, den Windows für QueryPerformanceCounter (QPC) verwendet. Die Formel lautet: 3187,15 MHz (CPU Speed) / 1024 und bedeutet hier, dass Invariant TSC aktiv ist (HPET ist deaktiviert).

GetSystemTimeAsFileTime resolution: 499,9 µs (std.dev = 0,1 µs)

Eingestellt ist eine System-Timer-Auflösung von rund 0,5 ms (499,9 µs).

Wichtig ist die Standardabweichung (Standard Deviation) der gemessenen Intervalle zwischen zwei Aufrufen von GetSystemTimeAsFileTime: std.dev = 0,1 µs. Die hier gezeigte sehr geringe Streuung bedeutet, dass die Zeitquelle stabil ist, also nicht oder nur sehr gering schwankt. Die Standardabweichung ist also ein statistisches Maß dafür, wie stark einzelne Messwerte um ihren Mittelwert streuen.

Zusammengefasst: Die hier gemessenen Zeitintervalle um 500 µs weichen typischerweise um etwa ±0,1 µs vom Mittelwert ab. Die Standardabweichung beschreibt also Jitter / Schwankung, nicht die Auflösung selbst.

Windows 11 Pro

Bisher hatte ich Windows 10 Pro und später den Nachfolger Windows 11 Pro im Einsatz. Natürlich optimiert wie oben beschrieben. Zu meiner Überraschung musste ich feststellen, dass die mir bekannten Methoden für eine Deaktivierung von HPET keine Wirkung zeigten. Eine der gängigsten Methoden ist sicher dieser Powershell Befehl: bcdedit /set useplatformclock no

Dieser Eintrag geht in den Bootloader, deshalb musst du das System neu starten. Um zu sehen, ob die Einstellung wirksam ist, gibst du in Powershell diesen Befehl ein: bcdedit /enum. Hier muss dann useplatformclock no stehen.

Wie komme ich jetzt darauf, dass HPET nicht wirklich deaktivert ist? Aufgrund der Messung mit dem Tool: PC Clock Frequencies!

Wir sehen oben im Bild Performance counter frequency: 10 MHz. Hier wird also ganz offensichtlich weiter der Systemtakt vom Motherboard genommen, also HPET. Bei einer GetSystem TimeAsFileTime resolution: 500,0 µs war trotz aller Optimierungen nur eine std.dev = 64,2 µs zu erreichen. Den Grund siehst du im Plot rechts, dass sind die Spitzen, die ab 500,0 µs in den 1000,0 µs Bereich kommen. Unten in der Fußzeile steht: Mean from 1967 „clean“ intervals, median & std. dev, over 2000 intervals. Also 1967 Intervalle von insgesamt 2000 waren fehlerfrei.

Zoomt man in den Plot näher herein (linke Maustaste festhalten und gewünschten Ausschnitt markieren), sieht man ein recht unruhiges Muster mit überschießenden Spitzen.

Das hört sich alles nicht tragisch an, aber wir kommen zum Schluss auch noch zum Klangvergleich. Vorher sehen wir uns den Windows Server 2016 an.

Windows Server 2016

Installation

Die Installation ist eigentlich recht einfach. Auf dieser Microsoft-Seite erhältst du die gewünschte ISO: Wählen Sie den gewünschten Windows Server 2016-Download. Diese ISO brennst du mit Rufus auf einen bootbaren USB Stick.

Ein wichtiger Tipp: Für die Installation nimmst du als Ziel eine zweite leere SSD! So kannst zwischen deinen Windows Versionen später wechseln.

Nach Änderung der Bootreihenfolge im BIOS wurde ich durch das Installationsprogramm geführt und es gab keine Probleme. Die Updates habe ich alle installiert und auch hier gab es keine Probleme. Wer Windows 10/11 kennt, wird sich schnell zurechtfinden. Einzig der Server-Manager ist neu.

Etwas kniffelig wurde es mit dem Roon Server. Der ließ sich erst nicht installieren.

Das ging dann tatsächlich erst mit dem Server-Manager. Und damit ließ sich Roon installieren.

Nach einigen Optimierungen sorgte aber genau das .NET Framework für Ärger, zu sehen an erhöhten Systemaktivitäten im Task-Manager. Das scheint wohl öfters vorzukommen, denn dafür gibt es das Microsoft .NET Framework Repair Tool:

Was mir noch nicht gefällt ist, dass ich im Geräte-Manager für 4 Hardware-Komponenten noch nicht die passenden Treiber gefunden habe. Aber die Solarflare Treiber ließen sich problemlos installieren. Den unnützen Kram habe ich deaktiviert und es läuft ohne Störungen.

Für die Installation habe ich die Evaluation Version von Windows Server 2016 Standard verwendet. Nach der Installation kannst du die Version für 180 Tage testen. Der Start der 180 Tage Testperiode erfolgt automatisch, sobald dein PC erstmals Verbindung mit dem Internet hat. Den verbleibenden Testzeitraum kannst du durch folgende Eingabe in der PowerShell anzeigen lassen: slmgr -dli

Der verbleibende Testzeitraum sollte aber auch im Desktop unten rechts erscheinen.

Die Testperiode kannst du um weitere 180 Tage verlängern, und zwar bis zu 3 Jahre (6 x 180 Tage). Der Powershell-Befehl dafür lautet: slmgr -rearm. Du kannst jederzeit eine Vollversion lizensieren.

HPET wirksam deaktiviert

Nach Durchführung der Windows Optimierungen unter anderem mit der Deaktivierung von HPET habe ich ein erfreuliches Ergebnis erhalten: HPET wurde wirksam deaktiviert und TSC ist aktiv. Das konnte ich mit dem Tool PC Clock Frequencies verifizieren, weil die Performance counter frequency bei 3,112503 MHz stand. Wäre HPET weiter aktiv, wäre es ein Wert zwischen 10 MHz und 14 MHz gewesen. Es gibt übrigens keinen Schalter zur Aktivierung von TSC. Dieser Modus wird nur durch die Deaktivierung von HPET erreicht. Das ist meines Erachtens schlicht ein Designfehler von Windows und deshalb funktioniert es vermutlich nicht in Windows 11.

PC Timing Test

Und siehe da, der Plot unten sieht traumhaft glatt aus. Bei einer GSTAFT mean resolution: 500,0 µs steht nun std.dev = 0,1 µs! Unten in der Fußzeile steht: Mean from 2000 „clean“ intervals, median & std. dev, over 2000 intervals. Also waren alle 2000 Intervalle fehlerfrei.

Sehr dicht herangezoomt siehst du ein typisches Nähmaschinenmuster. Wichtig ist, dass das Muster gleichmäßig ist und es keine übschießenden Spitzen gibt:

Du fragst dich vielleicht, warum ich ausgerechnet Windows Server 2016 verwendet habe, warum nicht etwas Neueres wie Windows Server 2019? Diese Frage wurde in einem Forum beantwortet. In Tests waren nur die Windows Server 2012 und 2016 in der Lage, HPET wirksam zu deaktiveren und durchgängig TSC zu nutzen.

Die Auswirkung unterschiedlicher System-Timer-Auflösungen

Als letzter Test steht die Änderung der System-Timer-Auflösung an. Im Standard sind es 15,625 ms. Schau dir unten im Bild die große Spitze an, die von den 15,625 ms auf 0 ms runtergeht. Das hat Konsequenzen auf die Abweichung: std.dev = 1540,3 µs!

Von 102 Intervallen sind 101 clean. Es gibt also wirklich nur diesen einen Ausreißer. Wenn du die Messreihe mehrfach durchführst, wirst du auch Zyklen erwischen, bei denen alle Intervalle clean sind. Der Grund liegt beim hohen Interrupt Intervall von 15,625 ms, die im selben Messzeitraum nur 100 Intervalle zulässt.

Ganz anders ist es bei der maximalen Auflösung des Systemzeitgebers auf 0,5 ms, welches im Messzeitraum 2000 Intervalle zulässt. Durch die deutlich kürzere Taktung lassen sich mehr Daten verarbeiten. Hier haben wir wieder eine std.dev von 0,1 µs.

Klangvergleich

Gute Messungen sind nicht immer ein Indiz für einen guten Klang, aber bei schlechten „relevanten“ Messungen ist durchaus eine gewisse Wahscheinlichkeit für schlechteren Klang gegeben. Letzten Endes entscheiden bei mir immer meine Ohren, ob etwas bleiben darf.

Ich hatte da jetzt keine große Erwartungshaltung, denn meine Anlage hörte sich für mich auch mit Windows 11 Pro sehr gut an, weil das Upsampling auf dem anderen Rechner erfolgt und der Endpunkt ein rauscharmer Einplatinencomputer mit niedrigen Taktfrequenzen ist.

Ich habe aber oft die Erfahrung gemacht, dass man solange nichts vermisst, bevor man es nicht besser gehört hat. 🙂

Mein Anlagensetup

Im Prinzipienbild unten ist es der Control PC links, der mit dem linearen Netzteil FARAD Super10 mit sauberem Strom versorgt wird. Auf diesem läuft Windows 11 Pro, welches durch Windows Server 2016 ersetzt wurde. Auf dem eigentlichen Audio PC rechts läuft das schlanke HQPlayer OS mit einem Linux Echtzeit-Kernel. Hier wird die Schwerstarbeit mit dem Upsampling auf DSD1024 verrichtet. Der Endpunkt ist ein im DAC integrierter rauscharmer NanoPi NEO4 (rechts mittig im Bild), der über NAA (Network Audio Adapter von HQPlayer) mit dem Audio PC verbunden ist.

Mein Hörraum ist akustisch optimiert, siehe mein Blog: Die Umsetzung meines neuen Hörzimmers

Dual Boot nutzen

Das Booten der unterschiedlichen Windows-Versionen war mit Dual Boot (siehe erweiterte Systemeinstellungen im Bild unten) ohne Bildschirm problemlos möglich, so dass mit unveränderter Hardware in gleicher Lautstärke und Ausgabeformat (DSD1024) der Vergleich stattfinden konnte. Dafür muss natürlich die ursprüngliche SSD mit dem Betriebssystem Windows 11 Pro im Motherboard eingebaut bleiben.

Windows 11 Pro vs. Windows Server

Und damit komme ich jetzt zum Klangvergleich (in meinem System mit meinen Ohren), bei dem ich mir sehr gut bekannte Titel jeweils kurz angespielt habe:

Nachdem ich die vergangenen Tage mit Windows Server die Musiktitel ausgewählt und dem Audio PC zugespielt hatte, begann ich im Test mit Windows 11 Pro.

Bei Mercedes Sosa war ich schon mal verblüfft, dass sich die Trommel im Hintergrund leicht topfig anhörte. Der Chor hatte weniger Räumlichkeit. Die anderen Titel rissen mich klanglich auch nicht vom Hocker.

Schnell neu wieder mit Windows Server 2016 gebootet und Hoppla: Bei der Trommel in Misa Criolla konnte ich auf einmal den Anschlag auf das Trommelfell hören. Der Bass war wesentlich präziser, beim Chor waren die Männerstimmen differenzierter und räumlicher zu hören. Bei Dominique Fils-Aimé und bei Chris Jones waren die Instrumentenseparierung und der Bass besser. American Beauty präsentierte die Transienten bei den kurz angeschlagenen Trommeln präziser.

Fazit

Ich bin immer wieder verblüfft, welche Verbesserungen schon viel weiter vorne an der Quelle möglich sind, trotz asynchroner Datenübertragungsmechanismen, dualem PC-Design, Reclocking und galvanischer Trennung per LWL. Das präzisere Timing des Windows Server 2016 hilft und bleibt jetzt so.

Zusammenfassung

Im PC arbeiten verschiedene Clocks. Der TSC – Time Stamp Counter befindet sich in der CPU und ist am schnellsten und genauesten. Der HPET – High Precision Event Timer und der PM Timer – ACPI Power Management Timer sind zentral im Chipsatz des Motherboards angesiedelt und ungenau und langsam.

Egal welches Betriebssystem du nimmst, die Grundeinstellungen im BIOS und in der Software sollen für eine konstante zeitgenaue Datenverarbeitung mit geringsten Latenzen sorgen. Außer ein wenig Mühe kostet das nichts. Die System Timer Resolution sollst du stets auf 0,5 ms verringern.

Die Messungen mit dem Tool PC Clock Frequencies zeigten bei Windows 11 Pro eine große Überraschung! Trotz Deaktivierung von HPET war dieser schlechte Timer trotzdem noch aktiv. Die Folge waren hohe Abweichungen im Timing (Jitter).

Erst mit dem Windows Server 2016 gelang eine Abschaltung von HPET und die sehr genaue Clock von TSC wurde verwendet. Die Messungen zeigten einen linearen Verlauf mit geringsten Standardabweichungen. Der Klangvergleich zwischen Windows 11 Pro und Windows Server 2016 deckte einen deutlich hörbaren Unterschied zu Gunsten der Server-Version auf.

Nachtrag vom 05. Januar 2026

Viele Inhalte dieses Themas wurden im Forum „Aktives-Hören“ im „ASIO Bufferswitch Timer“ Thread erarbeitet und diskutiert. Das war eine große Hilfe bei der Erstellung dieses Artikels. Auch für viele andere Themen kann ich das Forum „Aktives-Hören“ sehr empfehlen.

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VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Ein Leser hat mich gebeten, die Einrichtung eines Einplatinencomputers an einer zentralen Stelle zu beschreiben. Tatsächlich sind die Fundstellen auf mehrere Newsletter verteilt, so dass ich dieser Bitte gern nachkomme.

In den Grundlagen schauen wir auf die möglichen Vorteile von Einplatinencomputern am Beispiel der NanoPi Serie NEO3 und NEO4. Im Praxisteil beschreibe ich die Einrichtung mit dem schlanken Linux Betriebssystem DietPi und die Aktivierung von HQPlayers NAA.

Grundlagen

Einplatinencomputer

Ein Einplatinencomputer (Single Board Computer, SBC) ist ein kompletter Computer, der auf einer einzigen Leiterplatte (Platine) implementiert ist. Er umfasst typischerweise alle wesentlichen Komponenten eines Computers, einschließlich eines Mikroprozessors, Speicher (RAM), Ein-/Ausgabeschnittstellen und oft auch Speichergeräte (wie Flash-Speicher oder SD-Kartensteckplätze). Ein bekanntes Beispiel für einen Einplatinencomputer ist der Raspberry Pi.

Die Vorteile eines Einplatinencomputers sind wie folgt:

Kompaktheit und Platzersparnis:
Da alle Komponenten auf einer einzigen Platine integriert sind, sind Einplatinencomputer sehr kompakt und platzsparend. Dies macht sie ideal für Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist.

Kosteneffizienz:
Einplatinencomputer sind im Allgemeinen viel günstiger als herkömmliche Desktop-Computer oder Laptops. Dies liegt daran, dass sie weniger Komponenten und eine geringere Fertigungskomplexität haben.

Energieeffizienz:
Sie verbrauchen weniger Strom als herkömmliche Computer, was sie für den Einsatz in energieeffizienten oder batteriegespeisten Anwendungen geeignet macht. Durch das geringe Eigenrauschen sind sie auch für Audio Zwecke sehr gut geeignet.

Einfachheit und Zugänglichkeit:
Einplatinencomputer sind oft auf Einfachheit ausgelegt und können mit minimalem Aufwand eingerichtet und betrieben werden. Viele Modelle, wie der Raspberry Pi, haben eine große Gemeinschaft von Nutzern und Entwicklern, was den Zugang zu Unterstützung und Ressourcen erleichtert.

Audiodatenprotokolle Roon RAAT, HQPlayer NAA und Diretta

Mit geeigneten Audiodatenprotokollen (für Audio optimierte Netzwerkprotokolle) soll der „lärmende“ Computer (Host), welcher die Musikverwaltung steuert und eine digitale Signalverarbeitung (Upsamplung, Convolution, etc.) durchführt, vom Endpunkt (Target) ferngehalten werden. Der Endpunkt soll möglichst rauschfrei und stabil die Audiodaten an den DAC senden. Als Endpunkt eignen sich die energieeffizienten und rauscharmen Einplatinencomputer.

Die Netzwerkbrücken Roon RAAT und HQPlayer NAA können mit der weiter unten vorgestellten Software DietPi sehr einfach installiert werden. Für Diretta ist das komplizierter, was mich unter anderem davon abgehalten hat das auszuprobieren. Siehe auch: Audiodatenprotokolle – Was unterscheidet Roon RAAT, HQPlayer NAA und Diretta?

NanoPi NEO3

Hardware Architektur

Der NanoPi NEO3 misst gerade mal 48 x 48 mm und benötigt eine bescheidene Stromzufuhr von maximal 5V/2A über einen Typ C USB Stecker. Der NEO3 ist mit 22g ein Leichtgewicht.

Die für uns wichtigen Schnittstellen mit 1G LAN und USB 3.0 befinden sich alle auf einer Seite, was ihn zum idealen Kandidaten für eine Befestigung an der Rückseite eines Audio PCs macht.

Der Slot nimmt eine MicroSD für das Betriebssystem auf. Auf der Unterseite der Platine sehen wir 1GB oder 2GB DDR4 RAM (je nach Ausführung) und den Rechenkern Rockchip RK3328.

Die wenigen Schnittstellen in unmittelbarer Nähe des Arbeitsspeichers und der CPU ermöglichen eine effiziente Datenanbindung. Je kürzer die Wege sind, desto geringer sind die Latenzen. Und es wird weniger Energie benötigt.

Rockchip RK3328

Der Rockchip RK3328 hat vier Kerne, die in unserem Modell jeweils von 408 MHz bis 1296 MHz getaktet werden können. Die eigentliche CPU ist der ARM Cortex-A53. Die ARMv8-A 64-bit instruction ist seit 2014 die am weitesten verbreitete Plattform für mobile Geräte. Es handelt sich um eine sehr ausgereiftes Produkt, das keine Fehler erwarten lässt.

Dieser Chip kann sehr heiß werden und benötigt eine gute Kühlung.

Einsatz im fis Audio PC

Der fis Audio PC | Premium wurde mit NanoPi NEO3 und implementierten HQPlayer NAA angeboten. Um das Ziel des rauscharmen Betriebs nicht zu gefährden, gab es keine Verbindung zum eigentlichen Audio PC. Die Stromversorgung erfolgte extern über ein lineares FARAD Super3 Netzteil. Die Musikfiles wurden per LAN zugeliefert und per USB an den DAC ausgegeben.

fis Audio PC | Premium mit NanoPi NEO 3

Rauscharmer NanoPi NEO 3 als Computer im Computer

Hochwertiges lineares Netzteil FARAD Super3 für rauscharmen Strom

NanoPi NEO4

Auf die NanoPi-Serie bin ich gekommen, weil mein T+A SDV 3100 HV mit einem NanoPi NEO4 läuft. Hierüber wird HQPlayers NAA ausgeführt. Es handelt es sich sozusagen um ein Gerät im Gerät, so wie es auch im fis Audio PC letztendlich umgesetzt wurde. Nachrichtlich: Für T+A SDV 3100 HV DACs ab 2023 wird eine andere Hardware verwendet: RockpiE – Radxa Wiki.

Selbstverständlich kann die hier vorgestellte Lösung auch separat im eigenen Gehäuse betrieben werden. Auch mit anderen Einplatinencomputern. Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass T+A die weit verbreitete Lösung mit Raspberry Pi 4 aus klanglichen Gründen nicht verwendet.

Der NanoPi NEO4 Einplatinencomputer hat eine recht leistungsstarke CPU verbaut: RK3399 – Rockchip Wiki (wikidot.com). Es handelt sich dabei um ein 2-CPU-Cluster: Dual-core ARM Cortex-A72 MPCore processor and Quad-core ARM Cortex-A53 MPCore processor. Der große Cluster mit Dual-Core-Cortex-A72 ist für hohe Leistung optimiert, während der kleine Cluster mit Quad-Core-Cortex-A53 für geringen Stromverbrauch vorgesehen ist.

Mit 1 GB DDR3-RAM ist ein recht üppiger Arbeitsspeicher verbaut, der im NAA Betrieb nur mit etwas über 10% ausgenutzt wird. Also Reserven ohne Ende. Die Schittstellen sind vielfältig: USB, LAN, WLAN, Bluetooth und sogar HDMI. Der SDV 3100 HV nutzt davon den LAN Anschluss für NAA, also den Input. Der Output zum DAC läuft über USB.

Um an den NanoPi NEO4 heranzukommen, muss die Bodenplatte entfernt werden. Dank der guten Anleitung von T+A war das problemlos möglich. Der NanoPi NEO4 befindet sich Kopfüber auf der Lochplatine links.

Für die Demontage müssen der LAN Stecker und die USB Verbindung abgezogen werden.

Unterhalb der USB C Buchse links befindet sich die microSD-Karte für das Betriebssystem und NAA.

Praxis

Software DietPi

DietPi basiert auf Debian und verwendet den Linux-Kernel als Kernbestandteil des Betriebssystems. Der Linux-Kernel ist das Herzstück des Betriebssystems und verwaltet die Hardware-Ressourcen, wie CPU, Speicher und Peripheriegeräte. Er stellt auch grundlegende Dienste für alle anderen Teile des Betriebssystems bereit.

Vergleich mit Raspberry Pi OS

Der Name von DietPi ist Programm: Diät (engl. Diet) ist extrem schlank und verbraucht daher wenig Ressourcen. So dokumentiert zum Beispiel ein DietPi Vergleichstest gegen Raspberry Pi OS Lite (32-bit) unter anderem eine um rund 2/3 geringere RAM-Auslastung, weniger als die Hälfte der Prozesse und doppelt so schnelle Bootzeiten.

DietPi auf microSD flashen

Die Einfachheit von DietPi liegt schon darin begründet, dass es für die unterstützte Hardware maßgeschneiderte Versionen gibt. Diese findest du unter DietPi – Download. Wähle deinen Einplatinencomputer aus und lade dir das komprimierte Image herunter. Im folgenden beschreibe ich die Installation und Einrichtung für den NanoPi NEO4. Für andere Einplatinencomputer kann es wegen anderer Hardware etwas abweichen.

Für das Flashen gibt es eine sehr gute Anleitung: How to install DietPi – DietPi.com Docs. Neben einer neuen microSD benötigst du nur einen Kartenleser, den es für z. B. USB preisgünstig gibt. Das Image brennst du im Mac mit balenaetcher oder unter Windows mit Rufus auf den USB-Stick.

Debian 12 „Bookworm“ vs. Debian 13 „Trixie“

Nachtrag am 16.01.2026: Debian 12 „Bookworm“ ist die aktuelle stabile Version (Stable), erschienen im Juni 2023. Debian 13 „Trixie“ ist der Nachfolger als neue stabile Version (released am 9. August 2025) und ersetzt Bookworm als Stable, während Bookworm danach zu Oldstable wird. Der Codename „Trixie“ steht für Debian 13, „Bookworm“ für Debian 12. Beides sind klassische Debian-Versionsnamen, die aus Toy Story-Figuren stammen.

Trixie bringt massive Paket-Updates und neue Versionen vieler Komponenten im Vergleich zu Bookworm. Trixie enthält deutlich neuere Versionen von Desktop-Umgebungen, Entwicklungswerkzeugen, Server-Software und der Systembasis.

Für Trixie steht auch eine aktuellere NAA Version von HQPlayer zur Verfügung, als für Bookworm:

• bookworm: networkaudiod_5.1.5-67_armhf.deb 2025-06-30
• trixie: networkaudiod_6.1.1-69_armhf.deb 2026-01-02 14:59

Das alles spricht für Trixie, wenn es denn nicht Probleme bei den Nutzern geben würde. Hier kam es zu Instabilitäten bei den USB Treibern (DAC) und dem Zusammenspiel zwischen dem HQPlayer Desktop/Embedded Cores und NAA. Viele Debian-Nutzer empfehlen, vor einem Upgrade sorgfältig zu testen, insbesondere auf Produktiv- oder älterer Hardware wegen Kernel-, Treiber- oder Paketänderungen.

Es gilt der alte Grundsatz: Never change a running system! Ich lasse bei mir vorerst Bookworm drauf, weil es bis Juni 2028 (5 Jahre) offiziell unterstützt wird. Das ältere NAA-Protokoll 5 ist kein Problem, da alle HQPlayer Versionen immer abwärtskompatibel zu NAA sind. Das neue NAA-Protokoll 6 hat eine verbesserte Erkennung von DAC-Modellen und enthält NAA-Betriebssystem-Updates, einschließlich DAC-Treibern. Aber wenn du keine Probleme mit NAA Verison 5 hast, belasse es dabei. Das Update wurde wegen der Eversolo-Geräte angeschoben, welche NAA-Endpunktsoftware enthalten.

Die aktuellen Bookworm und Trixie Software für dein NanoPi erhälts du hier: https://dietpi.com/downloads/images/. Suche nach deinem NanoPI, zum Beispiel NEO3 und du kannst aktuell diese Versionen herunterladen:

• DietPi_NanoPiNEO3-ARMv8-Bookworm.img.xz
• DietPi_NanoPiNEO3-ARMv8-Trixie.img.xz

DietPi mit SSH einrichten

Du musst glücklicherweise keinen Monitor anschließen. Eine Netzwerkverbindung reicht aus. Mittels SSH (Secure Shell) kannst du eine verschlüsselte Verbindung zur Kommandozeile (Shell) des DietPi OS herstellen. Ich beschreibe hier nur den Weg über einen Apple Mac Computer. Ähnliches gilt auch für Windows.

Öffne dafür das Terminal (Befehlszeilen-Interface) und tippe: „ssh root@ip-address“. Ein Eingabebeispiel: „ssh root@192.178.188.10“. Dann wird nach deinem Passwort gefragt, welches „dietpi“ lautet. Bei der ersten Anmeldung wird noch ein RSA Fingerprint angelegt, bestätige das mit „yes“.

Deine Startseite soll dann so wie unten aussehen. Eine wichtige Information ist die Temperatur. NanoPi NEO4 läuft stabil bis 70°C, aber natürlich sind niedrigere Temperaturen immer besser. Die hier gezeigten 48°C sind optimal.

Die wichtigsten Kommandos stehen sozusagen kopierbereit bereits zur Verfügung:

dietpi-launcher : All the DietPi programs in one place
dietpi-config : Feature rich configuration tool for your device
dietpi-software : Select optimised software for installation
htop : Resource monitor
cpu : Shows CPU information and stats

Einfach mit der Maus markieren, kopieren und in die Kommandozeile einfügen und auf Enter klicken. Was die Befehle bewirken erkläre ich in den nächsten Absätzen.

DietPi Config in der Übersicht

Hier gibst du den Befehl dietpi-config ein. Du kommst in ein Verzeichnis.

DietPi Config: USB-Verbindung zum DAC herstellen

Wähle in der DietPi Config die Zeile „Audio Options“ aus. Im nächsten Verzeichnis wählst du die erste Zeile „Sound card“ aus. Klicke dann auf Enter.

Hier siehst du den gefundenen DAC, welchen du auswählst und bestätigst. Die Auswahl „USB Audio DAC (any)“ wäre auch ok, wenn es nur einen angeschlossenen DAC gibt.

DietPi Config: CPU konfigurieren

In meinen Experimenten mit Windows und dem kostenlosen Analyse-Tool: LatencyMon konnte ich sehr gut die Auswirkungen von Energiesparoptionen messen. Siehe Welche Windows Einstellungen für Audio wichtig sind. Diese Erfahrungen lassen sich auch auf andere Betriebssysteme übertragen.

Energie zu sparen ist natürlich ein erstrebenswertes Ziel, nur leider manchmal dem Audio Genuss abträglich. Sobald der Scheduler dabei ist, die Taktfrequenzen rauf und runter zu takten, nimmt in der Regel die Latenz zu. Das ist die Zeit, die für die Ein- und Ausgabe von Daten und deren Berechnung benötigt wird. Es ist meist besser die Latenzen so gering wie möglich zu halten. Siehe auch Grundlagen Audio PC Latenzen.

Mit den „Performance Options“ kannst du die Leistungsstufe und die Taktfrequenzen einstellen. Damit die CPU nicht rauf und runter taktet, habe ich im „CPU Governor“ die Einstellung „Performance gewählt“.

Die Taktfrequenz stellst du bei den „CPU Frequency Limits“ ein. Hier wählte ich 1.200 MHz, welches unter den CPU Limits bleibt.

Wenn du volle Leistung möchtest, kannst du auch 1.800 MHz für Max/Min einstellen. Der Scheduler ordnet dann die möglichen Maximalwerte den entsprechenden Leistungs- und Effizienzkernen zu.

DietPi Config: nicht benötigte Hardware abschalten

Hardware, die nicht benötigt wird aber im Hintergrund läuft, neigt dazu durch Interrupts den Betrieb zu stören und fügt ihr eigenes Rauschen hinzu. Deshalb soll soviel wie möglich abgeschaltet werden.

Hier kannst du im Pfad „Advanced Options“ zum Beispiel Bluetooth deaktivieren.

DietPi Config: Netzwerk konfigurieren

WLAN solltest du auch ausstellen. Das geht unter „Network Options: Adapters“. Außerdem wird für HQPlayer NAA das Internet Protocol Version 6 (IPv6) empfohlen. Es ist die neueste Version des Internet-Protokolls, das für die Adressierung und das Routing von Datenpaketen im Internet verwendet wird. 

DietPi Config: Netzwerk Autostart mit Script automatisieren

Unter „AutoStart Options“ kannst du zum Beispiel Scripts einbinden, welche beim booten automatisch Einstellungen tätigen.

Ich habe hier Flow Control (Flusssteuerung) aktiviert. Das ist die Empfehlung für HQPlayer NAA, damit kein Pufferüberlauf erfolgt. Der Code dafür lautet: ethtool -A "DEIN NETZWERKADAPTER" rx on tx on. Ersetze „DEIN NETZWERKADAPTER“ z. B. durch „eth0“ ohne Anführungszeichen. Den Namen liest du mit dem Befehl ip link aus.

DietPi Software: HQPlayer NAA installieren

Nun war schon oft die Rede von HQPlayer NAA. Mit DietPi kannst du vollautomatisch die neueste und vor allem die richtige NAA Version installieren. Es ist später über den gleichen Weg auch ein Update möglich.

Was DietPi wirklich einfach macht, sind die vorbereiteten Installationsroutinen für beliebte Anwendungen. Die findest du unter DietPi Software Options – DietPi.com Docs. Uns interessiert diese Rubrik: Media Systems Software Options – DietPi.com Docs. Und dort ist NAA Daemon – Signalyst Network Audio Adaptor (NAA) zu finden.

Das bedeutet, es ist auch im Software-Tool von DietPi enthalten. Gib in die Kommandozeile einfach den Befehldietpi-software ein. Mit „Browse Software“ kommst du in das Software Verzeichnis.

Anschließend navigierst du mit dem Cursor bis zu „NAA“ und gibst ein Leerzeichen ein. Das markiert den Eintrag. Alternativ kannst du die Software auch direkt über den Code (für NAA z. B. „124“) auswählen, wenn du ihn kennst.

Mit „Install“ wird die neueste Version heruntergeladen und installiert.

DietPi htop: Performance kontrollieren

Die kleine aber feine Anwendung htop ist ein interaktiver Prozessviewer, mit der du unter anderem die CPU-Auslastung kontrollieren kannst. Unten im Bild ist die Einstellung mit durchgängig 1,2 GHz zu sehen. Die einzelnen Cores werden nur sehr gering in Anspruch genommen. Auch der Arbeitsspeicher (Memory) bietet noch hohe Reserven. Die sehr geringe Anzahl von 12 Tasks spricht für sich. Zum Vergleich: das HQPlayer OS hat rund 20 Tasks, was ebenfalls sehr wenig ist. Windows 11 Pro hat locker 160 Tasks.

Wenn du die Cores auf volle Leistung einstellst siehst du, dass die Cores mit den Nummern 0 – 3 auf maximal 1.416 MHz takten. Das sind die vier Effizienz Cores. Die Nummern 4 und 5 sind die beiden Performance Cores bis 1.800 MHz. Diese Einstellung empfehle ich nicht, weil sie tendenziell das Rauschen, die Latenzen und die Temperatur erhöht.

HQPlayer Client: Output Puffer

Im HQPlayer Client wird nun der Füllstand des Output Puffers (oben links, zweiter Balken) angezeigt. Das ist der Datenweg per USB an den DAC. Hier stellte ich einen Puffer von sehr niedrigen 5ms ein, welches für sehr kleine Pakete und einen konstanten Datenstrom sorgt. Der Balken ist damit wie festgenagelt und dokumentiert so einen optimalen Pufferstand. Ob das für dich funktioniert, musst du ausprobieren. Falls du Drop Outs hast, kann hier ein niedriger oder stark schwankender Pufferstand ein Indiz für Probleme sein.

Zusammenfassung

Die Vorteile eines Einplatinencomputers liegen ganz klar im rauscharmen Betrieb. Du kannst so den „lärmenden“ Audio PC vom DAC isolieren und sogar in den Abstellraum oder Keller verbannen.

Mit der Nutzung spezieller Audiodatenprotokolle wie zum Beispiel Roon RAAT oder HQPlayer NAA sorgst du für einen stabilen Betrieb. Ausprobiert habe ich für den fis Audio PC den NanoPi NEO3, weil die Anschlüsse günstig auf einer Seite liegen und meist eine passive Kühlung mit verkauft wird. Sorge aber hier für rauscharmen Strom mit einem hochwertigen linearen Netzteil, sonst verpufft der Effekt. Im T+A SDV 3100 HV DAC ist der NanoPi NEO4 ein Garant für besten Klang.

Die sehr schlanke Software DietPi ist ausgeprochen Benutzerfreundlich und ermöglicht die Einrichtung deines NAA Audio Endpunkts per Knopfdruck. Mit dem HQPlayer Client kannst du den Output Puffer kontrollieren.

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VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Ein Leser fragte mich, was ich von Diretta halte. Die Kurzfassung: Ein interessantes Konzept, aber vielleicht etwas unausgereift? Die Langfassung liest du unten.

In den Grundlagen sehen wir uns die Technik des digitalen Datenstroms an und vergleichen die Audiodatenprotokolle Roon RAAT, HQPlayer NAA und Diretta miteinander. Im Praxisteil komme ich direkt auf Diretta zu sprechen.

Grundlagen

Der digitale Datenstrom

Wenn das Internet nicht richtig funktionieren würde, wären keine Bankgeschäfte möglich! Dieses Argument wird gern gegen Klangunterschiede bei der digitalen Musikwiedergabe ins Feld geführt. Und in der Tat gibt es Sicherheitsmechanismen, die sehr zuverlässig dafür sorgen, dass der digitale Code richtig beim Empfänger ankommt. 

Prüfsummen

Mit dem IEEE 802.3 Tagged MAC Frame wird das gängige Format der Ethernet-Datenübertragungsblöcke beschrieben. Wichtig ist hier der Abschnitt für die CRC-Prüfsummen, siehe unten im Bild der rechte Datenblock. Wenn ein Paket beim Sender erstellt wird, erfolgt eine CRC-Berechnung über die Bitfolge und die Prüfsumme wird an den Datenblock angehängt. Der Empfänger führt nach dem Empfang die gleiche Berechnung aus. Stimmt die empfangene nicht mit der selbst berechneten Prüfsumme überein, geht der Empfänger von einer fehlerhaften Übertragung aus und der Datenblock wird verworfen und bei Ethernet neu angefordert.

Das ist auch das Standardargument derjenigen, die sich über Ethernetoptimierungen lustig machen. Die Daten kommen immer Bitperfekt an. Musik ist jedoch zeitkritisch. Wenn die Zeit bei einem fehlerhaften Paket für eine Wiederholung nicht mehr ausreicht kommt es zu Dropouts.

 Differentielle Signalübertragung mit symmetrischen Spannungen 

Die Bits werden in Hochfrequenz nach dem Prinzip der differentiellen Signalübertragung mit symmetrischen Spannungen übertragen. Das Eye pattern oder Augenmusterdiagramm lässt Rückschlüsse auf die Qualität des Signals zu. Dabei wird über einen Oszilloskop die Überlagerung aufeinanderfolgender Wellenformen zu einem zusammengesetzten Bild erstellt. Im Bild unten wird auf der Ordinate (y-Achse vertikal) der Spannungszustand definiert, ab der eine binäre 0 oder 1 anliegt. Auf der Abszisse (x-Achse horizontal) ist der Zeitverlauf angegeben. Über die Spannungszustände (Voltage) und dem Zeitverlauf (Time) ergibt sich so zum Beispiel eine Bitsequenz von 011 (Gelb).

Wenn sich über die verschiedenen Bitsequenzen auf dem Oszilloskop in der Mitte ein großes Auge erkennen lässt, ist die Signalqualität in Ordnung. Störungen in den Spannungsverläufen, zum Beispiel Verschiebungen durch Jitter oder eine zu geringe Steilheit in den Flanken können zu Fehlinterpretationen der Bitsequenzen führen. Durch die Prüfsummen wird das fehlerhafte Datenpaket zwar erkannt, aber wenn das zu oft passiert gehen Datenpakete verloren.

Gleichtaktstörungen

Wo Strom fließt können sich Störungen bis zu den Endgeräten (DAC, Verstärker, etc.) ausbreiten und beeinflussen somit die analoge Sphäre der Audiowiedergabe. Zum Beispiel Gleichtaktstörungen! Dabei werden Störspannungen und -ströme auf den Verbindungsleitungen zwischen elektrischen Komponenten oder elektrischen Bauelementen verstanden, welche sich mit gleicher Phasenlage und Stromrichtung sowohl auf der Hinleitung als auch der Rückleitung zwischen diesen Komponenten ausbreiten.

Die Einkopplung der Gleichtaktstörung kann unter anderem durch kapazitive Kopplung oder aufgrund von Potentialdifferenzen entlang des Übertragungsweges verursacht sein. Bei der kapazitiven Kopplung gelangen hochfrequente Störsignale oder Impulse gleichzeitig auf beide Leiter. Potentialdifferenzen entstehen beispielsweise durch einen Spannungsabfall, der durch hohe Ströme in Masseverbindungen oder Erdverbindungen (Erdschleifen) hervorgerufen werden kann.

Nebenbei bemerkt ist es deshalb eine gute Idee, für kurze Entfernungen sogenannte UTP-Kabel, (Unshielded Twisted Pair) zu verwenden. Sie bieten zwar weniger Schutz gegen EMI/RFI, sie sind aber nicht mit der Gehäusemasse verbunden, so dass keine Erdschleifen entstehen können.

Niederfrequente Störungen (Wander)

Im Wandlerchip müssen die digitalen Einsen und Nullen zeitrichtig verabreitet werden. Bei 44,1 kHz (CD) sind es z.B. 44.100 Samples pro Sekunde. Viele sagen deshalb, dass die wichtigste Clock im DAC sitzt. Das ist nicht verkehrt, nur beeinflusst das niederfrequente Phasenrauschen (1Hz bis 10Hz = Wander) beim Datentransport auch die Pins der Uhr im DAC. John Swenson, der viele Jahre im Chipdesign tätig war, erklärt es so:

Das Rauschen auf Masse (Erdung) ist stark frequenzabhängig. Bei einer Standardplatine mit Signalen auf einer Massefläche fließt der hochfrequente Rückstrom direkt unter dem Signalkabel durch die Massefläche, sodass es selten zu Problemen mit den Clock Pins kommt. Der niederfrequente Rückstrom verteilt sich jedoch über die gesamte Massefläche und kann daher leicht die Clock Pins beeinträchtigen. Das bedeutet, dass niederfrequente Jitter-Komponenten in Datenschnittstellen kleine Spannungen über die Massefläche erzeugen können (und dies auch tun), was leicht zu Problemen mit den Clock Pins führen kann. Quelle: Audiophilestyle Thread EtherREGEN

Deshalb lohnt es sich schon beim Datentransport OCXO Clocks mit niedrigen Phasenrauschwerten im Bereich 1Hz bis 10Hz einzusetzen. Siehe: Was bringt ein Reclocking mit dem Mutec REF10 SE120? Und es soll generell der Jitter durch geringe Latenzen klein gehalten werden. Siehe: Audio PC Latenzen.

Audiodatenprotokolle Roon RAAT, HQPlayer NAA und Diretta

Die Audiodatenprotokolle betreffen zum einen die Datenübertragungstechnik, welche zum Beispiel UPnP (Universal Plug and Play) ersetzen soll. UPnP dient zur herstellerübergreifenden Ansteuerung von Geräten (Audio-Geräte, Router, Drucker, Haussteuerungen) über ein IP-basiertes Netzwerk. Mangels einheitlicher Standards ist es fehleranfällig. Zum anderen soll der „lärmende“ Computer (Host), welcher die Musikverwaltung steuert und eine digitale Signalverarbeitung (Upsamplung, Convolution, etc.) durchführt, vom Endpunkt (Target) ferngehalten werden. Der Endpunkt soll möglichst rauschfrei und stabil die Audiodaten an den DAC senden.

Roon RAAT (Roon Advanced Audio Transport)

Roon war nicht glücklich mit UPnP, welches hier nachgelesen werden kann:

What’s wrong with UPnP?
Roon / RAAT Architecture and protocol VS DLNA / UPnP AV

RAAT stellt keine großen Ansprüche an die Hardware. Es ermöglicht ein stabiles Streaming über Ethernet- und WiFi-Netzwerke und unterstützt alle „relevanten“ Audioformate inklusive DSD. Stolz ist man auf die Wiedergabesynchronisation für Multiroom-Hören. 

Das Ziel ist es den „Server“ (also der Rechner, der Musik verwaltet/decodiert, Streamingdienste verbindet, DSP etc. machen kann) getrennt vom „Audiogerät“ zu halten, um Störquellen (elektrisch, CPU-Last, Interrupts) am Audiopfad zu minimieren. Dafür wird die Roon Bridge angeboten, die auf einem leichten Rechner laufen kann.

HQPlayer NAA (Network Audio Adapter)

Signalyst (Jussi Laako) hat NAA entwickelt, welches den HQPlayer-Anforderungen entspricht. UPnP ist nicht für die HQPlayer-Ausgabe geeignet, da es zum Beispiel keine DSD Unterstützung bis DSD1024 bietet.

Die Verarbeitung wird von der Player-Anwendung (Host) durchgeführt und die verarbeiteten Daten werden asynchron über das Netzwerk zu einem leichten Netzwerk-Audioadapter (Target) gestreamt, der mit dem DAC als Endpunkt verbunden ist. Asynchrones FIFO bietet maximale Isolation zwischen Verarbeitung und Audiowiedergabe.

Der Endpunkt mit NAA wird häufig über Einplatinencomputer wie z. B. Raspberry Pi realisiert. Der Vorteil liegt im geringen Stromverbrauch mit reduziertem Electrical Noise, welches dem Klang zugute kommt. Dafür stellt Signalyst kostenfreie Linux Images zur Verfügung. Eine Alternative sind Geräte, welche NAA bereits eingebaut haben.

Diretta

Diretta benötigt einen Host als Sender und ein Target als Empfänger. Es ist ein speziell auf High-End-Audio ausgerichtetes Netzwerkprotokoll, bei dem der Empfänger möglichst wenig „Last“ sieht. Die Wiedergabe-Seite soll so „ruhig“ wie möglich gehalten werden (weniger CPU/OS-Interaktion am DAC).

Der Host arbeitet möglichst synchron mit dem Target. Dabei werden Pakete so oft wie möglich in konstanten kurzen Abständen übertragen, um die Verarbeitung zu minimieren. Die Übertragung wird durch vorhersagende Zielpuffer gesteuert. Auf diese Weise werden die Schwankungen im Energieverbrauch beim Target reduziert.

Es ähnelt der USB-Synchronisation, aber das Target ändert die Geschwindigkeit nicht, weil der Host synchronisiert. Es gibt keine Puffer- oder Flusskontrolle wie USB-Asynchronisation. Es gibt keine komplizierte Verarbeitung wie UPnP-Dateibereichsanfragen.

Ein recht neue Innovation stellt DDS (Diretta Direct Stream) dar, welches am 5. November 2025 publiziert wurde. DDS „springt“ eine Ebene tiefer als die bisherigen IP-basierten Modi von Diretta: Anstatt Audio als UDP/IP-Pakete (IPv4/IPv6 + UDP/TCP) zu übertragen, nutzt DDS direkt Ethernet-Frames (Raw Ethernet / Layer-2). Damit umgeht DDS IP-Header und UDP/TCP-Overhead. Overhead und Jitter sollen minimiert werden. Derzeit befindet sich DDS noch in der Test- und Entwicklungsphase und eine formale Registrierung eines eigenen Ethernet-Typs wurde beantragt.

Diretta in der Praxis

Bevor ich mich mit neuen Technologien beschäftige, führe ich intensive Recherchen durch. Das spart Zeit und Geld. Und nun kommt der Spoiler: Diretta hat mich nicht soweit überzeugt, dass ich es selbst ausprobieren werde. Zumindest noch nicht. Der folgende Bericht soll dir helfen, selbst ein Diretta System aufzubauen. Und ich werde natürlich auf die Dinge eingehen, die aus meiner Sicht zu verbessern oder zu klären sind.

Wer steht hinter Diretta?

Der Entwickler von Diretta heißt Yu Harada. Er war früher Mitarbeiter bei Sforzato, einem japanischen Hersteller im High-End-Audio-Bereich. Sforzato wurde 2009 gegründet und ist bekannt für Netzwerk-Player und Hifi-Komponenten. Ein Artikel auf der HiFi-Seite „netmagazine“ bezeichnet Diretta 2019 als „brandneues“ Protokoll.

Die Website lautet diretta.link und ist ziemlich spartanisch gestaltet. Es gibt dort eine chaotische Supportseite, von der immerhin der aktuelle ASIO Treiber geladen werden kann. Das Angebot richtet sich primär an Hersteller und nicht an Endkunden, Zitat:

Es werden keine Lizenzen verkauft. Bitte nutze GentooPlayer und AudioLinux TargetApp. Oder kaufe Target-Produkte beim lokalen Distributor. Quelle: download limited

Aber so richtig konsequent wird es nicht durchgezogen, finden sich doch weitere Hinweise zu einer Preview Version:

Die Wiedergabe von Formaten außer dem unteren Hz stoppt nach 6 Minuten (danach wird die Wiedergabe für 1 Minute deaktiviert). Beschränkung auf PCM 44,1 KHz, 48 kHz und DSD64 2,8 MHz 3,1 MHz. Quelle: download limited

Es wird auch Hardware im Shop angeboten. So zum Beispiel eine „Diretta Target USB Bridge for RaspberryPi5“. Mit der Resonanz seiner Kunden war Yu Harada wohl nicht glücklich. So schreibt er, dass er keine Bestellungen wegen hoher Stornierungsquoten mehr annimmt:

Das Diretta Lizenzmodell

Ein wesentlicher Unterschied ist, dass Diretta die Lizenzen nicht direkt an den Endkunden verkauft, sondern dass die Hersteller diese mit ihren Produkten verkaufen oder die Lizenz an der von Diretta vertriebenen Hardware hängt. Die Lizenz ist meines Wissens am Diretta Target gebunden.

Die Lizenzkosten sind intransparent. HIFISTATEMENT hat die Diretta Target USB Bridge getestet und nennt 499,00 € für den USB Stick. Der dort hinterlegte Link führt leider ins Nirwana. Aber es gibt etwas von Afterdark: Diretta Target USB Bridge for USB boot für derzeit 281,95 €. Mit dem USB Stick ist die genutzte Hardware wahrscheinlich egal, weil die Lizenz an den USB Stick gebunden ist. Eine andere Quelle nennt Diretta USB Target für 100 € im Zusammenhang mit Audio Linux, siehe unten.

Der Aufbau eines Diretta Systems

Eigentlich ist es einfach, denn du brauchst nur einen Diretta Host und einen Diretta Target. In der Praxis ist es dann doch komplizierter, weil es viele Varianten gibt.

Die Raspberry Pi Lösung

Für Bastler, die wenig ausgeben wollen, gibt es eine recht gute Anleitung von David Snyder: Building a Dedicated Diretta Link with AudioLinux on Raspberry Pi:

Stufe 1: Roon-Kern: Dein leistungsstarker Roon-Server läuft auf einer dedizierten Maschine, die weit entfernt von deinem Abhörraum platziert ist. Er übernimmt die ganze schwere Arbeit, und sein elektrisches Rauschen bleibt von deinem Audiosystem isoliert.
Stufe 2: Diretta Host: Der erste Raspberry Pi in unserem Build fungiert als Diretta Host. Er verbindet sich mit deinem Hauptnetzwerk, empfängt den Audiostream vom Roon Core und bereitet ihn dann mit einem spezialisierten Protokoll weiter.
Stufe 3: Diretta Target: Der zweite Raspberry Pi, der Diretta Target, wird nur über ein kurzes Ethernet-Kabel mit dem Host Pi verbunden und schafft so eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung galvanisch isoliert. Er empfängt den Ton vom Host und verbindet sich per USB mit deinem DAC oder DDC

Hier gibt er noch weitere Tipps und Erläuterungen:
Kaufe AudioLinux (Link) für Raspberry. Derzeit 69 Dollar für ein Jahr Unterstützung. Anmerkung: Diese eine Lizenz deckt sowohl deine Host- als auch deine Ziel-Pis ab (und alle weiteren, die du an diesem Standort baust).
Baue das Kit zusammen und bring alles bei 44,1/48 kHz zum Laufen (Abtastraten, für die Diretta kostenlos getestet werden kann).
Hör eine Woche lang zu. Entscheide, ob es dir gefällt, hasst oder egal ist.
Kauf die Diretta-Lizenz (nur Target): Wenn es dir gefällt, nutze das Lizenzmenü im Target-Menü, um den hardwarespezifischen Link zu generieren, den du für den Kauf der 100-€-Diretta-Lizenz brauchst.

Die Diretta-Target-USB-Bridge Lösung

Dann gibt es eine gut erklärte Variante von HIFISTATEMENT mit Diretta-Target-USB-Bridge. Dabei werden zwei PCs deiner Wahl eingesetzt.  Auf der Senderseite kann man jeden beliebigen Windows-PC zu einem „Diretta Host“ machen, sofern die verwendete Musik-Wiedergabesoftware die Einbindung des Diretta ASIO Treibers gestattet. Zum Beispiel Roon oder/und HQPlayer. Der „virtuelle“ Diretta Treiber hat ein umfangreiches Konfigurationsmenü, bei dem Profile und Latenzen (Puffer) eingestellt werden können.

Die Empfängerseite mit Diretta Target USB Bridge nutzt einen USB Stick. Jeder beliebige PC (x64 Intel oder AMD CPU) kann so in ein „Diretta Target“-Gerät verwandelt werden. Eine bestehende Installation auf dem PC wird dabei nicht angerührt. Der USB-Stick, der die Software für die Diretta-Target-USB-Bridge auf Basis eines schlanken Linux-Systems enthält, wird in einen der USB-Anschlüsse des PCs gesteckt. Nach einem Neustart bootet der PC dann von diesem USB-Speicher. Ein per USB angeschlossener DAC sollte dann automatisch erkannt werden, sofern nicht zu exotisch. Der Diretta Target PC soll stromreduziert ausgeführt werden, also zum Beispiel niedrig getaktet, damit der Vorteil der leichten Verarbeitung erhalten bleibt. Im Optimalfall erhält der DAC dann rauschreduzierte Musikfiles, wobei es hier natürlich auf eine audiophile USB Verbindung ankommt.

Ich möchte nicht unerwähnt lassen, dass ich Lösungen mit USB Speichermedien für sehr kritisch halte. Es sind meist nicht gerade die qualitativ besten und haltbarsten Bauteile verbaut. Ich musste schon einige USB-Sticks wegen Speicherfehler entsorgen.

Die Fertiglösungen

Eine weitere Möglichkeit ist der Einkauf von Hardware, auf der Diretta schon installiert ist. Das könnte durchaus deine Nerven schonen, aber eher nicht deinen Geldbeutel. So kannst du zum Beispiel einen Netzwerk-Audioplayer mit integriertem Server von fidata HFAS1 (Diretta Host) verwenden. Und dazu einen SFORZATO DSP-07EX DAC (Diretta Target). Aber Vorsicht, der verbaute ESS DAC Chip ES9038Pro kann kein reines NOS (Non Oversampling). Alternativ bietet zum Beispiel Afterdark einige Diretta Produkte an.

Der Diretta Praxistest in der Community

Es wird dich nicht wundern, dass die Meinungen auseinandergehen. Das ist normal und letztendlich soll es dir gefallen und nicht deinem Nachbarn. Trotzdem ziehe ich beim querlesen meine Rückschlüsse daraus, ob sich ein weiteres Engagement lohnt.

So kann man bei diesem Thread DIY: A Three-Tier Roon Endpoint with Diretta on Raspberry Pi schon von Fanboys sprechen, denn der Verfasser ist der oben erwähnte David Snyder. Hier berichtete er enttäuscht von einer ungleichmäßigen CPU-Auslastung bei einem Diretta Target-Software-Update. Dieser Fehler wurde zwar behoben, aber häufige Updates können darauf hindeuten, dass die Software fehleranfällig ist.

Dann wurde darüber diskutiert Jumbo Frames zu nutzen. Das ist eigentlich das Gegenteil der Diretta Philosphie mit einem gleichmäßigen Datentransport mit kleinen Paketen. Aber ich nutze das mit meinen Solarflare X2522 Netzwerkkarten auch, allerdings im Standard mit einer MTU (Maximum Transmission Unit) von 1500. Die MTU ist die maximale Nutzlastgröße pro Ethernet-Frame (ohne Frame-Header).

Einiges kann für eine MTU 9000 statt 1500 sprechen:

• 6× weniger Pakete pro Sekunde
• 6× weniger Header-Overhead
• 6× weniger Interrupts, Kontextwechsel, Netzwerk-Stack-Operationen

Das senkt die CPU-Last, sowie die elektrische Aktivität und hat damit potenziell weniger Noise. Allerdings meine ich, sollte man den energieintensiven Datenburst (als Spitze im Netzwerkadapter zu erkennen) nicht unterschätzen.

Wie auch immer. Ein Forent berichtete begeistert von der Klangsteigerung mit MTU 9000. Er wurde wenig später von einem anderen hier darauf hingewiesen, dass er in Wirklichkeit mit MTU 2000 hört. Jumbo Frames mit 9k oder 16k sind nicht Standard, und es muss sichergestellt werden, dass alle Netzwerkelemente wie Switches, Router etc. in einem Netz mit diesen Jumbo Frames umgehen können. Ist die Kompatibilität nicht gegeben, so interpretieren betroffene Geräte die übergroßen Frames eventuell als Jabber, was typischerweise mit einer Blockade des Datenstromes verbunden ist, oder verwerfen die Frames. Das führt dann erst recht zu Netzwerkstörungen. Soviel zur Autosuggestion von uns Audiophilen.

Dann wurden hier die unterschiedlichen Netzwerkprotokolle NAA und Diretta kontrovers diskutiert. HQPlayers NAA arbeitet mit FiFo Puffern, also First in First out und es handelt sich um eine typische asynchrone Datenübertragung. Das heißt, die zeitliche Abfolge der Datenübertragung zwischen Host und Target ist egal, solange der Datenstrom nicht abreißt. Diretta versucht stattdessen eine synchrone Datenübertragung mit geringsten Latenzen hinzubekommen, weil der Host den Target Puffer synchronisiert. Mit Diretta wurde von den NAA Nutzern im Vergleich mehrheitlich „keine“ Verbesserung festgestellt.

Gleichmäßige Datenübertragung mit kleinen Paketen und geringsten Latenzen in der Praxis

Hier kommt jetzt ein Praxistest von mir. Zwar ohne Diretta, aber mit der Philosophie von Diretta. Denn für viele ist es keine neue Erkenntnis, dass sich ein gleichmäßiger Datentransport und die Verarbeitung mit geringsten Latenzen positiv auf den Klang auswirken.

Unten siehst du im Bild eine gleichmäßige Belastung der einzelnen CPU Cores ohne Sprünge beim Upsampling auf DSD1024. Beim Arbeitsspeicher und Ethernet siehst du über den Zeitverlauf einen Balken ohne Änderung der Auslastung. Im HQPlayer habe ich aktuell mit 5 ms sehr geringe Latenzen für NAA eingestellt. Die Datenträger (SSDs) werden überhaupt nicht verwendet.

Die Verbindung zum DAC erfolgt über USB. Ich bin ein großer Fan von Acourate für die Raum- und Lautsprechermessung und Korrektur. Der Entwickler Dr. Ulrich Brüggemann hat aber immer auch etwas Neues auf Lager. So hat er im Januar 2025 ein neues Tool „AsioTimeTest“ zur kostenlosen Nutzung zur Verfügung gestellt. Das Programm gibt es als Setupdatei oder als portable 7zip-Version (Achtung die Links können veraltet sein, dann bitte direkt bei Audio Vero anfragen).

Die übliche USB-Schnittstelle zwischen dem Audio PC und dem DAC wird unter Windows mit dem ASIO-Treiber zur Verfügung gestellt. Bei Linux ist es ALSA. ASIO arbeitet mit einem Wechselpuffer-Prinzip. Während der Player Daten in den einen Puffer schreibt, liest der Treiber den anderen Puffer und gibt die Daten an die entsprechende Hardware weiter.

Der Renderer muss schnell genug schreiben, dann kann der Puffer umgeschaltet werden. Wird z.B. ein ASIO-Puffer von 512 Byte bei 44100 Hz verwendet, so muss alle 512/44,1 = ca. 11,6 Millisekunden ein Pufferwechsel stattfinden. Das Timing wird vom ASIO-Treiber vorgegeben.

Mit dem Programm „ASIO Timing Test“ können Schwankungen im Timing grafisch dargestellt werden. Ich wollte nun wissen, wie der fis Audio PC abschneidet. Denn dieser ist natürlich hochoptimiert. Ich habe dafür den USB-Treiber von thesycon (T+A DAC 200) verwendet.

Ich habe erstmal mit einem hohen Puffer von 512 Byte getestet. Zu sehen sind unten im Bild Ausfransungen am oberen Ende, also Schwankungen im Timing.

Mit einem geringen Puffer von 64 (1/8 im Vergleich zum Buffersize 512) sind keinerlei Ausfransungen mehr da und die Latenzen sinken auf 1,45 ms.

Solange die Rechenleistung der CPU, bzw. des USB Controllers mitspielt, sind kleinere Puffer von Vorteil, weil so kleinere Pakete mit einem gleichmäßigeren Datenstrom versandt werden können.

Zusammenfassung

Der digitale Datenstrom ist über die Prüfsummenprotokolle immer bitperfekt, dass ist hier nicht das Thema. Aber es gibt aufgrund der differentiellen Signalübertragung mit symmetrischen Spannungen Gleichtaktstörungen und im Timing niederfrequente Störungen (Wander), die sich im analogen Zweig der angeschlossenen Geräte ausbreiten können.

Mit den Audiodatenprotokollen Roon RAAT, HQPlayer NAA und Diretta wird versucht, eine rauschfreiere und stabilere Datenübertragung als beispielswiese mit UPnP zu erreichen.

Hinter Diretta steht ein Entwickler namens Yu Harada, von dem nur bekannt ist, dass er bei Sforzato, einem japanischen Hersteller im High-End-Audio-Bereich, gearbeitet hat. Tatsächlich versteht der Sforzato DSP-07EX DAC das Diretta Protokoll. Die Website diretta.link ist chaotisch und lieblos. Bei einem Produkt „Diretta Target USB Bridge for RaspberryPi5“ sind wegen hoher Stornierungen keinen Bestellungen mehr möglich. Das spricht meines Erachtens nicht gerade für das Unternehmen, denn warum wurde soviel storniert?

Das Diretta Lizenzmodell ist nicht transparent. Der Aufbau eines Diretta Systems ist nicht trivial, aber eine engagierte Community hat Anleitungen und Tipps erstellt. Ein preiswerter Aufbau mit Raspberry Pis ist mit einiger Mühe möglich, wobei mich die Hardware nicht überzeugt. Die Diretta-Target-USB-Bridge Lösung finde ich noch am interessantesten, weil es relativ einfach in ein bestehendes duales PC-System integriert werden kann. Fertige Geräte-Lösungen sind spärlich und teuer.

Der Diretta Praxistest in der Community schwankt zwischen Begeisterung und Enttäuschung. Aufgrund des unfertigen Eindrucks des Diretta Protokolls mit häufigen Software-Updates werde ich mich aktuell nicht mit eigenen Tests beteiligen. Möglicherweise wird das neue Konzept DDS (Diretta Direct Stream) interessant. Da bleibe ich dran.

Eine Datenübertragung mit kleinen Paketen und geringsten Latenzen praktiziere ich bereits und ich kann so zumindest die Philosophie von Diretta nachvollziehen.

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Disclaimer

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DIY – Mach es selbst

Grigg Audio Solutions bietet Lösungen für die digitale Musikwiedergabe an. Aufgrund der Vielzahl von Lösungswegen und unterschiedlichen Zielbilder kann nur eine bestimmte Auswahl der Hardware und der Software vorgestellt und besprochen werden. Grigg Audio Solutions unterstützt ab sofort kostenfrei Do it yourself. Ein Support ist ausgeschlossen.

VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Der DIY fis Audio PC ist für höchste Leistungsanforderungen konzipiert und trotzdem lautlos, da ohne Lüfter gebaut. Derzeit ist der Intel® Core™ i9-14900K gesetzt, da der neue Intel® Core™ Ultra 9 Prozessor 285K doch arg hinsichtlich der Latenzen schwächelt. Siehe mein Blog: Wird es einen fis Audio PC mit Intel Core Ultra 9 285K (Arrow Lake) geben? Berichte in Foren bestätigten meinen Eindruck leider.

Als Refresh sieht es mit der Intel Core Ultra 300 Serie nicht besser aus. Ein Hoffnungsschimmer ist die Intel Core Ultra 400 Serie „Nova Lake“, die eine komplett neue Fertigungsarchitektur verspricht.

In den Grundlagen machen wir einen kurzen Vergleich mit den wichtigsten Parametern vergangener Serien und im Praxisteil sehen wir uns den möglichen Nutzen für den HQPlayer an.

Grundlagen

Vergleich der Intel Desktop CPUs

Mit der 12. Intel Prozessor Generation wurden erstmalig die E-Kerne eingeführt. Ziemlich lang hielt sich der Sockel LGA1700. Da ich Core Ultra 200 ausgelassen habe, wird es erst wieder 2026 mit Core Ultra 400 interessant. Dann stehen auch neue Motherboards an, weil der Sockel LGA-1954 entsprechend mehr Pins haben wird. Statt bisher 28 × 23,5 mm (658 mm²) misst der neue Sockel nur noch 25 × 24 mm (600 mm²), was der neuen Fertigungsarchitektur mit Intel 18A geschuldet ist, die kleinere Abstände der Transistoren erlaubt. Das ist eine gute Nachricht, denn die bisherige passive Kühlung mit dem HDPLEX H5 Version 3 Gehäuse kann im fis Audio PC voraussichtlich beibehalten werden.

Sockel

LGA1954-Sockel bedeuten 1.954 Pins. Dieser hat also 254 Pins mehr als der LGA1700-Sockel. Hier ist die Anschaffung neuer Motherboards unumgänglich.

Herstellung oder Fertigungsprozess

Die Transistordichte auf den Prozessoren wird immer weiter erhöht, um die CPUs effizenter und leistungsfähiger zu machen. Dadurch werden die Abstände der Transistoren kleiner, welches eine hohe technologische Herausforderung bei der Chipproduktion darstellt.

Die Hersteller versuchen sich hier zu übertreffen. Das führt zu dem Nanometer-Rennen: Intel führt neue Node-Namen wie „Intel 7“ und „Intel 4“ ein – ComputerBase. Die neuen Bezeichnungen lehnen sich damit an Samsung und TSMC an, die Chips gemäß der eigenen Klassifizierung in 7 nm, 5 nm und 3 nm fertigen. Intel selbst will den Begriff Nanometer weglassen und nur noch Namen wie „Intel 7“ (10 nm) vergeben. Denn laut Intel stimme der Begriff hinsichtlich der Gate-Länge, auf die die ursprüngliche Bezeichnung abzielte, schon seit dem Jahr 1997 nicht mehr.

Nur ist es so, dass Intel bei der Herstellung teils auf TSMC zurückgreifen muss. Mit 3 nm ist hier ein deutlicher Sprung gelungen. Mit Intel 18A sind theoretisch 18 Ångström, also 1,8 nm möglich.

Basistakt

Der Basistakt ist die Grundtaktfrequenz der Kerne (ohne Turbo). Der Basistakt von Core Ultra 400 mit >4 GHz würde für DSD1024 völlig ausreichen. Hier liegen im Vergleich zum Intel i9-14900K mit 3,2 GHz Welten dazwischen.

Turbo-Geschwindigkeit

Der maximale Turbo wird beim fis Audio PC maximal auf 4,4 GHz je nach Stromversorgung und Einsatzzweck im BIOS fest eingestellt. Es sind daher viele Reserven vorhanden, was für eine CPU immer gut ist. Im Core Ultra 400 müsste kein Turbo mehr eingestellt werden, da der Basistakt schon hoch genug ist.

Cores

Die P-Cores (Performance Cores) dienen für die anspruchsvollen Aufgaben und die E-Cores (Efficient Cores) für leichtere Aufgaben. Bei den Core Ultra Serien gibt es kein Hyper-Threading der P-Cores mehr.

Hyper-Threading hat zwar noch nie die Rechenpower erhöht, dafür aber mehr parallele Berechnungen ermöglicht. Ein P-Core wurde dabei virtuell in zwei Kerne aufgeteilt.

Der HQPlayer verwendet die P-Cores für die Modulatoren. Und zwar je einen pro Kanal. Für Stereo sind es also zwei P-Cores. Der HQPlayer ermöglicht die E-Cores für die Filter zu verwenden. Leistungsstärkere E-Cores in einer höheren Anzahl wie in der neueren Generation können hier also nützlich sein.

Neu sind ab Core Ultra 400 die LP-E-Cores, die noch leichter ausfallen, als die E-Cores.

Cache

Der Cache ist ein Zwischenspeicher für die jeweiligen Cores. Der L3 Cache wird mit allen Cores der CPU geteilt und der L2 Cache ist direkt dem jeweiligen Core zugeordnet. Je höher der Cache ausfällt, desto geringer sind die Latenzen.

Max. Temperatur

Intels Prozessoren waren schon immer Resistent gegenüber hohen Temperaturen. Hier hat sich bei Core Ultra der Spielraum um 5°C auf 105°C erhöht. Die fis Audio PCs werden grundsätzlich bei 95°C abgeregelt, um die Komponenten zu schonen.

AVX Befehlssätze

AVX steht für Advanced Vector Extensions. Es handelt sich um SIMD-Instruktionen (Single Instruction, Multiple Data), die eine CPU gleichzeitig auf mehreren Datenpunkten ausführen kann.

AVX- und verwandte Befehlssätze ermöglichen der CPU, mehrere Datenpunkte gleichzeitig zu verarbeiten, wodurch rechenintensive Aufgaben wie Multimedia-Bearbeitung, wissenschaftliche Simulationen und KI-Berechnungen deutlich schneller ausgeführt werden. Neuere Erweiterungen wie AVX10 und APX steigern die Effizienz und unterstützen speziell moderne KI- und parallele Workloads.

Praxis – möglicher Nutzen für den HQPlayer

Dieser Abschnitt fällt kurz aus, weil es noch keine Praxiserfahrung geben kann. Ich habe aber den Schöpfer des HQPlayer Jussi Laako zu diesem Artikel Intel Nova Lake bringt AVX10.2 und APX, die technologische Befreiung für die x86-Plattform befragt und folgende Antwort (übersetzt) erhalten:

Sieht toll aus. Es ist ähnlich wie bei der Implementierung von AVX-512 durch AMD, jedoch mit einem neuen Befehlssatz. Ich muss den Befehlssatz überprüfen, um zu sehen, ob sie dort etwas Neues und Interessantes hinzugefügt haben. Einige der HQPlayer-Builds unterstützen AVX-512 immer noch, obwohl es nur kurz auf Desktop-/Mobil-CPUs erschien. Ich habe einen Desktop der 11. Generation und einen Laptop der 11. Generation mit AVX-512-Unterstützung, zusätzlich zu meiner Xeon-Workstation. AMD unterstützt es jetzt in größerem Umfang.
Die große Frage ist, wie viel Nutzen es bringen wird. In vielen der früheren Implementierungen des AVX-512, die Intel hatte, war der Nutzen begrenzt, da die großen 512-Bit-Ausführungseinheiten so viel Strom verbrauchten, dass die CPU an die Basistaktfrequenz gebunden war. So erhält man mit AVX2 oft eine bessere oder ähnliche Leistung, die immer noch Boost-Takte ermöglicht. Dies ist besonders wichtig für Dinge wie Modulatoren. Bei großen Xeon-Server-CPUs hat man praktisch sowieso keine Boost-Takte, daher ist es dort anders.
Bei der Implementierung von AMD-Desktop-CPUs führt es AVX-512-Operationen mit AVX2-Hardware aus. Auch hier hält sich der Nutzen also eher in Grenzen.
Wir werden also sehen, wie es sich in der Praxis schlagen wird. Ich werde es aber höchstwahrscheinlich unterstützen.

Quelle: https://audiophilestyle.com/forums/topic/37775-best-cpu-for-hqplayer/page/137/#findComment-1325389

Neben den verbesserten Rechenoperationen ergeben sich vermutlich auch Vorteile bei den leistungsfähigeren P-Cores und E-Cores. Ich hoffe nur, dass Intel diesmal nicht die Kern-zu-Kern-Latenzen wieder vermasselt wie in der Core Ultra 200 Serie.

Zusammenfassung

Selbstverständlich kann man aktuell zum Konkurrenten AMD gehen und zum Beispiel einen AMD Ryzen 9 9950X verbauen. Doch diese überzeugen mich bei den Kern-zu-Kern-Latenzen nicht. Ich bin mit dem Intel® Core™ i9-14900K aktuell sehr zufrieden.

Wechseln werde ich erst, wenn die Core Ultra 400 Serie kommt, sofern diese Serie überzeugt. Im Blog zum Intel Core Ultra 9 285K (Arrow Lake) hatte ich als Beitragsbild noch eine Schnecke auf einer CPU gewählt. Heute ist es ein Adler. Die neuen Erweiterungen wie AVX10 und APX hören sich sehr gut an. Mehr Kerne, mehr Leistung und mehr Cache bei hoffentlich gleichem Stromverbrauch könnten den HQPlayer noch performanter unterstützen.

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VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Windows ist doch völlig überfrachtet und für Audio nicht geeignet, sagen viele. Dabei ist Windows besser als sein Ruf. Aber ja, ohne Optimierung würde ich Windows auch nicht für Audio verwenden wollen. Unter meiner Support-Seite findest du eine umfangreiche Anleitung: Windows für den Audio PC optimieren. Nur ist das mehr als mühsam.

In den Grundlagen beleuchten wir kurz die verschiedenen Betriebssysteme und sehen uns im Praxisteil zwei Windows Tools an, die vieles automatisch machen und nichts kosten.

Grundlagen

Verschiedene Betriebssysteme im Überblick

Um einen Audio PC betreiben zu können, kommt es neben der Hardware vor allem auf die Software an. Die Grundlage eines jeden PCs ist das BIOS, siehe DIY – BIOS Konfiguration fis Audio PC. Um deine bevorzugte Audio-Software nutzen zu können, muss ein Betriebssystem installiert werden.

Windows

Als 1985 Windows 1.0 erschien, war es kaum mehr als eine grafische Hülle für MS-DOS. Der Durchbruch kam erst mit Windows 3.x und dem ikonischen Windows 95, das Startmenü und echtes Multitasking brachte. Für Windows 3.1 benötigte ich noch sieben 3½Zoll-Disketten (1,44MB), um das Betriebssystem auf dem Rechner zu installieren. Das ist mit heutigen SSDs nicht mehr zu vergleichen. Später mit Windows XP erreichte Microsoft 2001 eine bis heute gute Mischung aus Stabilität und breiter Softwareunterstützung.

Doch der Weg war nicht nur Erfolgsgeschichte. Windows ME und Vista litten unter Instabilität und Ressourcenhunger, was das Vertrauen vieler Nutzer erschütterte. Windows 8 setzte dann zu radikal auf Touch-Bedienung und spaltete die Desktop-Community.

Mit Windows 10 (2015) änderte Microsoft die Strategie: „Windows as a Service“ versprach ein dauerhaft aktualisiertes System statt klarer Versionssprünge. In der Praxis führte das zu zwangsweisen Funktionsupdates, teils fehlerhaften Patches und einem Gefühl permanenter Beta-Phase.

Windows 11 markiert einen Rückschwenk: wieder klar abgegrenzte Releases, striktere Hardware-Anforderungen (TPM 2.0, neuere CPUs) und eine stärkere Anbindung an Microsoft-Konten. Die Cloud-Integration – von OneDrive bis Teams – bleibt zentral, wirkt aber weniger experimentell als bei Windows 10. Kritiker bemängeln jedoch den Zwang zu Online-Konten und die fortgesetzte Telemetrie, die das System stärker zu einer Plattform für Microsofts Dienste macht als zu einem neutralen Betriebssystem.

Windows als ein universelles Desktop- und Serverbetriebssystem und kann auf einer Vielzahl von Hardware betrieben werden. Für harte Echtzeitverarbeitung ist es nicht ausgelegt, lässt sich aber über spezielle Erweiterungen oder IoT-Varianten für zeitkritische Aufgaben anpassen. Damit kann man sogar Geldautomaten betreiben.

Der Kernel verwaltet tausende Threads in der Regel zwar zuverlässig, ist jedoch für Audio mit den Consumer-Versionen wie Windows 11 hoffnungslos überfrachtet. Der Programmcode ist nicht offen, ermöglicht aber über die verschiedenen Versionen und beispielsweise Scripts und Editoren für die Diensteregister vielfältige Anpassungen.

Linux

Linux ist ein freier, von Grund auf neu entwickelter Kernel (ab 1991), der sich an den Unix-Prinzipien orientiert, aber keinen Original-Unix-Code enthält. Unix ist die ursprüngliche Familie von Betriebssystemen, die in den 1970er-Jahren bei AT&T Bell Labs entstand. 

Linux ist von Grund auf offen und modular, wodurch es von winzigen Embedded-Geräten bis zu Supercomputern skaliert. Es kann als vollwertiges Echtzeitbetriebssystem eingesetzt werden. Seine Prozessverwaltung gilt als äußerst effizient und meistert enorme Parallelität ohne nennenswerten Overhead. Die zugrunde liegende Philosophie setzt auf freie Software, Anpassbarkeit und gemeinschaftliche Weiterentwicklung, was es zu einer flexiblen Basis für praktisch jede Einsatzart macht. Allerdings ist es für Endkunden ohne spezielle Kenntnisse nicht sehr benutzerfreundlich. Spötter sagen, dass Linux genauso einfach ist wie ein Zylinderkopfwechsel.

Es gibt Player, die ihr eigenes Linux OS gleich mitbringen. Das sind eigens für Audio optimierte Linux Kernel. Zum Beispiel HQPlayer Embedded, Roon Rock oder Euphony.

macOS

Große Teile dieses Kerns und der darüberliegenden Systemdienste stammen ursprünglich aus der Berkeley Software Distribution (BSD), einer Variante von Unix, die in den 1970er- und 80er-Jahren an der University of California, Berkeley entwickelt wurde. 

macOS basiert auf dem Darwin-Kernel mit den oben genannten BSD-Wurzeln und bietet eine stabile, gut priorisierte Prozessverwaltung. Für deterministische Echtzeitanforderungen reicht das nicht, doch Latenzen bleiben niedrig. Das System ist nur für Apple-Hardware nutzbar, was die Skalierbarkeit begrenzt, aber eine besonders konsistente Nutzererfahrung ermöglicht.

Apples geschlossene, designorientierte Strategie stellt Kontrolle und Integration über Offenheit. Anpassungen für Audio sind nur sehr eingeschränkt möglich. So lassen sich zum Beispiel die E-Kerne (Effizienz-Kerne) unter macOS im HQPlayer nicht explizit für die Filter nutzen, was unter Windows oder Linux überhaupt kein Problem darstellt.

Praxis

Windows 11 ist mit seinen Clouddiensten und permanenten Abgleich im Internet (Telemetrie) sehr geschwätzig. Viele Funktionen werden für Audio nicht benötigt. Je mehr Prozesse laufen, desto größer ist die Gefahr von Störungen, zum Beispiel durch Interrupts. Siehe: Warum Interrupts beim Audio PC den Klang massiv beeinflussen. Energiesparfunktionen schonen zwar den Stromzähler, aber führen zu starken Schwankungen im Stromfluss .

Das Ziel muss also sein, die Anzahl der Prozesse zu reduzieren, aber nicht soweit, dass sich dadurch erst recht Störungen bemerkbar machen. Wichtig sind auch Einstellungen, welche den Datenfluss konstant halten und Latenzen minimieren.

ThrottleStop

Wie der Name ThrottleStop schon vermuten lässt, soll eine Drosselung der Leistung verhindert werden. Es wurde ursprünglich für Laptops entwickelt, eignet sich aber auch für Desktops. Was wirklich ein Segen ist, sind die Einstellungen für die Taktfrequenzen. Diese sind sonst nur über das BIOS erreichbar.

Der Entwickler

ThrottleStop ist keine kommerzielle Firmen-Software, sondern ein von Glynn privat entwickeltes Windows-Tool. Es wird seit rund 2010 von ihm gepflegt und über Plattformen wie TechPowerUp kostenlos bereitgestellt. TechPowerUp hostet die Downloads, ist aber nicht der eigentliche Entwickler – der alleinige Autor und Maintainer bleibt Kevin Glynn, der in einschlägigen Foren unter dem Nickname UncleWebb bekannt ist.

Im Gegensatz zu Intel® Extreme Tuning Utility (Intel® XTU) welches verwendet wird, um ein System zu übertakten (nur mit entsperrten Prozessoren der K- und X-Serie) und zu überwachen, greift ThrottleStop nicht so massiv in das BIOS ein. Außerdem lässt sich Intels XTU nicht immer starten, weil zum Beispiel der Undervoltingschutz im BIOS nicht aktiviert ist.

ThrottleStop Monitoring

Auf der linken Seite von ThrottleStop befinden sich eine Vielzahl von Optionen, mit denen du die CPU-Drosselung umgehen kannst, und auf der rechten Seite befindet sich ein Monitoring-Panel, dass dir den aktuellen Status jedes Kerns auf deiner CPU anzeigt.

Für Audio setzt du den Energiesparplan auf „High Performance“ (Höchstleistung). Wie es aussieht, wenn du die von Windows empfohlene Einstellung „Balanced“ (Ausbalanciert) verwendest, habe ich in diesem Artikel beschrieben: Welche Windows Einstellungen für Audio wichtig sind. Die Latenzen gehen nämlich hoch und stören die Audio Wiedergabe.

Eine weitere wichtige Eingabe betrifft „Set Multiplier“. Dieser Multiplikator setzt die Taktfrequenz auf einen festen Wert. Im obigen Beispiel sind es 32 = 3,2GHz Taktfrequenz. Das ist ein niedriger Wert, den ich für meinen Musikserver mit Roon gewählt habe. Der HQPlayer läuft auf einer anderen Maschine.

ThrottleStop Turbo FIVR Controll

Der Multiplikator korrespondiert mit den Vorgaben in „FIVR“ (Fully Integrated Voltage Regulator – siehe Schaltfläche). Das ist ein mächtiges Werkzeug für das Undervolting, um Temperatur und Stromverbrauch zu senken und Feintuning für Overclocking oder stabilere Turbo-Taktraten. Hier würde ich Vorsicht walten lassen. Unten im Bild habe ich die einzelnen Core Taktfrequenzen auf 40 = 4,0GHz Taktfrequenz eingestellt.

Das ist dann auch die maximale Rate, die du mit dem Multiplikator einstellen kannst und empfehle ich für die Nutzung des HQPlayers. Wie du im Monitor rechts siehst, ist es keineswegs so, dass die Taktrate von 4.0 GHz genau erreicht wird, wie es dir der Task-Manager von Windows vorgaukelt. Für die Audio Wiedergabe ist es nicht schlimm, da die Pakete sowieso erst gepuffert werden.

ThrottleStop Options

Hier verbirgt sich eine interessante Funktion: Timer Resolution (ms). Windows ist kein Echtzeitbetriebssystem. Das Interrupt Standardintervall beträgt 15,625 ms (1.000 ms geteilt durch 64). Für Audio ist es im allgemeinen besser das Intervall so kurz wie möglich zu halten. Unter Windows 10 sind das 0,5 ms. Das kannst du unter „AC Timer Res.“ einstellen.

ThrottleStop Autostart

Damit deine Einstellungen beim nächsten Start sofort wirksam werden ist es nützlich, wenn die Anwendung ThrottleStop gleich mitstartet. Leider reicht es nicht, ThrottleStop einfach in den Autostartordner zu packen, weil es mit Admin-Rechten gestartet werden muss. Zum Glück gibt es in Windows den Aufgabenplaner.

Gib dafür „Systemsteuerung“ im Windows Explorer ein. Unter „System und Sicherheit“ findest du ganz unten rechts einen Link zu „Aufgaben planen“.

Erstelle eine neue Aufgabe und vergib einen Namen, zum Beispiel „ThrottleStopAutoStart“. Aktiviere die Sicherheitsoptionen:

• Nur ausführen, wenn der Benutzer angemeldet ist
• Mit höchsten Privilegien ausführen

Im Reiter „Trigger“ stellst du ein:

• Aufgabe starten: Bei Anmeldung
• Jeder Benutzer
• Aktiviert

Im Reiter „Aktionen“ stellst du ein:

• Aktion: Programm starten
• Programm/Skript: Hier wählst du die Datei „ThrottleStop.exe“ aus. Ich empfehle eine vorherige Ablage im Verzeichnis „C“.

Im Reiter „Bedingungen“ deaktivierst du alle vorbelegten Kästchen.

Im Reiter „Einstellungen“ aktivierst du:

• Ausführung der Aufgabe bei Bedarf zulassen

Wenn du alles erfasst hast, schließe den Aufgabenplaner und starte den PC neu. Wenn alles richtig funktioniert, steht bei der Aufgabe „ThrottleStopAutoStart“ unter Status „Wird ausgeführt“.

Im Windows Menüband siehst du das ThrottleStop Icon und mit Mouse Over werden weitere Infos angezeigt.

The Ultimate Windows Utility (WinUtil)

The Ultimate Windows Utility ist keine Anwendung, sondern eine Sammlung von Tweaks, die über PowerShell ausgeführt werden. Es geht im Wesentlichen um praktische, sichere Optimierungen von Windows und um das Einschränken von Windows Updates.  

Der Entwickler

Chris Titus ist in der Tech-Community vor allem unter dem Namen ChrisTitusTech bekannt. Über seinen populären YouTube-Kanal und die Website christitus.com veröffentlicht er seit Jahren Videos, Tutorials und Skripte rund um Windows-Optimierung, Linux-Themen und System-Tweaks. Sein wohl bekanntestes Projekt ist das Open-Source-Werkzeug The Ultimate Windows Utility (WinUtil), um Windows zu entschlacken und gezielt anzupassen.

Bevor er sich als Content Creator einen Namen machte, sammelte Titus mehr als ein Jahrzehnt praktische Erfahrung in der IT-Administration. Er arbeitete nach eigenen Angaben über zwanzig Jahre im Umfeld von Microsoft-Servern und leitete dort unter anderem Support- und Infrastrukturprojekte.

WinUtil starten

Starte Powershell am Besten über den Task-Manager (neuen Task ausführen) mit Administratorrechten.

In PowerShell gibst du das Kommando iwr -useb https://christitus.com/win | iex ein.

Anschließend rödelt es in der Kiste und es öffnet sich nach einer Weile die erste Seite mit dem Reiter „Install“. Das ist etwas verwirrend, denn für die Windows Optimierung ist nichts zu installieren. Es stehen zahlreiche andere Anwendungen wie unterschiedliche Browser zur Verfügung. Sie können, falls im System vorhanden, auch deinstalliert werden. Ich habe hier für mich keinen Nutzen gesehen.

WinUtil Tweaks

Wesentlich interessanter ist der nächste Reiter „Tweaks“. Wenn du auf „Standard“ klickst, werden „ungefährliche“ Optimierungen vorbelegt. Wobei du diese Tweaks natürlich immer auf eigene Gefahr ausführst. Rechts sind noch Schalter, die sofort wirksam werden. Zum Beispiel das schöne Dark Theme für Windows.

Ich habe dann noch einige manuelle Einstellungen ergänzt. Nützlich ist die Mouse Over Funktion, bei der Hinweise angezeigt werden.

Mit „Run Tweaks“ geht es los. Den aktuellen Umsetzungsstand siehst du, wenn du zu PowerShell zurückgehst. Hier kannst du nachvollziehen, welche Scripts gerade ausgeführt werden. Das dauert etwas. Danach startest du den Rechner neu, damit die Tweaks alle wirksam werden.

Was bringt das Ganze? Gestartet bin ich mit ohnehin schon optimierten 145 Prozessen. Mit den Tweaks reduzierten sich diese auf 92 Prozesse. Habe ich schon erwähnt, dass ich eigene Optimierungsscripts verwende? Die findest du auf meiner Supportseite unter Batch-Datei für das Aktivieren und Deaktivieren von Diensten. Nach dieser Ausführung landete ich bei 71 Prozessen.

Etwas irritierend ist, dass die durchgeführten Tweaks beim erneuten Aufruf von „WinUtil Tweaks“ nicht angezeigt werden. Du findest dieselbe Seite wie am Anfang. Also leer. Nun schadet es nichts, alle Tweaks erneut durchzuführen. Aber ich hätte mir hier eine transparentere Anzeige gewünscht.

WinUtil Config

Neben einigen Features und Windows Werkzeugen ist ein Fix besonders interessant: „Set Up Autologin“. Es ist sonst ein ziemlicher Krampf das unter Windows hinzubekommen, wenn man wie ich mit einem lokalen Konto arbeitet. Die Eingabemaske ist selbsterklärend und funktioniert hervorragend.

WinUtil Updates

Eine ziemlich ärgerliche Sache sind die Windows Updates, die manchmal zum unpassenden Zeitpunkt installiert werden. Es gibt zwar mittlerweile einige Einstellungen, zum Beispiel die Aussetzung von Updates über bis zu 5 Wochen. Aber das hier ist wesentlich wirksamer. Wer die Updates selbst steuern möchte, kommt hier zum Ziel. In meinem Beispiel wählte ich die komplette Deaktivierung der Updates. In Powershell sieht du die vorgenommenen Änderungen.

Nach dem Restart siehst du unter Windows Updates eine Fehlermeldung – Mission accomplished!

WinUtil MicroWin

Wer ohnehin ein neues System aufsetzt, dem kann ich MicroWin empfehlen. Es geht so in die Richtung von Taiko Audio, die ein customized Windows Enterprise aufsetzen, welche wirklich nur die benötigten Komponenten für Audio enthält. Nur dass es mit MicroWin auch mit Windows 11 Pro geht. Ich empfehle es nicht für ein „gut funktionierendes“ bestehendes Windows System. Ich habe es ausprobiert und es macht nur Arbeit. Zwar werden im Ordner „Windows Old“ die alten Benutzerdaten gespeichert, aber alle Anwendungen darfst du neu installieren.

Aber wie gesagt, wer sowieso ein neues System aufsetzen will, der lädt am besten die neueste Windows ISO. Das speicherst du im Laufwerk C, wenn genügend Platz ist, oder wie ich auf einem anderen SSD Laufwerk (D).

Den Fortschritt siehst du wie üblich in PowerShell.

Der nächste Schritt hat mich erst verwirrt. Aber eigentlich ist es ganz logisch. Denn die ISO muss ja erst abgespeckt werden. Wenn du ein vorhandenes System ersetzen willst, klicke auf „Import drivers from current system“. Das erspart viel Kummer.

Mit „Start the process“ wirst du aufgefordert einen Dateinamen zu vergeben. Zum Beispiel „microwin“. Das ist dann die neue abgespeckte ISO. Wähle hier wieder eine Festplatte, die genügend Platz hat.

Unter PowerShell siehst du, wie die überflüssigen Windows-Pakete entfernt werden.

Zum Schluss folgt eine Erledigt-Meldung. Jetzt musst du einen USB-Stick reinstecken, der die neue ISO aufnimmt. Damit es eine bootbare Datei wird, verwendest du zum Beispiel das kostenlose Programm Rufus zum Brennen. Es folgt dann der übliche Weg der Windows Installation von USB. Die Installation wird ein wenig vereinfacht, aber du benötigst natürlich einen Bildschirm, Grafikkarte, Tastatur und Maus.

Was MicroWin noch nicht enthält, sind die oben beschriebenen Tweaks. Das kannst du als nächstes ausführen. Ich empfehle auch kein Windows Update durchzuführen und für die Zukunft zu deaktivieren, sonst sind bei großen Releases die vorher entfernten Komponenten wieder drin.

Zusammenfassung

Es gibt verschiedene Betriebssysteme, die du für Audio verwenden kannst. Windows ist am meisten verbreitet, aber auch mit total überflüssigen Funktionen überfrachtet. Eine Echtzeitverarbeitung kann es nicht wirklich. Dafür kennen es viele, zum Beispiel von der Arbeit. Und es gibt viele kostenlose Tools zum Optimieren.

Linux ist da schon etwas spezieller. Es erfordert Kenntnisse in der Materie oder du wählst gleich ein fertiges Audio Echtzeit-Kernel wie zum Beispiel das HQPlayer OS.

Das macOS schätze ich wirklich, weil es stabil und benutzerfreundlich ist. Aber für Audio würde ich es nicht verwenden. Es ist ein gesperrtes System und die Audiofunktionen die es hat, wie zum Beispiel Airplay, geben eine feste Abtastrate vor und sind tendenziell nicht für High End Audio geeignet.

Nutzt du Windows, kannst du mit ThrottleStop die Energiesparfunkionen ausschalten und die CPU Cores auf eine feste Taktrate einstellen, ohne dass du in das BIOS musst. Du kannst die Latenzen mit Timer Resolution (ms) reduzieren.

The Ultimate Windows Utility (WinUtil) ist ein mächtiges Werkzeug. Die WinUtil Tweaks reduzieren die Prozesse. Mit WinUtil Config kannst du ganz einfach das Auto Login einstellen. Die lästigen Windows Updates kontrollierst du mit WinUtil Updates. Für ein sauberes Neuaufsetzen des Systems mit bereits entfernten überflüssigen Komponenten nutzt du WinUtil MicroWin.

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Disclaimer

Alle Informationen, die du unter Grigg Audio Solutions findest, wurden nach besten Wissen und Gewissen sorgfältig recherchiert und mit Quellenangaben belegt. Irrtümer sind jedoch nie auszuschließen. Wenn du die Informationen für eigene Nachbauten oder Softwareeinstellungen verwendest, machst du das immer auf eigene Gefahr. Wenn du Fehler findest oder dir etwas unklar ist: Melde dich!

DIY – Mach es selbst

Grigg Audio Solutions bietet Lösungen für die digitale Musikwiedergabe an. Aufgrund der Vielzahl von Lösungswegen und unterschiedlichen Zielbilder kann nur eine bestimmte Auswahl der Hardware und der Software vorgestellt und besprochen werden. Grigg Audio Solutions unterstützt ab sofort kostenfrei Do it yourself. Ein Support ist ausgeschlossen.

VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Wenn du die DIY – Montageanleitung fis Audio PC umgesetzt hast, muss der PC für den Audio-Betrieb konfiguriert werden. Nicht benötigte Komponenten werden deaktiviert, die Leistungsaufnahme wird begrenzt und latenzmindernde Einstellungen werden bevorzugt.

Es handelt sich hierbei nicht um allgemeingültige Einstellungen, sondern welche, die meinen Erfahrungswerten entsprechen. Da kann man anderer Meinung sein. Du musst nicht alle Einstellungen übernehmen und selbst wenn, machst du es immer auf eigene Gefahr, siehe Disclaimer. Ich leiste keinen Support, beantworte aber gern Fragen.

Nach den BIOS Einstellungen gibt es noch einen kleinen Diskurs zum Belastungstest mit der Freeware MemTest86.

BIOS Konfiguration

BIOS und UEFI – das Herzstück beim PC-Start

Wenn ein Computer eingeschaltet wird, übernimmt nicht sofort das Betriebssystem die Kontrolle. Zuerst läuft das BIOS (Basic Input/Output System). Es ist eine Firmware, die seit den frühen PC-Tagen existiert und dafür sorgt, dass die Hardware initialisiert wird: Prozessor, Arbeitsspeicher, Grafikkarte und Laufwerke werden erkannt und vorbereitet. Erst danach startet das eigentliche Betriebssystem.

Änderungen im BIOS können das Verhalten eines PCs stark beeinflussen – vom stabileren Betrieb bis hin zu einem kompletten Startfehler, wenn falsche Werte eingetragen werden.

Das klassische BIOS ist heute fast überall durch UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) ersetzt worden. UEFI bietet eine moderne grafische Oberfläche statt reiner Textmenüs und weitere Hardware Unterstützung. Da der Begriff BIOS eingängiger ist, werde ich ihn in diesem Artikel verwenden, obwohl es eigentlich UEFI Benutzeroberflächen sind.

Konfiguration vorbereiten

Der fis Audio PC soll ohne Bildschirm und Tastatur funktionieren, denn schließlich wollen wir nur Musik hören. Für die Ersteinrichtung kommst du aber nicht darum herum genau diese anzuschließen.

GPU (Graphics Processing Unit)

Der verbaute  Intel® Core™ i9-14900KS Prozessor hat bereits eine Grafikeinheit an Bord. Dumm nur, wenn das Motherboard es nicht unterstützt, wie das MSI MEG Z690 UNIFY Board. Es ist halt ein stromstarkes Gamerboard und Gamer haben natürlich alle Grafikkarten.

Im Bild unten verwende ich eine preiswerte Grafikkarte ASUS GeForce® GT 730, bei der ich die Slotblende abgemacht habe. So kannst du die PCIe-Karte einfach von oben reinstecken und musst die Rückplatte nicht abschrauben.

Der Vorteil dieser Karte ist, dass nur wenige Leiterbahnen benötigt werden (PCIe x1) und diese Karte in allen Slots funktioniert. Den Bildschirm verbindest du per HDMI.

Moderne Grafikkarten benötigen normalerweise mindestens einen PCIe x8-Steckplatz (8 PCI-Express-Lanes) oder die höchste Ausbaustufe mit PCIe x16. Nur belegt in meinem Beispiel die Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 Netzwerkarte bereits einen PCIe x16-Steckplatz. Es kann also sein, dass andere Grafikkarten nicht funktionieren, weil die benötigten PCI-Express-Lanes bereits belegt sind.

Tastatur und Maus

Du kannst beliebige Eingabegeräte verwenden, auch wenn sie steinalt sind. Mir ist eigentlich kein Fall bekannt, wo eine Tastatur oder Maus nicht erkannt wurde. Angeschlossen werden sie heutzutage per USB.

BIOS Update

Die Motherboards liegen in der Regel länger auf Lager und dementsprechend ist das BIOS veraltet. Um das zu kontrollieren, schaltest du den PC ein und beginnst die Taste ENTF in kurzen Abständen zu klicken. Wenn alles klappt, siehst du das BIOS Startmenü. Hier siehst du in der Kopfzeile rechts das BIOS Build Date: 07/12/2023 – ok also ziemlich alt.

Schalte den PC aus und gehe auf die Supportseite deines Motherboardherstellers. Für unser Board findest du das neueste BIOS hier. Speichere die neueste Datei auf einen USB Stick in das Root Verzeichnis (erste Ebene). Dort überschreibst du den Dateinamen in „MSI.ROM“.

Auf dem Motherboard legst du den BIOS A/B Schalter um, damit das funktionierende BIOS im Fehlerfall erhalten bleibt. Bei mir kam es übrigens zum Fehler. Mit der neusten BIOS Version wurde in meinem Bildschirm nur eine weiße Seite angezeigt. Vermutlich ein Auflösungsfehler im Bildschirm. Ich habe dann eine etwas ältere Version genommen.

Es gibt eine spezielle BIOS USB Buchse auf dem I/O Panel auf der Rückseite. Dort wird der USB Stick eingesteckt und die Flash BIOS Taste gedrückt. Jetzt heißt es nur nicht ungeduldig werden und abwarten. Wenn die Flash BIOS Taste blinkt ist alles in Ordnung und das Update wird geschrieben. Nach dem erfolgreichen flashen bootet das System automatisch. 

Konfiguration der Onboard-Komponenten

LEDs ausschalten

Wir befinden uns nach dem Flashen wieder im BIOS-Starmenü. Hier ist das BIOS Build Date: 08/20/2024. Navigiere zum Button „EZ LED CONTROL“ und deaktiviere die LEDs. Auf diesem Board sind zwar nicht viele LEDs, aber manche Gaming-Boards blinken wie auf der Kirmes. Neben den nicht gewollten optischen Ablenkungen produzieren die LEDs jede Menge HF (Hochfrequenz) und davon haben wirklich schon genug. Außerdem spart es ein wenig Strom.

Alles was für Audio nicht benötigt wird oder nicht unseren Ansprüchen genügt, wollen wir ausschalten. Das spart Strom und vermindert etwaige Störungen. Wechsle dazu mit der „F7-Taste“ in den Expertenmodus.

VGA Detection ausschalten

Klicke auf „Settings“ und navigiere zu „Integrated Peripherals“. Hier stellst du die VGA Detection auf „Ignore“. Das ist wichtig, wenn keine Grafikkarte angeschlossen ist, was ja unser Ziel ist. Sonst bootet der PC nicht und wirft einen Fehlercode aus.

WLAN und Bluethooth ausschalten

Bei WLAN und Bluethoth besteht akute HF (Hochfrequenz) Gefahr und die Komponenten kosten Strom. Stelle „Onboard CNVi Module Control“ auf „Disable Integrated“.

SATA ausschalten

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) war lange Zeit die vorherrschende Schnittstelle für den Anschluss von Massenspeichergeräten in Computern aufgrund seiner einfachen Handhabung, seiner Zuverlässigkeit und seiner Verfügbarkeit. Allerdings hat NVMe (Non-Volatile Memory Express) aufgrund seiner höheren Übertragungsgeschwindigkeiten und niedrigeren Latenzzeiten in den letzten Jahren in Bereichen mit anspruchsvollen Anwendungen und High-End-Computern an Bedeutung gewonnen.

Das MSI MEG Z690 UNIFY Board hat insgesamt 5 M.2 SSD-Slots mit NVMe, SATA brauchen wir also wirklich nicht, zumal der SATA Controller sein eigenes Rauschen in den PC einspeist. Klicke auf „External SATA 6GB/s Controller Mode“ und setze es auf „Disabled“.

Onboard-Audio ausschalten

Verbaut ist ein 7.1-Channel High Definition Audio+ Optical S/PDIF (Realtek® ALC4080 Codec) Soundprozessor. Hört sich beeindruckend an aber jeder externe DAC wird besser sein. Gehe zu „HD Audio Controller“ und wähle „Disabled“ aus.

Onboard LAN optional ausschalten

Verbaut sind 2x Intel® I225V 2.5Gbps LAN controller und die sind nicht schlecht. Da wir im fis Audio PC bereits die Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 Netzwerkarte verwenden, bietet es sich an beide LAN Anschlüsse auszuschalten.

Aus leidvoller Erfahrung kann ich berichten, dass zum Beispiel Treiberprobleme unter Windows den Zugang über LWL (Lichtwellenleiter) versperren können. Einen Plan B mit den LAN Anschlüssen auf dem Board zu haben, ist nicht verkehrt. Deshalb lasse ich die LAN Ports aktiviert.

Bootreihenfolge für USB ändern

Die voreingestellte Reihenfolge ist, dass zuerst nach einer Festplatte geschaut wird, ob ein Betriebssystem drauf ist. Das wird früher oder später der Fall sein. Damit du auch mal ohne Schwierigkeiten von einem USB-Stick booten kannst, empfehle ich die Reihenfolge so zu ändern, dass zuerst nach einem USB-Laufwerk gesucht wird und dann erst die Festplatte drankommt.

Wähle für die „Boot Option #1“ den „UEFI USB Key“ aus. Du erkennst den richtigen Eintrag, wenn bereits ein USB-Stick im I/O-Panel drinsteckt wie unten im Beispiel: „Intenso Rainbow Line“.

Für die „Boot Option #2“ setzt du „UEFI Hard Disk“ .

So muss es dann unter „Boot“ aussehen:

Treiber für Windows ausschalten

Damit Windows richtig läuft, haben sich die Motherboardhersteller etwas feines ausgedacht: eine automatische Treiberinstallation. Und dazu noch jede Menge Zusatzprogramme. Was gut gemeint ist funktioniert selten richtig und bevormundet den Anwender. Gehe zu „MSI Driver Utility Installer“ und wähle „Disabled“ aus. Bei ASUS gibt es etwas ähnliches namens Armoury Crate.

Konfiguration Solarflare X2522 Netzwerkkarte

Das ist ein Arbeitsschritt, den du sinnvollerweise erst ausführst, wenn du die Netzwerkkarte mit der neuesten Firmware versorgt hast. Siehe hierzu: Treiber und BIOS-Setup für XILINX (Solarflare) XtremeScale X2522 Glasfaser Kit.

Wenn das erledigt ist, wird die „Solarflare Diver Global Configuration“ als Menüpunkt und darunter die zwei MAC-Adressen der Netzwerkkarte angezeigt.

Klicke auf die erste MAC-Adresse und dann auf „Firmware variant“. Dort kannst du eine Auswahl treffen. Ich empfehle „Ultra low latency“ für niedrigste Latenzen.

Konfiguration Overclocking (OC)

Unter diesem Menü verbergen sich viele Einstellungen zu den CPUs, RAM und generell zur Stromversorgung. Ich gehe hier nur auf die für Audio relevanten Einstellungen ein. Und das ist oft das Gegenteil von Overclocking, nämlich Underclocking. Ansonsten existieren im Netz hunderte von Videos zu den besten BIOS Einstellungen von Gamern. Da kann man durchaus etwas lernen.

P-Core Ratio begrenzen

Diese Einstellung ist wirklich wichtig. Denn wen die I9-Serie nicht gedrosselt wird, dann geht ein  Intel® Core™ i9-14900KS Prozessor schon mal auf die maximale Turbo-Taktfrequenz von 6,2GHz! Hängt da ein lineares Netzteil dran, wird es zur Zwangsabschaltung desselben führen, da nicht genügend Saft vorhanden ist. Die Folge ist dann eine Dauerschleife: der PC rebootet, kommt bis zum Turbo-Boost und das Netzteil schaltet ab und wieder von vorn.

Wer das Upsampling von PCM auf DSD mit dem HQPlayer macht, dem empfehle ich eine Taktfrequenz von 4GHz. Den die P-Cores werden für den Modulator benötigt und diese sind extrem leistungshungrig. Beim Intel Intel® Core™ i9-14900KS kann es auch ein wenig mehr sein, hier in meinem Beispiel 4,4GHz. Es hängt aber auch vom Netzteil ab (hier 2 x 250W SMPS).

Gehe zu „P-Core Ratio“ und erfasse den sogenannten Multiplikator. Dabei steht „44“ für 4,4GHz.

E-Core Ratio begrenzen

Die E-Cores sind die Effizienzkerne und erfüllen beim HQPlayer eine wichtige Funktion: Hier können die Filter und die Faltung (Raumkorrektur, falls vorhanden) auf die E-Cores verteilt werden. Die Efficient-core Grundtaktfrequenz liegt bei 2,4GHz, sie können im Turbo aber auch bis 4,5GHz gehen.

Also ist auch hier eine Begrenzung sinnvoll. Ich wähle hier oft 3GHz oder wie unten 3,2GHz aus. Gehe zu „E-Core Ratio“ und erfasse den Multiplikator mit „32“, also mit maximal 3,2GHz.

Bei einem linearen Netzteil wie dem FARAD Super10 müssen einige E-Cores abgeschaltet werden, weil sonst beim Booten die Last zu hoch wird. Statt 16 E-Cores laufen dann zum Beispiel 10 E-Cores. Diese Einstellung findest du unter „Advanced CPU Configuration“ unter „Active E-Cores“.

CPU Ratio Mode Fixed fest einstellen

Mit dieser Einstellung kannst du beeinflussen, ob die Kerne dynamisch je nach Leistungsanforderung getaktet werden oder die Taktfrequenz immer gleich bleibt. Die dynamische Einstellung hört sich erstmal gut an und sorgt auch für mehr Energieeffizienz. Nur leider erhöhen sich zumindest unter Windows die Latenzen erheblich.

Ich empfehle daher die Einstellung auf „Fixed Mode“. Manche Betriebssysteme machen dann trotzdem was sie wollen. Damit diese Einstellung unter Windows wirksam wird, muss du die Energieoption auf „Ultimative Leistung“ ändern. Siehe hierzu: Welche Windows Einstellungen für Audio wichtig sind.

Arbeitsspeicher XMP-Profil setzen

Das XMP-Profil ermöglicht ohne großen Aufwand die Arbeitsspeicherleistung zu steigern. Es besteht aus Übertaktungsprofilen, die vom Hersteller des Arbeitsspeichers vorgegeben werden und die Speicherfrequenz erhöhen, um eine höhere Datenübertragungsrate zu erzielen. Wenn du statt Intel eine AMD-CPU verwendest, nennt sich dieses Profil iEXPO.

Der Arbeitsspeicher ist der wichtigste Speicher überhaupt, weil er extrem schnell ist. Manche laden deshalb ihr Betriebssystem gleich ganz in den Arbeitsspeicher. Hier können aber auch schnell Timing-Fehler entstehen, weshalb ein Belastungstest sehr wichtig ist. Den Belastungstest mit MemTest86 stelle ich weiter unten vor.

Setze unter „Extreme Memory Profile(XMP)“ den Wert auf „Enabled“. Unten im Bild siehst du noch einen DDR Speed von 4,8GHz. Nach dem Reboot liegt der Takt dann bei 6,0GHz.

Konfiguration Undervolting

Undervolting ist eine Maßnahme, die Spannung der CPU zu reduzieren. Weniger Spannung bedeutet weniger Stromverbrauch und damit weniger Wärmeabgabe. Dafür stellen Motherboards mehrere Methoden zur Verfügung. Als ziemlich gute und vor allem stabile Einstellung stellte sich „Adaptive + Advanced Offset Mode (VF Point)“ heraus. Dabei wird die Spannungskennlinie, die nicht linear verläuft, um einen bestimmten Wert abgesenkt. Je nach Bezugspunkt wird der Kennlinie weiter gefolgt, welches ein Kippen der Stromversorgung bei steigender Last verhindert.

Wähle hierzu unter „CPU Core Voltage Mode“ die Option „Adaptive + Advanced Offset Mode (VF Point)“ aus.

Anschließend kannst du das Menü „Advanced Offset Mode (VF Point)“ auswählen. Hier sind die sogenannten VF-Points. Der Begriff „VF Point Offset“ bezieht sich auf die Anpassung der Spannung (Voltage) in Abhängigkeit von der Frequenz (Frequency), also der sogenannten V/F-Kurve eines Prozessors. Denn jeder Prozessor hat eine Kurve, die zeigt, wie viel Spannung er bei bestimmten Frequenzen benötigt.

Unten im Bild habe ich eine globale Absenkung der Spannung um -0,07V bei den einzelnen Taktfrequenzen erfasst. Das hört sich nicht nach viel an, aber eine Eingabe mit -0,09V wird wahrscheinlich schon zu einem instabilen System führen. Denn die VID Max, also der höchste Wert, den die CPU für eine bestimmte Frequenz oder Last anfordert, liegt bei Intel-CPUs oft bei 1,5V.

Hyper-Threading einschalten

Hinter Hyper-Threading steht die Idee, die Rechenwerke eines Prozessors besser auszulasten, indem der Kern in zwei logische Prozessoren aufgeteilt wird. Du siehst es auch im Windows Task-Manager, dass statt 8 P-Kernen auf einmal 16 P-Kerne angezeigt werden. Unten im Bild sind die oberen beiden Reihen die P-Kerne und darunter die zwei Reihen mit den E-Kernen.

Was manche verwechseln ist die Auswirkung auf die Rechenleistung. Die bleibt nämlich gleich, sonst wäre es Magie. Was sich verdoppelt sind die Kapazitäten für die parallele Bearbeitung von Aufgaben.

In früheren Zeiten hätte ich empfohlen Hyper-Threading auszuschalten. Denn der Scheduler muss doppelt arbeiten, um den Prozessoren die Aufgaben zuzuweisen. Bei nicht optimierten Anwendungen kann es die Latenzen erhöhen und zu Dropouts führen. Sowohl der HQPlayer, als auch die Solarflare Netzwerkkarte sind jedoch für Hyper-Threading optimiert. Hier verringern sich die Latenzen. Es kommt also ganz auf die Programme an, die du verwendest!

Gehe im Overclocking-Menü zu „Advanced CPU Configuration“. Dort setzt du „Hyper-Threading“ auf „Enabled“.

Intel C-State deaktivieren

Die Prozessorzustände (CPU-States) sollen bei wenig Aktivitäten im Rechner die Energieeffizienz verbessern. Wie du unten in der Tabelle sehen kannst, reduziert ein C7 State zwar die Leistungsaufnahme um 85% (verringert auf 15%), erhöht aber gleichzeitig die Latenzen um sehr hohe ≈ 400 µs. So lange dauert es, bis die CPU aus ihrem Idle (Ruhezustand) wieder aufwacht.

Deshalb ist es besser, den Ruhezustand zu unterbinden. Du kannst die „Intel C-State“ auf „Disabled“ stellen.

Long-/Short Duration Power Limit begrenzen

Die maximale Turbo-Leistungsaufnahme eines Intel® Core™ i9-14900KS Prozessors liegt bei 253W und so ist auch die Voreinstellung im BIOS. Ein Wert, denn der passiv gekühlte fis Audio PC nie erreichen wird, da die CPU vorher schon zu drosseln beginnt. Wir wollen aber auch deutlich darunter bleiben.

Wenn du ein leistungsstarkes Netzteil hast, ist für die Long Duration Power (PL1) ein Limit von 95W sinnvoll. Das ist die maximale Leistung für den Dauerbetrieb. Oben im Bild rechts neben dem Task-Manager siehst du unter „Powers“ einen maximalen Package-Wert von 62,92 W. Und da läuft mit DSD1024 und dem rechenintensiven poly-sinc-gauss-xla-Filter mit Convolution und DAC-Korrektur so ziemlich das Maximum, was auf dem fis Audio PC möglich ist.

Für eine kurzzeitige Überschreitung der Last kannst du die Short Duration Power (PL2) auf ein höheres Limit von zum Beispiel 125W setzen. Das ist sinnvoll, da beim booten oft kurze Lastspitzen erzeugt werden.

CPU-Temperatur begrenzen

Der Intel® Core™ i9-14900KS Prozessor kann 100°C erreichen, bevor er sich selbst drosselt. Ich betreibe die CPU lieber unterhalb dieser Spezifikation und setze unter „CPU Over Tem. Protection“ ein maximales Limit von 95°C.

Aktuell sehe ich bei den fis Audio PCs mit dem Upsampling auf DSD eine durchschnittliche Temperatur zwischen 70°C – 80°C. Ich hätte es natürlich gern niedriger, aber das ist bei der hohen Rechenleistung und einem passiv gekühlten System schwierig. Aber auch so bleiben wir mit 20% – 30% unterhalb der maximalen Spezifikation.

Konfiguration sichern

Damit du im Fehlerfall nicht wieder alles neu eingeben musst, empfehle ich dir eine Sicherung. Dabei kannst du unter „OC Profiles“ mehrere „Overclocking Profile“ anlegen. Du kannst einen freien Namen vergeben.

BIOS Konfiguration speichern

Die meisten Einstellungen werden erst wirksam, wenn der Rechner neu gebootet wird. Das machst du mit der Taste „F10“. Du erhältst eine Übersicht der vorgenommenen Änderungen . Bestätige diese und dann wird es spannend, ob die Einstellungen stabil laufen.

Wenn du Fehler gemacht hast, ist das meistens nicht tragisch. Das BIOS wird dann in den zuletzt funktionierenden Zustand zurückgesetzt. Es kann sich daher lohnen, nicht alle Einstellungen auf einmal neu zu laden, sondern Schritt für Schritt vorzugehen. Also einzelne Konfigurationsblöcke abzuspeichern.

Belastungstest

Wenn du alles richtig konfiguriert hast, wird es Zeit für einen Belastungstest. Denn es ist besser am Anfang auf Probleme zu stoßen als hinterher, wenn die Musik auf einmal stottert und die Ursache nicht klar ist.

MemTest86

Mit der Freeware MemTest86 ist ein Belastungstest sehr einfach möglich. Wie der Name schon verrät, handelt es sich um einen Test des Memorys, also Speichers. Genauer: der Arbeitsspeicher wird getestet. Tatsächlich fangen bei fehlerhaften Arbeitsspeichern die Probleme an. Heutige DDR5 Arbeitsspeicher sind mit 6GHz schneller getaktet als die P-Cores unserer CPU (hier 4,4GHz). Verbaut sind Speicherriegel von CORSAIR VENGEANCE® 32GB (2x16GB) DDR5 DRAM 6000MT/s CL28 Memory Kit, die sehr niedrige Latenzen haben.

Das Schöne ist, dass das Gesamtsystem mit dem MemTest gleich mitgetestet wird. Die CPU wird nämlich auch gehörig beansprucht und die Netzteile müssen genügend Strom liefern. Die passive Kühlleistung wird auch an ihre Grenzen gebracht.

Image auf USB-Stick brennen

Das Image lädst du dir von MemTest86 herunter. Dieses Image brennst du auf dem Mac mit balenaetcher oder unter Windows mit Rufus auf den USB-Stick. Anschließend steckst du den fertigen USB-Stick in eine passende USB-Buchse des I/O Panels.

MemTest86 ausführen

Hast du diese Anleitung beachtet: Bootreihenfolge für USB ändern? Wenn ja musst du nur den PC einschalten und dieser bootet automatisch das Betriebssystem von MemTest86. Bildschirm und Tastatur sollen natürlich noch angeschlossen sein.

Das Programm ist sehr Benutzerfreundlich. Du musst nämlich nichts tun! Der MemTest startet automatisch und läuft über mehrere Stunden. Du kannst den Fortschritt verfolgen oder du beschäftigst dich am Besten mit etwas anderem.

Wenn du das Wort „PASS“ liest, wie unten im Bild gezeigt, ist alles in Ordnung.

Wenn schon am Anfang Hinweise in rot kommen, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit der Arbeitsspeicher kaputt. Dann kannst du die Speicherriegel gleich zurückschicken. Es kann auch sein, dass der Computer wegen Überlastung automatisch abschaltet und neu bootet. Dann stimmt irgendwas in den BIOS Einstellungen nicht. Oder du hast etwas falsch zusammengebaut.

Zusammenfassung

Die BIOS Konfiguration ist das Herzstück deines Audio PCs. Erst danach kommt das Betriebssystem. Die Konfiguration musst du mit einer GPU (Graphics Processing Unit) und Tastatur und Maus durchführen.

Ganz am Anfang ist ein BIOS Update angesagt. Auf dem Motherboard legst du den BIOS A/B Schalter um, damit das funktionierende BIOS (Werkseinstellung) im Fehlerfall erhalten bleibt.

Die Konfiguration unterteilt sich in mehrere Bereiche:

• Konfiguration der Onboard-Komponenten
  • LEDs ausschalten
  • VGA Detection ausschalten
  • WLAN und Bluethoth ausschalten
  • SATA (Serial Advanced Technology Attachment) ausschalten
  • Onboard-Audio ausschalten
  • Onboard LAN optional ausschalten
• Bootreihenfolge für USB ändern
• Treiber für Windows ausschalten
• Konfiguration Solarflare X2522 Netzwerkkarte
• Konfiguration Overclocking (OC)
  • P-Core Ratio begrenzen
  • E-Core Ratio begrenzen
  • CPU Ratio Mode auf fest einstellen
  • Arbeitsspeicher XMP-Profil setzen
  • Konfiguration Undervolting
  • Hyper-Threading einschalten
  • Intel C-State deaktivieren
  • Long-/Short Duration Power Limit begrenzen
  • CPU-Temperatur begrenzen

Wenn alles gut funktioniert, Speicherst du die BIOS Konfiguration unter „OC Profiles“. Du kannst auch mehrere Profile mit unterschiedlichen Konfigurationen anlegen.

Führe dann einen ausgiebigen Belastungstest durch. Ich empfehle dafür die Freeware MemTest86. Wenn alles in Ordnung ist, kannst das Betriebssystem deiner Wahl aufspielen. Für den reinen Audio Betrieb empfehle ich das HQPlayer OS mit Echtzeit-Linux Kernel, auf dem HQPlayer Embedded drauf ist. Siehe: Anleitung für Update des HQPlayer OS.

Für mehr Funktionen ist Windows nicht so schlecht, wie sein Ruf. Hier empfehle ich Windows 11 Pro, was auch eine gute Wahl für den HQPlayer ist. Nur muss man halt sehr viel tunen. Siehe Windows für den Audio PC optimieren.

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Oder schreibe per E-Mail an: info@griggaudio.de

Disclaimer

Alle Informationen, die du unter Grigg Audio Solutions findest, wurden nach besten Wissen und Gewissen sorgfältig recherchiert und mit Quellenangaben belegt. Irrtümer sind jedoch nie auszuschließen. Wenn du die Informationen für eigene Nachbauten oder Softwareeinstellungen verwendest, machst du das immer auf eigene Gefahr. Wenn du Fehler findest oder dir etwas unklar ist: Melde dich!

DIY – Mach es selbst

Grigg Audio Solutions bietet Lösungen für die digitale Musikwiedergabe an. Aufgrund der Vielzahl von Lösungswegen und unterschiedlichen Zielbilder kann nur eine bestimmte Auswahl der Hardware und der Software vorgestellt und besprochen werden. Grigg Audio Solutions unterstützt ab sofort kostenfrei Do it yourself. Ein Support ist ausgeschlossen.

VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Zum Selberbauen habe ich die Montage meines fis Audio PCs mit Intel® Core™ i9-14900KS, 2 x HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supplys, einer Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 Netzwerkkarte und einem NanoPi NEO3 Einplatinencomputer dokumentiert. Den Nachbau machst du auf eigene Gefahr, siehe Disclaimer Ich leiste keinen Support, beantworte aber gern Fragen.

Folgend beschreibe ich unter Hardware den physischen Zusammenbau. In einem weiteren Artikel werde ich dann BIOS Einstellungen empfehlen.

Hardware

Das Zielbild

Lüfterlos soll der Audio PC sein und trotzdem eine hohe Kühlleistung haben. Hier eignet sich das HDPLEX H5 Gehäuse. Die dünnen Standardkabel werden durch fis Audio PC Kabel ersetzt.

Ein HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supply versorgt das Motherboard mit Strom und das andere Netzteil die CPU. Diese Stromversorgung wählte ich aufgrund Platzmangels (im zweiten Hörraum) aus. Außerdem wollte ich unbedingt die von Bernd (fis Audio) modifizierte Verkabelung testen.

Der Prozessor ist ein Intel® Core™ i9-14900KS mit extrem hoher Rechenleistung. Diese CPU wählte ich aufgrund der Silicon-Lottery aus. Bei den KS-Versionen kommen nur die besten CPUs in Frage.

Als Arbeitsspeicher wird ein CORSAIR VENGEANCE® 32GB (2x16GB) DDR5 DRAM 6000MT/s CL28 Memory Kit mit geringsten Latenzen verbaut. Bei einer CAS Latenz (CL) von 28 und einer Taktfrequenz von 6.000Hz errechnet sich eine sehr niedrige absolute Latenz von nur 9.33 Nanosekunden.

Die Internetverbindung erfolgt über die Hochleistungs- Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 Netzwerkkarte per LWL. Die Verbindung zum DAC erfolgt mit dem rauscharmen NanoPi NEO3 Einplatinencomputer. Diese Kombination mit der galvanischen Trennung hält den Datentransfer zum DAC sauber. Im Prinzipienbild unten ist der Aufbau schematisch dargestellt.

Qualitätskontrolle der Bauteile durchführen

Dieser Arbeitsschritt hört sich vielleicht trivial an, ist aber sehr wichtig. Am besten führst du bereits bei der Lieferung die Qualitätskontrolle durch. Der erste Blick richtet sich auf die Verpackung. Ist diese unbeschädigt und noch original versiegelt? Unversiegelte Bauteile schicke ich sofort zurück.

Anschließend kontrollierst du, ob das Bauteil äusserlich intakt aussieht. Also sind zum Beispiel die Kontaktstifte und Pins unversehrt? Bei der CPU kontrolliere ich per Augenschein alle Pins. Nichts ist ärgerlicher, als wenn ein Produktionsfehler die Pins beschädigt hat und du den PC nicht stabil zum Laufen bekommst. Unten im Bild sind die 1.700 Pins vom Intel® Core™ i9-14900KS. So muss es aussehen!

Montage vorbereiten

Es hört sich vielleicht ebenfalls trivial an, aber so eben zwischen Tür und Angel einen PC zusammenzubauen ist keine gute Idee. Halte dir am besten gleich einen ganzen Tag (besser zwei Tage) frei.

Du richtest deinen Arbeitsplatz mit den benötigten Werkzeugen ein. Schaffe genügend Ablagefläche, denn du wirst staunen, was auf einmal alles rumliegt. Stelle die benötigten Bauteile leicht zugänglich auf.

Achte unbedingt auf eine gute Erdung, damit du nicht gleich am Anfang durch deine elektrostatische Aufladung Chips zerstörst. Im Bild unten ist ein Erdungskabel und eine Antistatik-Matte zu sehen. Das Erdungskabel verbindest du am Schutzleiter einer Steckdose und legst dir die Armmanchette an. Schutzhandschuhe sind zu empfehlen, damit nicht gleich alles mit deinen Fingerabdrücken übersät ist. Unbedingt zu empfehlen ist auch eine Flasche Isopropylalkohol zum säubern. Und ein Mülleimer, denn es fällt leider jede Menge Abfall an.

Montage der CPU

Bevor es mit dem Gehäuse losgeht, musst du die CPU mit dem Motherboard verbinden. Vergisst du es, kannst du das Motherboard gleich wieder ausbauen.

Auch bei einem hochwertigen Motherboard ist die Standard Sockelhalterung grenzwertig. Es gibt billige Blechteile mit einem Spannbügel. Beim Sockel FCLGA1700 kommt es zu allem Überfluss durch die Klemmvorrichtung zu einem leichten Verbiegen des ILM (Internal Loading Mechanism). Dies kostet einige Grad Kühlung. Siehe auch IgorsLAB: CPU-Temperaturen im Rahmen? 

Dafür gibt es als Ersatz zum Beispiel das Thermal Grizzly CPU Contact Frame. Löse die Torx-Schrauben von der original Klemmvorrichtung. Aber Achtung! Diese sind auf der Rückseite mit einer Metallplatte verschraubt. Merke dir, wie sie befestigt war. Achte dabei auf die abgeschrägte Ecke oben rechts im Bild.

Dann setzt du die CPU ein. Erde dich! Merke dir vorher die Position des kleinen Dreiecks unten links auf der Klemme. Das zeigt dir die Ausrichtung der CPU.

Die CPU muss ohne zu wackeln gut sitzen. Wende niemals Gewalt an sondern drehe im Zweifel die CPU, wenn du vergessen hast, wo das Dreieck anliegen soll. Auf der CPU ist unten links das Dreieck.

Leider kann die Verwendung des Contact Frames zum Garantieverlust des Motherboards führen.

Die Handhabung ist auch nicht so einfach, da die Schrauben nicht zu fest angezogen werden dürfen. Die Schrauben sollten mit etwa 0,03 bis 0,06 Nm (Quelle: hardwareLUXX) angezogen werden. Das entspricht ungefähr „Handfest“. Richtig montiert wird die CPU besser gekühlt.

Als nächstes kommt die Halterung für den Kühlblock dran. Diese Halterung liegt dem HDPLEX H5 Version 3 Gehäuse bei. Hier musste ich die Stifte leicht nach außen ziehen, damit diese in die Löcher passten. Das ist von Board zu Board verschieden.

Das Ganze verschraubst du mit den passenden Drehmuttern von oben.

Lege das Motherboard zur Seite (du erinnerst dich an die notwendigen Ablageflächen?). Lege es am besten auf die Antistatikhülle von der Verpackung.

Montage der Seitenteile und Gerätefüße

Lege dir die Bodenplatte und die Seitenteile zurecht. Hier ist jetzt wichtig, dass die Seitenteile richtig rum montiert werden. Die Öffnungen für den Powerknopf (links) und USB-Anschlüsse (rechts) müssen auf der Höhe der Markierung mit „GaN 250W /500W“ sein. Die vier Rillen müssen oben sein.

Drehe das Ganze auf den Kopf, damit du die vier Schrauben einsetzen kannst.

In der Verpackung liegen zwar Gerätefüße bei. Ich verwende stattdessen lieber die hochwertigen BF Magic Spacer aus Edelstahl.

Diese werden nach PC-Fertigstellung zur Resonanzentkopplung auf fis Magic Disks gesetzt. Es gibt drei verschiedene Tuning-Kugeln (Edelstahl, Rosenquarz, Glas), die genau in die Mulde gelegt werden.

Montage des Motherboards

Das MSI MEG Z690 UNIFY Board hat neun Löcher für die Montage. Lege dir die entsprechenden Abstandshalter bereit und verschraube sie.

Wenn du die richtigen Löcher gefunden hast, passt das Motherboard wie angegossen. Achte darauf die richtigen Schrauben zu verwenden, damit das Motherboard mit dem Gehäuse geerdet wird.

Montage des Kupferkühlblocks

Jetzt folgt ein entscheidender Schritt für eine gute Kühlung der CPU. Als Wärmeleitpaste verwende ich neuerdings Paste Thermal Grizzly Duronaut. Sie ist allerdings etwas schwierig zu verarbeiten und soll zum Beispiel mit einem Fön vorgewärmt werden. Wem das zu kompliziert ist, der kann zum Beispiel eine ARCTIC MX-4 Wärmeleitpaste verwenden. Auf die von HDPLEX beigefügte Wärmeleitpaste würde ich verzichten.

Über die Verteilung der Wärmeleitpaste gibt es viele Meinungen. Manche machen einen Klecks in die Mitte oder eine Wurst. Meine Methode ist die vollflächige Behandlung der Kühlfläche mit einer Kreditkarte. Hier gilt „weniger ist mehr“! Die Ränder klebe ich vorher ab. Diese Methode wird in diesem Artikel messtechnisch als die Beste hervorgehoben: Igor’s LAB Labortest: Wie die Applikationsmethode die Lebenszeit einer Wärmeleitpaste beeinflusst.

Nun montierst du die Klemmbügel auf dem massiven Kupferkühlblock. Mache ein wenig Wärmeleitpaste drauf.

Drehe den Block um und lege ihn sachte auf die Muttern mit den Stiften. Achte auf die richtige Ausrichtung. Die Rillen müssen zur Seitenwand zeigen. Schraube den Kühlkörper mit den Kontermuttern handfest.

Montage der Heatpipes

Bevor du mit der Wärmeleitpaste rumkleckerst, probiere lieber vorher den Sitz der acht Heatpipes aus. Ich markiere anschließend den Sitz an der Seitenwand, damit ich weiß wo die Wärmeleitpaste hinmuss.

Nun kannst du in alle Rillen etwas Wärmeleitpaste verteilen. Hier gilt wieder „weniger ist mehr“! Überschüssiges Material kannst du mit Isopropylalkohol wegmachen. Mit dem Oberteil und den Seitenwänden fertig verschraubt sieht es dann so aus, wie unten im Bild gezeigt. Schick oder?

Montage der GaN Netzteile

Für dieses Build habe ich mich für zwei HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supplys entschieden. Der fis Audio PC wurde vor allem zur Vermeidung der üblichen Spaghetti-Kabel entwickelt. In diesem Sinne habe ich mich mit Bernd (fis Audio) darüber ausgetauscht, wie die AC-Kabel bei den beiden HDPLEX 250W GaN SMPS verbessert werden können. 

Ersetzt wurden die AC-Kabel mit einer Spezifikation bis 210°C (statt 80°C) und stromstarken Kabel mit einer möglichen Dauerbelastung von 600V (statt 300V). Die Buchse stammt von Furutech FI-06 NCF und ist für meine Zwecke völlig übertrieben, meinte Bernd. Na und? Jedenfalls sind mit der Modifikation kabel- und schnittstellenbedingte Engpässe nahezu ausgeschlossen.

Bei der Montage musst du ein wenig experimentieren, weil die Markierung nur für ein Netzteil ausgelegt ist. Du kannst natürlich auch ein HDPLEX 500W GaN AIO ATX Netzteil verwenden, aber das hat einen Lüfter. Nach meiner Erfahrung ist es besser die CPU separat mit einem Netzteil zu versorgen, weil darauf die höchste Last liegt.

Für die Befestigung wählte ich ein doppelseitiges Klebeband Extra Stark, Wasserfest und Hochtemperaturbeständig. Es besteht aus viskoelastischem Acrylschaum, so dass auch eine Vibrationsdämpfung erfolgt. Ich habe das Netzteil für die CPU etwas erhöht auf ein HDD-Rack (liegt der Verpackung bei) montiert, so dass es besser belüftet wird. Das Netzteil für das Motherboard klebte ich direkt an der Bodenplatte fest.

Ein 24 Pin Molex Kabel kommt in das Netzteil links und versorgt das Motherboard mit Strom.

Das 8 Pin Molex Kabel für die CPU kommt in das Netzteil rechts. Natürlich sind die Kabel von fis Audio. Sie sind aus hochreinem Kupfer 18 AWG und mit Teflon isoliert. Die Stecker haben vergoldete Molex Pins. Alle Kontakte sind nicht nur gecrimpt, sondern auch verlötet. Das dünne Kabel zwischen den Netzteilen dient nur zur Synchronisation.

Montage des Arbeitsspeichers

Die Speicherriegel von CORSAIR VENGEANCE® 32GB (2x16GB) DDR5 DRAM 6000MT/s CL28 Memory Kit befestigst du gemäß Handbuch des Motherboards. In der Regel musst du einen Slot jeweils leerlassen. Sie passen nur in eine Richtung, wende also keine Gewalt an. Achte auf das satte Klacken beim Einrasten.

Montage der M.2 SSD

Für das Betriebssystem verwende ich den Slot, welcher direkt mit der CPU verbunden ist. Dieser hat auch einen bemerkenswert großen passiven Kühlkörper:

Nachdem du die zwei Schrauben gelöst hast, musst du die Schutzfolien von den Wärmeleitpads abziehen. Gekühlt wird von oben und von unten. Das zeichnet gute Motherboards aus.

Die Montage der M.2 SSD ist wirklich einfach. Bewege die Arretierung nach oben:

Nun kannst du die SSD einsetzen. Ich verwende für das Betriebssystem ausschließlich Intel Optane SSDs, die extrem kurze Latenzen haben und sehr langlebig sind. Vergiss nicht die Arretierung zu schließen. Danach befestigst du den Kühlkörper.

Montage des Powerknopfs

Ebenfalls der Verpackung von HDPLEX beigefügt ist der Ein-/Ausschalter. Diesen befestigst du mit einer Kontermutter an der entsprechenden Seitenwand. Das Gegenstück kommt auf die Stifte, wie unten gezeigt:

So muss es dann aussehen. Wenn du dir unsicher bist, studiere das Benutzhandbuch des Motherboards.

Wenn alles funktioniert leuchtet der Powerschalter im Betrieb.

Montage der Solarflare X2522 Netzwerkkarte

Dieses Kapitel kannst du überblättern, wenn du diese Netzwerkkarte nicht hast.

Die NICs von Solarflare wurden für den Hochfrequenzhandel an der Börse genutzt. Siehe Bericht von THE TECHNOLOGY EVANGELIST: 828ns – A Legacy of Low Latency. Aufgrund ihrer hervorragenden störungsfreien Übertragungsfähigkeiten sind sie auch in audiophilen Kreisen sehr begehrt. Solarflare wurde erst von XILINX und diese später von AMD übernommen.

Aufgrund der exorbitanten Leistungsfähigkeit wird der Chip auf dem XtremeScale X2522 Network Adapter sehr heiß. Ohne Kühlung wird die Leistung gedrosselt und führt irgendwann zur Abschaltung des NICs. Normalerweise benötigt diese PCIe-Karte einen Gehäuselüfter. Wir haben stattdessen eine leistungsfähige passive Kühlung mit Heatpipes entwickelt.

Solarflare X2522 Netzwerkkarte für die passive Kühlung vorbereiten

Den bestehenden Kühlkörper musst du entfernen. Dafür benötigst du eine Pinzette. Fange mit den inneren schwarzen Halterungen an. Presse den Winkel zusammen, so dass die Federkraft den Stift zurückzieht.

Setze den Vorgang mit den weißen Halterungen fort.

Anschließend kannst du den schwarzen Kühlkörper entfernen und der kleine Chip kommt zum Vorschein. Diesen musst du mit Isopropylalkohol reinigen.

Nun kannst du (sehr wenig) Wärmeleitpaste auf den Chip auftragen. Bau dir dann eine Vorrichtung mit zum Beispiel zwei Schachteln, damit du den neuen Kühlkörper befestigen kannst.

Die Befestigungsstifte müssen mit dem Schnapper ganz durchgehen, wie unten auf dem Bild gezeigt.

Solarflare X2522 Netzwerkkarte im Gehäuse montieren

Nun kannst du die Netzwerkkarte auf das Motherboard einsetzen und mit der Rückplatte fixieren. Bei der Rückplatte handelt es sich um eine Spezialanfertigung, siehe DIY – HDPLEX H5 PC-Gehäuse veredeln.

Richte dann die Heatpipes so aus, dass sie ohne Spannung mit dem Mittelstück befestigt werden können. Kennzeichne an der Seitenwand die Stellen für die Wärmeleitpaste.

Trage die Wärmeleitpaste auf und befestige lose das Mittelstück. Fixiere die Heatpipes an der Seitenwand. Danach ziehst du das Mittelstück fest.

Achte darauf, dass sich die Karte nicht verkantet. So soll es aussehen:

Montage des rauscharmen Endpunkts NanoPi NEO3

Dieses Kapitel kannst du überspringen, wenn du keinen Einplatinencomputer verwendest.

Die Vorteile eines Einplatinencomputers liegen vor allem im rauscharmen Betrieb. Das macht die schlaue Architektur der Hardware möglich. Der NanoPi NEO3 misst gerade mal 48 x 48 mm und benötigt eine bescheidene Stromzufuhr von maximal 5V/2A über einen Mikro USB Stecker. Der NEO3 ist mit 22g ein Leichtgewicht.

Auf der Oberseite finden wir die für uns wichtigen Schnittstellen mit 1G LAN und USB 3.0. Der Slot nimmt eine MicroSD für das Betriebssystem auf. Auf der Unterseite sehen wir 1GB oder 2GB DDR4 RAM (je nach Ausführung) und den Rechenkern Rockchip RK3328.

Der NanoPi NEO3 ist vollständig vom Rest des fis Audio PCs isoliert. Per LAN werden die Daten empfangen und über USB an den DAC ausgegeben. Der DAC „sieht“ also nicht den schmutzigen Rechner mit den Schaltnetzteilen, sondern den sauberen NEO3.

Bei der Bodenplatte handelt es sich um eine Spezialanfertigung, siehe DIY – HDPLEX H5 PC-Gehäuse veredeln. Damit ist die Montage sehr einfach möglich. Setze die Abstandshalter (liegt dem HDPLEX Gehäuse bei) auf die Bodenplatte und befestige darauf den NanoPi NEO3.

Die Bodenplatte kannst du einfach mit 3 Schrauben an der Rückplatte befestigen.

Die Anschlüsse für LAN, USB und Stromversorgung per USB C sind dann einfach zugänglich. Für die Stromversorgung empfehle ich ein FARAD Super3.

Montage des Gehäusedeckels

Der Gehäuseverpackung liegt ein schwarzer Alu-Deckel bei. Dieser wird mit vier Schrauben befestigt. Ich bevorzuge den Acrylglasdeckel, siehe: DIY – HDPLEX H5 PC-Gehäuse veredeln. Die Kühlung ist damit besser und es sieht gut aus.

Am Anfang habe ich die Gummipuffer an den Löchern für die Deckelbverschraubung befestigt. Aktuell verschraube ich die Löcher, denn so gehen die Schrauben nicht verloren. Darauf klebe ich die Gummipuffer.

Dadurch steht der Acrylglasdeckel etwas weiter vom Gehäuse ab, was meinem Geschmack trifft. Aber entscheide das selbst.

Montage Endkontrolle

Prüfe vor der Stromzufuhr, ob wirklich alle Kabel gut befestigt sind. Die Molexstecker müssen eingerastet sein. Lose Kontakte können einen Kurzschluss erzeugen. Siehe auch: Montage von DC Kabel. Von oben soll der fis Audio PC so aussehen:

Zur Endkontrolle gehört auch ein Belastungstest. Wie das geht und wie du das BIOS konfigurierst ist Thema des nächsten Newsletters.

Zusammenfassung

Dieser fis Audio PC befördert dich in einen klanglichen Olymp. Ich kenne keinen anderen lüfterlosen Musikserver dieser Qualität, der eine extrem hohe Rechenleistung und gleichzeitig eine sehr rauscharme Datenweiterleitung bietet. Und das alles in einem Gehäuse.

Bei der Stromversorgung sind natürlich Steigerungen möglich. Zum Beispiel mit linearen Netzteilen. Siehe Lineare Netzteile (LPS) vs. Schaltnetzteile (SMPS). Aber das kannst du jederzeit nachrüsten, wenn deine Börse wieder gefüllt ist. Für lineare Netzteile wird Platz benötigt.

Freilich musst du mit dieser Rechenleistung etwas anzufangen wissen. Meiner Meinung macht das nur Sinn, wenn du den DAC in seiner Arbeit entlastest und das Upsampling darüber machst. Siehe meinen Newsletter: Wie du deinen DAC mit einem Audio PC klanglich verbesserst.

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Disclaimer

Alle Informationen, die du unter Grigg Audio Solutions findest, wurden nach besten Wissen und Gewissen sorgfältig recherchiert und mit Quellenangaben belegt. Irrtümer sind jedoch nie auszuschließen. Wenn du die Informationen für eigene Nachbauten oder Softwareeinstellungen verwendest, machst du das immer auf eigene Gefahr. Wenn du Fehler findest oder dir etwas unklar ist: Melde dich!

DIY – Mach es selbst

Grigg Audio Solutions bietet Lösungen für die digitale Musikwiedergabe an. Aufgrund der Vielzahl von Lösungswegen und unterschiedlichen Zielbilder kann nur eine bestimmte Auswahl der Hardware und der Software vorgestellt und besprochen werden. Grigg Audio Solutions unterstützt ab sofort kostenfrei Do it yourself. Ein Support ist ausgeschlossen.

VG Wort – Autorenrechte

Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.

Das Motherboard ist die elementare Platine eines jeden Computers. Hier läuft die ganze Hardware zusammen. Die Konstruktion ist eine komplexe Angelegenheit. So komplex, dass selbst Taiko Audio auf eine Eigenentwicklung verzichtet hat.

Das Gute ist: kennst du ein Motherboard, kennst du alle. Denn der Aufbau ist normiert und bei jedem Hersteller ähnlich. In den Grundlagen sehen wir uns einige wichtige Normen an und im Praxisteil erkläre ich beispielhaft die Anschlüsse des Motherboards vom MSI MEG Z690 UNIFY.

Grundlagen

Nicht jedes Motherboard, auch Mainboard genannt, passt für jede CPU und in jedes Gehäuse. Deshalb sind einige Grundkenntnisse für die richtige Auswahl wichtig.

Sockel

Deine erste wichtige Entscheidung ist, welche CPU du einbauen möchtest. Dafür muss der Sockel passen. Der Sockel (engl. „Socket“) ist die Schnittstelle zwischen Prozessor (CPU) und Mainboard. Er sorgt für die elektrische und mechanische Verbindung und bestimmt, welche Prozessoren mit welchem Mainboard kompatibel sind.

So kannst du die CPUs von Intel und AMD nicht einfach austauschen. Und auch innerhalb desselben Herstellers gibt es unterschiedliche CPU-Generationen. Nach dem Intel LGA1200-Sockel für die 10. und 11. Generation kam schon mit der 12. Generation der LGA1700. Die Zahl bezeichnet die Anzahl der Pins, also der Kontaktstellen zum Motherboard. Beim LGA1700 sind es also 1.700 Pins.

Mit der neuesten Intel Generation Arrow Lake hat der Ultra 9-285K bereits den Sockel LGA1851. Siehe auch: Wird es einen fis Audio PC mit Intel Core Ultra 9 285K (Arrow Lake) geben? AMD wechselt weniger häufig den Sockel und ist so aber auf die Anzahl der Pins beschränkt. AMDs AM5-Sockel ist mit 1718 Kontaktstellen ausgestattet.

ATX Formfaktor

Die Bezeichnung „Formfaktor“ gibt an, wie groß ein Motherboard ist und welche Gehäuse es unterstützt. Gleichzeitig bestimmt er, wie viele Komponenten wie RAM, Grafikkarten oder SSDs darauf Platz finden.

Beginnen wir mit dem Standardformat: ATX. Dieses Motherboard misst in der Regel 305 x 244 Millimeter und ist in den meisten Gehäusen einsetzbar. Es bietet genügend Platz für mehrere RAM-Steckplätze, PCIe-Erweiterungsslots und eine solide Spannungsversorgung.

Wer noch mehr Ausstattung oder Anschlüsse braucht, greift zu E-ATX, was für „Extended ATX“ steht. Diese Boards sind größer als das klassische ATX-Format, meist etwa 305 x 330 Millimeter, und bieten mehr Platz für zusätzliche Funktionen wie etwa mehr RAM-Bänke, mehrere Grafikkarten-Slots oder ausgefeiltere Kühlstrukturen.

Kompakter wird es mit Mini-ATX oder, wie es korrekter heißt, Micro-ATX. Diese Mainboards sind mit etwa 244 x 244 Millimetern deutlich kleiner, bieten aber immer noch eine gute Ausstattung. Oft sind sie mit zwei statt vier RAM-Slots und weniger PCIe-Steckplätzen versehen, dafür passen sie in kleinere Gehäuse und sind meist günstiger.

Noch kleiner ist übrigens Mini-ITX, mit nur 170 x 170 Millimetern. Dieses Format eignet sich für ultrakompakte PCs, etwa als Wohnzimmer-PC oder für platzsparende Arbeitsplätze – bietet aber naturgemäß weniger Erweiterungsmöglichkeiten.

Arbeitsspeicher DDR5 oder DDR4

Du wirst beim Arbeitsspeicher auf die Begriffe DDR4 und DDR5 stoßen. Beide bezeichnen Generationen von Arbeitsspeicher – also dem temporären Zwischenspeicher, der die Leistung und Reaktionsgeschwindigkeit eines Systems maßgeblich beeinflusst. DDR steht für „Double Data Rate“, bei der pro Taktzyklus doppelt so viele Daten übertragen werden. DDR4 ist seit rund 2014 auf dem Markt und hat sich über viele Jahre als Standard durchgesetzt. DDR5 ist die direkte Weiterentwicklung und wird seit 2021 nach und nach in aktuellen Systemen eingeführt.

DDR5 startet bei 4800 Megatransfers pro Sekunde (MT/s) und reicht aktuell schon über 8000 MT/s hinaus. DDR4 dagegen bewegt sich meist im Bereich von 2400 bis 3600 MT/s. Mehr Geschwindigkeit bedeutet, dass Daten schneller zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher ausgetauscht werden – besonders relevant bei großen Datenmengen oder vielen parallelen Prozessen.

Doch Geschwindigkeit ist nicht alles. Ein weiterer wichtiger Faktor sind die Latenzen, dass ist die Zeit, die vergeht, bis Daten tatsächlich verfügbar sind. Hier liegt DDR4 überraschend oft noch vorn. Zwar ist DDR5 schneller beim Datendurchsatz, doch die Latenzen – gemessen in sogenannten CL-Werten (CAS Latency) – sind meist höher. Zum Beispiel hat ein typisches DDR4-3200-Modul eine Latenz von CL16, während DDR5-6000 häufig mit CL36 oder mehr arbeitet. Das kann dazu führen, dass bestimmte Anwendungen, die stark auf kurze Reaktionszeiten angewiesen sind, mit DDR4 sogar etwas schneller reagieren.

Ein weiterer technischer Aspekt ist die ECC-Unterstützung. ECC steht für “Error Correction Code” und dient dazu, Speicherfehler automatisch zu erkennen und zu korrigieren – ein Feature, das vor allem in Servern und Workstations wichtig ist. Bei DDR4 war ECC nur in speziellen ECC-RAM-Modulen verfügbar, die mit kompatiblen Mainboards und Prozessoren genutzt werden mussten. DDR5 bringt dagegen eine Form von integriertem ECC auf Modul-Ebene mit – das sogenannte “on-die ECC”. Dieser Mechanismus korrigiert Fehler innerhalb des Chips selbst, ist aber nicht mit dem klassischen ECC vergleichbar, das systemweite Fehler abfängt.

Siehe auch: Warum bieten wir auf einmal den fis Audio PC mit DDR5 an?

Festplatten Formfaktor M.2 oder SATA SSDs

SATA-SSDs gibt es bereits seit vielen Jahren. Sie sind im typischen 2,5-Zoll-Gehäuse untergebracht. Der Anschluss erfolgt über ein SATA-Datenkabel und ein separates Stromkabel vom Netzteil. In Sachen Geschwindigkeit sind sie durch die SATA-Schnittstelle limitiert – auf etwa 550 Megabyte pro Sekunde beim Lesen und Schreiben.

M.2-SSDs sind deutlich kompakter und werden direkt auf das Mainboard gesteckt, also ohne Kabel, und benötigen weniger Platz im Gehäuse. Der große Vorteil zeigt sich bei M.2-SSDs mit PCIe- und NVMe-Technik. Diese Modelle greifen direkt auf die PCIe-Lanes des Mainboards zu und können dadurch Daten mit mehreren Gigabyte pro Sekunde übertragen. Achte beim Motherboard darauf, dass mindestens ein Slot direkt mit der CPU verbunden ist. Moderne PCIe-4.0-SSDs erreichen heute problemlos 5000 bis 7000 Megabyte pro Sekunde – ein riesiger Sprung im Vergleich zu SATA-SSDs.

Ein weiterer Unterschied betrifft die Wärmeentwicklung. M.2-SSDs mit PCIe und NVMe werden bei intensiver Nutzung deutlich wärmer als SATA-Modelle. Viele Mainboards bieten deshalb kleine Kühlkörper für M.2-Slots oder es lohnt sich, einen SSD-Kühler nachzurüsten.

Siehe auch: Unterschiedliche Speichermedien für Audio erklärt

Praxis: Aufbau des Motherboards

Im Bild unten sind die wichtigen Komponenten hervorgehoben, auf die ich nachfolgend eingehe. Als Beispiel habe ich das MSI MEG Z690 UNIFY Board gewählt, welches ich aufgrund seiner robusten Stromversorgung, passiven Kühlungseigenschaften und CPU-nahen Schnittstellen auch heute noch empfehle. Siehe auch: Stromarchitektur von Motherboards. Am Motherboard würde ich übrigens nie den Rotstift anlegen.

In künftigen DIY-Artikel werde ich erläutern, wie du beim Zusammbau am Besten vorgehst.

CPU LGA1700

An der Sockelbezeichnung kannst du bereits erkennen, für welche CPUs dieses Motherboard in Frage kommt. Das sind die von Intel ab der 12. Generation bis zur 14. Generation. Ich verwende gern die K-Modelle, weil die Taktfrequenzen über den Multiplikator eingestellt werden können. Mein nächster fis Audio PC wird einen Intel® Core™ i9 Prozessor 14900KS haben.

Die Befestigung der CPU erfolgt mit einem billigen Klemmbügel. Das führt beim Independent Loading Mechanism (ILM) zu einem Biege-Problem, weshalb ich hier das robuste Thermal Grizzly CPU Contact Frame empfehle.

4 x RAM DDR5

Dieses Board bietet Platz für 4 Speicherriegel. Sie müssen in einer bestimmten Reihenfolge eingebaut werden, wenn nicht alle Speicherbänke belegt sind. Der frühere Nachteil geringer Latenzen gegenüber den DDR4-Riegel wird immer mehr aufgeholt. Ich empfehle G.Skill Trident Z5 schwarz DIMM Kit 32GB, DDR5-6000, CL30-40-40-96, on-die ECC mit einer geringen CAS Latency (CL) von 10,00ns. Sehr interessant ist auch dieser Arbeitsspeicher: Corsair VENGEANCE® 32GB (2x16GB) DDR5 DRAM 6000MT/s CL28 AMD EXPO & Intel XMP Memory Kit. Die CAS Latency (CL) liegt hier bei 9.33ns.

ATX Stromversorgung mit Gleichspannung (DC)

Die Abkürzung ATX steht für „Advanced Technology eXtended“ und beschreibt nicht nur das Format von Mainboards, sondern auch das dazugehörige Stromversorgungskonzept. Die Spezifikation wurde von Intel entwickelt und hat sich seit den 1990er-Jahren als Industriestandard durchgesetzt. Heute ist die ATX-Stromversorgung die Grundlage fast aller Desktop-PCs.

Ein ATX-Netzteil liefert mehrere Spannungsarten gleichzeitig: 12 Volt, 5 Volt und 3,3 Volt. Diese Spannungen werden über standardisierte Steckverbindungen an die einzelnen Komponenten im PC verteilt.

Ein zentrales Merkmal der ATX-Stromversorgung ist der sogenannte Soft-Off-Modus. Das bedeutet: Das Netzteil ist auch dann teilweise aktiv, wenn der PC „ausgeschaltet“ ist. Es liefert über den Standby-Kanal (5VSB) eine geringe Spannung, um zum Beispiel per Netzschalter, Wake-on-LAN oder Tastendruck wieder hochfahren zu können. Erst wenn der Hauptschalter am Netzteil ausgeschaltet oder das Gerät vom Stromnetz getrennt wird, ist das System wirklich komplett stromlos.

Die ATX-Norm schreibt außerdem vor, wie das Netzteil auf Veränderungen reagiert – etwa bei Überlast, Kurzschluss oder zu hoher Temperatur. Moderne Netzteile besitzen entsprechende Schutzmechanismen, die das System im Notfall abschalten oder sich selbst vor Schäden schützen.

ATX PWR

Die wichtigste Verbindung ist der 24-polige ATX-Hauptstecker, der direkt auf das Motherboard führt. Darüber werden die Grundfunktionen des Mainboards sowie einige Komponenten wie der Arbeitsspeicher mit Strom versorgt. 

Vermeide hier die üblichen Spaghetti Kabel mit dünnem Querschnitt. Unten im Bild ist das fis Audio Molex 24 Pin Kabel mit hochreinem Kupfer 18 AWG und vergoldeten Molex Pins zu sehen. Die Kabel werden nicht nur gecrimpt, sondern auch verlötet.

CPU PWR

Für den Prozessor gibt es einen eigenen Anschluss – in der Regel einen 4- oder 8-poligen sogenannten EPS-Stecker. Dieser versorgt die CPU direkt mit 12 Volt, was für moderne Mehrkernprozessoren besonders wichtig ist. An dieser Stelle ist der Stromverbrauch (ohne Grafikkarte) am Höchsten. Das MSI MEG Z690 UNIFY Board stellt hier gleich 2 x 8 Pins zur Verfügung.

Chipsatz Z690

Der Chipsatz ist ein zentraler Steuerbaustein auf dem Motherboard. Dieser ist für die Kommunikation zwischen Prozessor, Arbeitsspeicher, Laufwerken und Erweiterungskarten verantwortlich und kann über das BIOS (Basic Input Output System) administriert werden. 

Mit dem Z690-Chipsatz hat Intel im Jahr 2021 die neue Plattform für seine Core-Prozessoren der 12. Generation eingeführt, bekannt unter dem Codenamen Alder Lake. Das Besondere daran war nicht nur der Wechsel auf den neuen Sockel LGA1700, sondern auch ein Architekturbruch: Zum ersten Mal setzte Intel auf eine Hybridstruktur mit leistungsstarken Performance-Kernen und effizienten E-Kernen – ähnlich wie bei Smartphones. Um diese neue Architektur optimal nutzen zu können, wurde auch der Chipsatz neu konzipiert.

Der Z690 unterstützt sowohl DDR4- als auch DDR5-Arbeitsspeicher – je nach Mainboard-Modell. Im Jahr 2022 folgte der Z790-Chipsatz, passend zu Intels 13. Generation der Core-Prozessoren, genannt Raptor Lake. Dieser Chipsatz nutzte weiterhin den Sockel LGA1700 und blieb mit Z690-Mainboards kompatibel. Der Z790 brachte zwar einige Verbesserungen bei der Konnektivität mit: Noch mehr PCIe-4.0-Lanes, zusätzliche USB-Ports – darunter erstmals USB 3.2 Gen 2×2 mit bis zu 20 Gbit/s – und eine optimierte Unterstützung für DDR5 mit höheren Taktraten. Aber sonst nichts wesentliches.

Wichtig ist hier zu wissen, dass eine direkte Leitung zur CPU gegenüber dem Umweg über den Chipsatz immer zu bevorzugen ist, weil dadurch geringere Latenzen möglich sind. Dies ist für die Schnittstellen des Festplattenspeichers und der PCIe-Erweiterungskarten bedeutsam.

Schnittstellen

Damit der Computer Daten empfangen und senden kann, müssen Kommunikationsschnittstellen bereitgestellt werden.

I/O Panel

I/O steht für „Input/Output“, also Eingabe und Ausgabe. Genau darum geht es: Das I/O-Panel ist der zentrale Ort, an dem man Tastatur, Maus, Monitor, Netzwerk oder USB-Sticks anschließt.

Das I/O-Panel ist fest mit dem Mainboard verbunden und ragt auf der Rückseite des Gehäuses heraus. Je nachdem, welches Mainboard man verwendet, ist es unterschiedlich bestückt. In der Regel sind dort mehrere USB-Anschlüsse zu finden, oft in verschiedenen Geschwindigkeitsklassen. Auch der Netzwerkanschluss für das LAN-Kabel oder Antennenanschlüsse für das WLAN befindet sich hier, ebenso wie der Audio-Bereich mit Klinkenbuchsen für Lautsprecher, Mikrofon oder Headsets.

PCIe-Erweiterungskarten

PCIe steht für „Peripheral Component Interconnect Express“ und ist der aktuelle Standard für Steckkarten im PC. Auf dem Mainboard befinden sich dafür sogenannte PCIe-Slots – je nach Größe und Ausführung oft mehrere nebeneinander. In diese Steckplätze lassen sich Erweiterungskarten einsetzen, zum Beispiel Grafikkarten, Netzwerkkarten, Soundkarten, RAID-Controller, Capture-Karten oder schnelle SSD-Erweiterungen.

Die Besonderheit von PCIe liegt in der Geschwindigkeit und Skalierbarkeit. PCIe-Slots gibt es in verschiedenen Größen – x1, x4, x8 oder x16 – wobei die Zahl angibt, wie viele Datenleitungen der Slot nutzt. Eine hochwertige Netzwerkkarte wie Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 benötigt einen x8-Slot, weil die Bandbreite besonders hoch ist. Kleinere Karten, wie etwa eine USB-karte, kommen oft mit einem x1- oder x4-Slot aus. Dank der Abwärtskompatibilität kann eine kleinere Karte auch in einem größeren Slot funktionieren – sie nutzt dann einfach nur die benötigten Datenleitungen.

Die Anschlüsse auf dem I/O-Panel sind nicht für hochwertiges Audio gemacht. Deshalb sind Erweiterungen wie zum Beispiel die oben erwähnte Xilinx Solarflare XtremeScale X2522 Netzwerkkarte für geringste Latenzen und die galvanische Isolierung so wichtig.

Andere Möglichkeiten ergänzt mit externer sauberer Stromversorgung stellen zum Beispiel folgende PCIe-Erweiterungskarten dar:

• JCAT USB CARD FEMTO
• JCAT USB CARD XE EVO
• JCAT NET CARD FEMTO
• JCAT NET CARD XE EVO
• Pink Faun USB-Brücke v2
• Pink Faun Ultra-USB-Brücke
• Pink Faun I2S Brücke
• SOtM tX-USBexp
• SOtM tX-USBx10G

Die Karte mit der Audiodatenversorgung für den DAC soll möglichst auf dem breitbandigen PCI_E1 Slot liegen. Dieser Slot ermöglicht die direkte Datenweiterleitung an die CPU, so wie auch der PCI_E2 Slot. Der PCI_E3 Slot ist dagegen eher eine Notlösung mit niedriger Bandbreite.

Datenspeicher

Alle M.2 Slots auf diesem Board sind mit einer passiven Kühlung ausgestattet. Ein Austausch der Speicherriegel ist schnell möglich. Beim Datenspeicher ist zu unterscheiden zwischen dem Speicher für das Betriebssystem und dem Speicher für Dokumente aller Art, zum Beispiel Musikfiles. Siehe auch: Unterschiedliche Speichermedien für Audio erklärt.

Das Betriebssystem muss einen schnellen Speicherzugriff auf seine Systemdateien haben, weshalb sich der Slot M2_1 anbietet. Denn nur dieser ist bei diesem Board direkt mit der CPU verbunden. Ich verwende für Betriebssysteme grundsätzlich Intel Optane SSDs, weil diese geringste Latenzen haben und sehr langlebig sind. Zu empfehlen sind:

• Intel® Optane™ Arbeitsspeicher der Produktreihe M10 16 GB, M.2/80 mm, PCIe 3.0, 20 nm, 3D XPoint™ zum Beispiel geeignet für HQPlayer OS (Restbestände – Produktion eingestellt)
• Intel® Optane™ SSD der Produktreihe P1600X 118 GB, M.2/80 mm PCIe* 3.0 x4, Intel® 3D XPoint™ zum Beispiel geeignet für Windows 11 Pro (Restbestände – Produktion eingestellt)

Für die Speicherung von Dokumenten dienen die Slots M2_2 bis M2_5. Wer hier M.2 SSDs mit je 4TB Speichervermögen einsetzt, kann 16TB an Daten speichern. Ich empfehle es aber nicht, weil jedes Lesen vom Festplattenspeicher unvermeidliche Interrupts erzeugt, welches den Datenfluss stört. Nutze lieber ein NAS oder einen zweiten PC dafür. Siehe auch:  Audio PC & Control PC.

BIOS A/B Schalter

Einen BIOS A/B Schalter findest du in der Regel nur bei den teureren Boards. Dieser Schalter ist sehr praktisch, weil du immer zwei BIOS-Versionen vorfindest. Nicht jede BIOS-Version ist fehlerfrei. Wenn du ein neues BIOS flasht, schaltest du den Slot um. So hast du immer ein BIOS im Zugriff, welches zuletzt funktioniert hat.

PWR Switch

Hier schließt du den Ein-/Ausschalter des Computers an. Beim HDPLEX H5 Version 3 Gehäuse befindet sich der Druckschalter auf der rechten Gehäuseseite.

LED Anzeige

Wenn du den Acrylglasdeckel verwendest, kannst du jederzeit die CPU-Temperatur über die LED Anzeige kontrollieren. Die Anzeige dient auch als sogenannter Debugger. Während des Bootvorgangs werden verschiedene Zahlencodes eingeblendet. Wenn der Bootvorgang mal hängenbleiben sollte, wird ein Fehlercode angezeigt, den du im Benutzerhandbuch nachschlagen kannst. Gehe dazu einfach auf die MSI Supportseite.

Zusammenfassung

Mein Rat an dich ist: Geize nicht am Motherboard herum. Dafür ist es zu wichtig, weil es alles zusammenfügt. Bei der Auswahl beginnst du mit der CPU, die du verwenden möchtest. Denn diese bestimmt den Sockel. Achte auf eine gute Stromversorgung und passive Kühlung.

Mit dem ATX Formfaktor wählst du die Größe aus. Als Daumenregel gilt, je größer es ist, desto besser sind oft die elektronischen Komponenten und du hast mehr Auswahl beim Speicher und den Erweiterungskarten. Aber das Board muss in das Gehäuse passen. Wenn du das HDPLEX H5 Gehäuse mit einem DC/ATX-Konverter oder mit internen Schaltnetzteilen verwendest, ist ein E-ATX-Board zu groß. Wähle lieber das Standardformat: ATX.

Das Board soll den Arbeitsspeicher vom Typ DDR5 und Festplatten mit dem Formfaktor M.2 verwenden können. Verwende keine SATA SSDs, denn diese benötigen fehleranfällige Kabel, sind langsam und erzeugen zusätzliches elektromagnetisches Rauschen.

Verwende für die ATX Stromversorgung mit Gleichspannung (DC) hochwertige stromstarke Kabel. Achte bei den PCIe-Erweiterungskarten und beim Datenspeicher für das Betriebssystem auf einen Slot mit direktem Anschluss an die CPU. Jeder Umweg über den Chipsatz bedeutet höhere Latenzen.

Verwende nicht die Schnittstellen des I/O Panels, denn diese sind nicht für Audio gemacht. Es gibt eine große Auswahl an audiophilen Netzwerk-/ und USB-Karten, die viel besser geeignet sind.

Beim Datenspeicher ist der Verwendungszweck wichtig. Für das Betriebssystem sind Intel Optane SSDs aufgrund der sehr geringen Latenzen und Langlebigkeit eine sehr gute Wahl. Ansonsten empfehle ich für die Speicherung von Musikfiles ein NAS oder einen Musik Server.

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Der Autor Ronny Gabriel Grigg ist Vereinsmitglied bei VG Wort, München. In diesem Verein haben sich Autoren und Verlage zur gemeinsamen Verwertung von Urheberrechten zusammengeschlossen.