Kategorie: DIY

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DIY – BIOS Konfiguration fis Audio PC

Inhaltsverzeichnis
  1. BIOS Konfiguration
  2. Belastungstest
  3. Zusammenfassung
  4. Disclaimer
  5. DIY – Mach es selbst
  6. VG Wort – Autorenrechte

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 auf 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“.

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:

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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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.

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DIY – Montageanleitung fis Audio PC

Inhaltsverzeichnis
  1. Hardware
  2. Zusammenfassung
  3. Disclaimer
  4. DIY – Mach es selbst
  5. VG Wort – Autorenrechte

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. Diese lässt sich sehr gut mit einer Kreditkarte glattstreichen. Hier gilt „weniger ist mehr“! Auf die von HDPLEX beigefügte Wärmeleitpaste würde ich verzichten.

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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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.

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DIY – Aufbau des Motherboards

Inhaltsverzeichnis
  1. Grundlagen
  2. Praxis: Aufbau des Motherboards
  3. Zusammenfassung
  4. Disclaimer
  5. DIY – Mach es selbst
  6. VG Wort – Autorenrechte

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.

Quelle: MSI MEG Z690 UNIFY

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.

Leistungsstarke Solarflare X2522 Netzwerkkarte mit passiver Hochleistungskühlung

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

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:

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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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.

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Inhaltsverzeichnis
  1. Grundlagen
  2. Praxis
  3. Zusammenfassung
  4. Disclaimer
  5. DIY – Mach es selbst
  6. VG Wort – Autorenrechte

Mit der Umwidmung von kommerziell auf privat erhältst du ab sofort in der Rubrik „DIY“ kostenfreie Hilfsmittel für den Selbstbau. So zum Beispiel Dateien für CNC-Fräsmaschinen zur Fertigung hochwertiger Rückplatten und die Maße für den Acrylglasdeckel des fis Audio PCs.

Das Gehäuse HDPLEX H5 Version 3 kühlt zwar hervorragend und sieht sehr gut aus, aber die Rückplatte war schon immer ein Ärgernis. Oft nicht passgenau und die Befestigung der PCIe-Karten war auch immer ein Abenteuer.

In den Grundlagen schauen wir uns an, was eine hochwertige Rückplatte bringen kann. Im Praxisteil erhältst du verschiedene Vorlagen zum Download.

Grundlagen

PCIe-Karten

Wer einen Computer mit PCIe-Schnittstellen einsetzt, hat viele Möglichkeiten den Klang zu verbessern. Es gibt Hersteller wie zum Beispiel JCAT, die hervorragende USB und NET Cards mit externer Stromversorgung und OCXO Clocks anbieten. Oder nimm Hochgeschwindigkeitsnetzwerkarten mit Glasfaser wie zum Beispiel Solarflare (AMD-XILINX) von der X2-Serie für die perfekte galvanische Trennung und niedrigstem Jitter. Damit werden die USB-und LAN Schnittstellen auf dem Motherboard umgangen, die nicht für den audiophilen Betrieb ausgelegt sind. Freilich müssen die PCIe-Karten perfekt montiert und gekühlt werden, damit sie ihre Vorteile ausspielen können.

Solarflare X2522 NIC

Das Problem schlecht sitzender und heißlaufender PCIe-Karten

Bei Taiko Audio gab es in der Vergangenheit Probleme mit der neuen Taiko Audio Extreme Network Card. Es war unter anderem die Halterung ungünstig ausgelegt, welche bei manchen eine Montage nicht ermöglichte oder die Verbindung nicht zustande kam. Siehe Announcement regarding the „bracket issue“. Bei Ersatzlieferungen kam es zu verbogenen Halterungen. Zusätzlich stellte sich heraus, dass die Karte durch einen Firmware-Fehler zu heiß lief und es deshalb nach Minuten oder nach Stunden zu Verbindungsabbrüchen kam.

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)

PCI Express („Peripheral Component Interconnect Express“, abgekürzt PCIe oder PCI-E) ist ein Standard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit dem Chipsatz des Motherboards oder idealerweise direkt mit der CPU. Der Standard wurde 2003 eingeführt. Nach ca. 2010 wurden vielfach keine anderen Steckplätze mehr verbaut und die Vorgänger PCI(-X) und AGP schließlich vollständig abgelöst. Die Bandbreite wird stetig weiter entwickelt und das Angebot an PCIe-Karten ist sehr vielfältig.

PCI-Express-Bandbreiten

Verbreitet ist aktuell der PCIe 4.0 – Standard. Wenn alle 16 Lanes angesprochen werden ist eine maximal mögliche Bandbreite von 32 GB/s möglich. Mit PCIe 5.0 wird die Bandbreite verdoppelt.

Übersicht der Bandbreiten

PCIe-StandardBandbreite PCIe x1Bandbreite PCIe x4Bandbreite PCIe x8Bandbreite PCIe x16
PCIe 2.00,5 GB/s2,0 GB/s4,0 GB/s8,0 GB/s
PCIe 3.01,0 GB/s4,0 GB/s8,0 GB/s16,0 GB/s
PCIe 4.02,0 GB/s8,0 GB/s16,0 GB/s32,0 GB/s
PCIe 5.04,0 GB/s16,0 GB/s32,0 GB/s64,0 GB/s

Ein Beispiel für Oversampling auf das 16fache einer CD mit hoher Bittiefe:

  • 705.600 x 32 Bit x 2 (Stereo) = 45.158.400 Bits = 45,16 Mbit/s

Daraus folgt, dass die Bandbreiten selbst älterer PCIe-Generationen für Audio völlig ausreichend sind.

PCI-Express-Lanes

Jede Lane besteht aus je einem getrennten Sende- und Empfangskanal, die ihrerseits aus einem differentiellen Adernpaar bestehen. Benötigt ein Endgerät mehr als die 1 GB/s (PCIe 3.0) oder 2 GB/s (PCIe 4.0) einer einzelnen Lane, sieht der PCI-Express-Standard die Bündelung mehrerer Lanes innerhalb eines PCI-E-Links vor. Die volle Bandbreite wird mit dem ×16-Slot erreicht. Darunter gibt es ×8, was für Grafikkarten ausreicht und das vor allem für PCI-Express-SSDs interessante ×4-Format, seltener ×2-Verbindungen oder natürlich ×1-Links mit nur einer Lane.

Wie oben bereits begründet ist die Bandbreite für Audio kein Thema. Aber ein paralleler Zugriff ist für die Reduzierung von Latenzen wichtig. Unter diesem Gesichtspunkt macht es durchaus Sinn eine PCIe-Karte mit möglichst vielen Lanes auszuwählen. Dazu muss natürlich auch der verfügbare PCI-Express-Steckplatz auf dem Motherboard passen, die es in PCIe ×4, PCIe ×8 oder PCIe ×16 gibt.

PCI-Express Anbindung über die CPU oder über den Chipsatz

Die PCIe-Karten werden entweder über den Chipsatz des Motherboards oder direkt mit der CPU verbunden. Im Bild unten ist ein Block Diagramm des Intel Z790 Chipsatzes zu sehen. Oben sind die Lanes für den direkten Anschluss an die CPU zu sehen, während darunter auch Lanes an den Chipset vorgesehen sind. Der Chipset wiederum ist mit der CPU verbunden. Wer niedrigste Latenzen möchte ist gut beraten, eine PCIe-Karte direkt mit der CPU zu verbinden. Der Umweg über den Chipsatz wird so vermieden. Wer mit einer USB oder Ethernet PCIe-Karte liebäugelt sollte nicht am Motherboard sparen. Bei hochwertigen Motherboards gibt der Hersteller meistens an, welche PCIe-Slots direkt mit der CPU verbunden sind.

Quelle: https://www.intel.com/content/www/us/en/products/docs/chipsets/desktop-chipsets/z790-chipset-brief.html

PCI-Express Steckplätze

Grundsätzlich sollen die PCIe-Karten direkt auf dem Steckplatz des Motherboards sitzen und nicht über ein Riser Kabel verbunden sein. Denn das beste Kabel ist kein Kabel und Riser Kabel sind störungsanfällig.

Wie eingangs erwähnt können die „rustikalen“ Steckplätze für Probleme sorgen. Bessere Motherboards haben einen verstärkten Slot.

Quelle: https://de.msi.com/Motherboard/MEG-Z690-UNIFY-X

High/Low Profile Bracket

Auch die Halterungen der PCIe-Karten sind generell ziemlich vorsintflutlich gestaltet. Seit Jahrzehnten leider unverändert als Low Profile Slot-Blech (Low Profile Bracket) oder High Profile Slot-Blech (High Profile Bracket). Gängige Maßangaben:

  • High Profile Bracket: 4.725″ (120mm)
  • Low Profile Bracket: 3.118″ (79,2mm – für den fis Audio PC geeignet)

Das Material besteht meist aus Blech, Alu oder Kupfer und lässt sich leicht verbiegen. Die Brackets sind oben um 90° geknickt und haben ein Loch für die Verschraubung. Aufgrund der unpräzisen Verarbeitung ist die Passgenauigkeit meist eine Zumutung. Probleme bei der Befestigung treten oft vertikal auf. Die PCIe-Karte sitzt zum Beispiel schräg im Steckplatz und die Pins haben nicht alle Kontakt.

Welche Nachteile haben Lüfter in Audio PCs?

Bei Hochleistungsprozessoren tritt zwangsläufig eine hohe Temperaturentwicklung auf. Das betrifft sowohl die von uns verwendeten Intel CPUs der 12. Generation, als auch die Chips auf den Solarflare X2522 NICs. Auch Arbeitsspeicher und Festspeicher wollen gut gekühlt werden, da sonst hörbar die Leistung gedrosselt wird. Das alles spricht für leistungsstarke Lüfter. Aus folgenden Gründen rate ich davon ab:

Lüfter erzeugen Geräusche

Jeder kennt die Lüftergeräusche vom Haarfön. Neben dem Motorgeräusch kommen die Luftgeräusche dazu. Glücklicherweise gibt es im Computerbereich nahezu geräuschlose Lüfter. Das können zum Beispiel großflächige Gehäuselüfter mit 140mm Durchmesser sein. Oft reichen schon 200 bis 400 rpm (Umdrehungen pro Minute), um die im Gehäuse befindlichen Komponenten zu kühlen. Sogar im Verstärkerbau kommen Lüfter oft zum Einsatz. Wenn Lüfter so gut wie nicht zu hören sind oder der Audio PC separat in einer Kammer steht, denken viele die Probleme gelöst zu haben. Weit gefehlt, wie wir weiter ausführen werden.

Lüfter erzeugen Vibrationen

Der Elektromotor rotiert den Propeller und das erzeugt Vibrationen. Es gibt hochwertige Lüfter, welche dieses Problem mit einer flexiblen Befestigung mithilfe von Gummi-Halterungen minimieren. Es bleibt immer noch die Luftbewegung, die mehr oder weniger die Bauteile im Computer in Mikro-Vibrationen versetzen können. Vibrationen wollen wir gerade bei Clocks, und davon gibt es einige im Computer, nicht haben.

Lüfter erzeugen elektronische Störungen

Moderne Lüfter werden über die Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert. Dabei wird die Drehzahl über das ein- und ausschalten der Spannung (12V) geregelt. PWM-Lüfter arbeiten jedoch in einem Bereich um die 25 kHz, welches bedeutet, dass ein kompletter Zyklus (ein und aus) 25.000 mal in der Sekunde abläuft.

Ältere oder preiswertere Lüfter werden über die Höhe der Spannungen geregelt. Dabei kommt es regelmäßig zu Spannungsschwankungen. Die Drehzahlanpassung geht nur über einen kleinen Bereich von 5-12 Volt, dabei ist der Anstieg der Spannung nicht unbedingt äquivalent zum Anstieg der Drehzahl.

Es gibt separate elektronische Lüfterfilter, die Geräusche von CPU-Lüftern und Systemlüftern blockieren. Der SOtM FAN Filter verwendet zum Beispiel Ripple Noise- und HF-Rauschfilter. Zu 100% können nach unserer Erfahrung elekronische Störungen jedoch nicht kompensiert werden.

SOtM Fan Filter

Lüfter erzeugen Staub

Wo der Wind weht wird Staub aufgewirbelt. Und je heftiger die Luftbewegung ausfällt, desto mehr Staub sammelt sich an. Das ist bei PC-Lüftern nicht anders. Staub kann elektrische Verbindungen stören und für einen Hitzestau sorgen.

Quelle: https://www.igorslab.de/dirtiest-pc-photos/9/

Praxis

Lösung für einen guten Halt der PCIe-Karten

Einwandfreie Steckverbindungen sind sehr wichtig für die Signalintegrität.

fis Audio PC Alu Rückblende

Die Rückplatte von HDPLEX wird durch eine 4mm starke Alu Rückblende ersetzt. Die maximal drei Low Profile PCIe-Karten werden ohne direkte Verschraubung mit einer Klemme von oben fixiert. Durch die präzise Fertigungstechnik verklemmt sich keine Karte mehr. Alle Pins werden dadurch in die korrekte Position gebracht und arretiert.

Eine gute Idee ist auf Zwischenstecker aufgrund von Übergangswiderständen zu verzichten. Die DC Kabel für die Stromversorgung werden direkt durchgeführt und mit einer zusätzlichen Platte festgeklemmt.

Dateien für eigene Fertigungsaufträge

Die fis Audio PC Alu Rückblende habe ich vom Berliner Hersteller Schaeffer AG herstellen lassen. Das Coole daran ist, dass der Hersteller eine eigene kostenlose Anwendung für die Planung der Zuschnitte anbietet: Den Frontplattendesigner. Es gibt diesen für verschiedene Betriebssysteme als App und neuerdings auch in einer Web-Version. Die nachfolgenden Dateien kannst du direkt in den Frontplattendesigner laden und anpassen. Du kannst dir vor der Bestellung die Kosten anzeigen lassen. Oder du lädst die Datei direkt in den Shop ohne Änderung.

Ich gebe keine Garantie darauf, dass alles passt! Es handelt sich um einen kostenlosen Service ohne Mängelgewährleistungsansprüche deinerseits. Du kannst dir die Maße 1:1 ausdrucken (über den Frontplattendesigner) und so vergleichen, ob es wirklich für dich funktioniert.

Unten im Bild ist der Klassiker für das MSI MEG Z690 UNIFY Motherboard.

Download fpd-Datei (zip): HDPLEX_H5_Rückblende_MSI MEG Z690 UNIFY_Powerklemme

Für die PCIe-Klemmen benötigst du diese Datei:

Download fpd-Datei (zip): HDPLEX_H5_Klemmschiene_PCIe

Und für die Kabelzufuhr in den Audio PC verwendest du die Klemme unten. In diesem Zusammenhang achte bitte generell auf die Zugentlastung und auf die Hinweise hier: Montage von DC Kabel.

Download fpd-Datei (zip): HDPLEX_H5_DC-Klemmschiene

Du kannst aber auch die Powerschnittstelle über eine AC Buchse (C14) in Erwägung ziehen. Der Ausschnitt passt für die von HDPLEX angebotene Stromzufuhr (beachte bitte meinen Haftungsausschluss). Das ist zum Beispiel für HDPLEX 250W GaN Passive AIO ATX Power Supply gedacht:

Download fpd-Datei (zip): HDPLEX_H5_Rückblende_MSI MEG Z690 UNIFY_C14

Eine schöne Weiterentwicklung ist der Einplatinencomputer NanoPi NEO3. Für die Befestigung an der Rückplatte dient diese Datei:

Download fpd-Datei (zip): HDPLEX_H5_Rückblende_MSI MEG Z690 UNIFY_C14_NanoPi NEO3

Zum festschrauben des NanoPi NEO3 nimmst du dieses kleine Teil:

Download fpd-Datei (zip): NanoPi Neo 3 Bodenplatte

Diese Hilfsdatei dient dazu die Schraublöcher an der richtigen Stelle zu plazieren, denn die Bodenplatte wird an der Rückblende innen verschraubt:

Download fpd-Datei (zip): Datei für Stirnseitenbearbeitung NanoPi NEO 3 Bodenplatte

Acrylglasdeckel

Der Acrylglasdeckel zeigt nicht nur das aufgeräumte Innere des fis Audio PCs, sondern dient auch der effektiven Entlüftung. Durch den Kamineffekt wird kühle Luft von unten durch die Lüftungsschlitze der Bodenplatte nach oben durch die Lüftungslöcher des Acrylglasdeckels geführt. Durch den Kamineffekt kann sich kein Staub ablagern.

Hier gibt es keine Datei, aber die Daten sind schnell erfasst. Am Beispiel des deutschen Herstellers Plattenzuschnitt24.de zeige ich die Maße. Wie immer ohne Gewähr. Diese Angaben sind für alle Deckel gleich:

Acrylglas GS 10mm transparent
Form: Rechteck
Größe: 37.4cm x 33.8cm
Entgraten: Ja
Kantenbearbeitung: Gelasert

Wenn du die klassische Version nimmst, die auf Gummipuffer aufliegt, kommst du bequem an die Festplatten heran:

Manchmal ist auch eine Verschraubung erforderlich, damit Kinder den Deckel nicht abheben können. Die Ausschnitte bleiben wie oben im Bild gleich, zusätzlich gibst du die Maße für die Bohrlöcher ein:

Zusammenfassung

Um keine Probleme mit schlecht sitzenden und heißlaufenden PCIe-Karten zu haben, kannst du die fis Audio PC Alu Rückblende von einem deutschen Hersteller anfertigen lassen. Die Fertigungsdateien lädst du einfach in den Konfigurator hoch und kannst diese nach deinen Wünschen umgestalten.

Lüfter in Audio PCs haben viele Nachteile. Denn Lüfter erzeugen Geräusche, Vibrationen, elektronische Störungen und produzieren ohne Ende Staub. Das Gehäuse HDPLEX H5 ermöglicht auch ohne Lüfter eine hervorragende Kühlung. Mit dem Acrylglasdeckel erzeugst du einen verbesserten Kamineffekt für die Kühlung durch Luft.

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