Ik wil graag mijn eerste mini-ITX project met jullie delen.
Zowat twintig jaar geleden kreeg ik een Sun Sparcstation IPC in handen. Ik verving het originele SunOS 4.1 door een prille SparcLinux distro, en de originele 200MB SCSI HDD door een 3GB exemplaar, en gebruikte het ding nog enkele jaren als werkstation. Met 48 MB geheugen en een 25 MHz RISC processor deed het beestje het nog best goed toen. Na een tijdje belandde de "lunchbox" in een kast, de kracht/geluid verhouding werd immers erg laag in vergelijking met recentere PC hardware. Maar zo'n zeldzaam werkstation weggooien, dat kon ik niet.
Fast forward naar 2021. Na wat vragen van mijn kinderen over "hoeveel computers heb jij eigenlijk papa?" kwam de IPC nog eens de kast uit. Toen ik hem aan zette, deed hij ... niks. Wellicht een kapotte PSU door overleden condensators?
Waar ik het eerder niet over mijn hart kreeg om mijn werkende IPC op te offeren voor een mini-ITX conversie, voelde de situatie met een dode IPC anders. Er waren enkele voorbeelden te vinden:
De IPC strippen is niet zo moeilijk, alles is immers met standaard schroefjes vastgezet, of vastgeklikt, of achter plastic haakjes geschoven. De case opent door het deksel naar voor open te kantelen. Alle verbindingen tussen onder- en bovenkant lopen langs de voorkant, dus er hoeft niks losgekoppeld te worden. In het deksel van de IPC zit de interne voeding met 60mm fan, en een stalen frame voor de 3.5 inch HDD en de floppy drive (een gemotoriseerd exemplaar zoals bij Apple, zonder eject knop dus!). In de basis zit het moederbord dat de hele oppervlakte inneemt. De CPU zit in een standaard socket en valt op omdat hij geen fan heeft, en zelfs geen koelvinnen... Aan de achterkant zitten alle aansluitingen, en twee sleuven voor SBUS insteekkaarten. SBUS kaarten zitten parallel aan het moederbord, niet haaks zoals ISA, PCI of PCIe. In de zijkant van de case zitten enkele zones met gaatjes, die als inlet voor lucht dienen, en waarachter een luidspreker zit. Voor detailfoto's van een ongewijzigde IPC verwijs ik naar dit Franstalig artikel.
Enkele schroeven later...
Enkel de behuizing van de interne voeding en de luidspreker zouden hergebruikt worden.
Het nieuwe moederbord kan zowel met ATX voeding als met 12V voeding werken. Een basic 12V voeding zoals een TracoPower TXH 060-112 AC/DC past (mits enkele kleine aanpassingen aan de behuizing) in de behuizing van de interne voeding van de IPC. Met enkele Wago klemmetjes en een Dremel slijpschijfje goed te doen.
De originele case fan kreeg stroom rechtstreeks uit de voeding. Het nieuwe moederbord heeft een PWM case fan header, en de fan heeft standaard 60x60x25mm afmetingen, dus een nieuwe Noctua NF-A6x25 leek een goede keuze. Noctua levert een verlengkabel mee, wat handig is om alle kabels het originele traject (moederbord -> voorkant -> bovenkant -> voeding achteraan) te laten volgen. De kabel komt anders uit de Noctua dan bij de originele Mitsubishi fan. De Dremel lost ook dat op. Ook de 4-pin ATX voedingskabel kan extra lengte gebruiken, daarvoor gebruik ik een Nanoxia 4-Pin ATX12V verlengkabel waarvan een webwinkel nog 1 (!) exemplaar had.
Het mini-ITX bord moet zo ver mogelijk naar links (vooraanzicht) in de kast liggen. Anders komen de hogere delen rechts-achter immers tegen de case fan en het laagste deel van de voedingsbehuizing die erboven hangt. De case is helemaal van plastic, dus een Dremel schuurschijfje verwijdert de uitstekende stukjes gemakkelijk.
Om het moederbord vast te zetten in de basis, boorde ik drie gaatjes (Dremel!) om korte hex-afstandsbusjes in te schroeven. Twee van die schroefjes zitten in vol plastic, het derde zit toevallig in het midden van een plastic ribbel. Het vierde mini-ITX montagegat zit jammer genoeg boven een uitsparing. Ik monteerde een afstandsbusje in een rubber blokje, dat in de uitsparing geklemd kon worden. Twee andere blokjes zullen het moederbord en het I/O shield ondersteunen (het originele moederbord rustte op verschillende van die rubber blokjes).
De stalen versteviging aan de achterkant moest weg om een gat te maken voor het I/O shield. Het overblijvende plastic kon gemakkelijk weggeschuurd worden (Dremel!).
Het gat onder de case fan diende origineel voor de externe SCSI aansluiting. Het voorbeeld dat ik volgde, monteerde hier een dubbele USB aansluiting. Het nieuwe LV-6712 moederbord heeft voldoende USB aansluitingen achteraan (4x USB3 en 2x USB2), en de enige interne USB poorten die ik naar buiten kan brengen zijn twee extra USB2 poorten. Dat was de moeite niet, dus ik heb de originele SCSI controller uit het originele moederbord geslepen (Dremel!), op de originele stalen verstevigingsplaat geschroefd en die vastgelijmd. Een mooie verwijzing naar de oude hardware, maar natuurlijk niet functioneel.
Na enkele rondes iteratief plastic wegschuren (Dremel!) is het I/O shield helemaal beschikbaar. De extra dikte van de plastic achterwand maakt het voor sommige kabels in de onderste poorten krap, bijvoorbeeld HDMI kabels, waar het plastic deel van de connector veel dikker is dan het metalen deel. Ik heb het moederbord met het I/O shield en een ingeplugde HDMI kabel gebruikt als referentie om te beslissen wanneer er voldoende plastic weggeschuurd was.
Er blijven enkele halve gaten over aan de rechterkant van het I/O shield. Ik heb nog geen goede manier gevonden om die dicht te maken. Voorlopig hoeft dat even niet. Misschien zet ik er een stukje van de stalen verstevigingsplaat achter. Dan blijven de gaten wel open, maar is de case een tikkeltje steviger.
De case heeft geen ATX powerknop, de IPC startte immers op van zodra de ingebouwde tuimelschakelaar 230V aan de voeding gaf. Dat kan met het nieuwe moederbord ook, ofwel door de AT-jumper te gebruiken, ofwel door in het BIOS "always power on after power restore" te activeren.
Het moederbord voorziet bij 12V voeding power-output voor externe devices zoals een SATA schijf. Ik ga hier echter een 512GB Samsung 960 Pro NVMe SSD uit een ander systeem hergebruiken, dus een SATA HDD of SSD komt er voorlopig niet in. Om de power-output kabel niet kwijt te raken, heb ik hem wel ingeplugd.
De maximumhoeveelheid geheugen is 64 GB, maar voor dit werkstation koos ik voor 32 GB: twee HyperX Impact 16GB DDR4-3200 SO-DIMMs.
Een dubbele USB2 breakout die ik intern voorzien had, past niet op de USB header van het moederbord. De key zit op pin 10 ipv op pin 9. Dat zou de Dremel nog kunnen oplossen, maar de aansluitingen zitten ook aan de "verkeerde" kant van de header. Die zit namelijk op het moederbord pal tegen de zijkant van de case, en de USB2 breakout heeft in die richting meer dan een centimeter plaats nodig. Als alternatief koos ik voor een enkele USB2 breakout op een kabel, van Delock. Die komt niet naar de buitenkant van de kast, maar dient voor een Asus Bluetooth 5.0 adapter, die binnen in de kast blijft liggen.
Het BIOS geeft toegang tot drie cTDP niveau's. Ik koos het "down" profiel, dat als 12W (vs 15W en 28W) aangegeven staat. Het systeem is krachtig genoeg in dat profiel, dus als het met een lager stroomverbruik en een lager geluidsniveau kan opleveren, is dat een goede zaak.
Het kan ook alleen maar helpen met een pijnpunt: warmte. Bij plotse felle belasting tikken de temperatuursensoren van de CPU de 100 graden Celsius aan. De 50x50x10mm CPU fan die Commell monteerde, heeft moeite om dat naar beneden te krijgen, en is niet de stilste. Een 40x40x20mm Noctua doet het wel stiller, maar niet beter. De nuttige oppervlakte van die fan is relatief klein. Een 60x60x25mm Noctua (zelfde als de case fan) doet het zowel stiller als beter. Die kon ik echter niet betrouwbaar vastmaken op de heatsink. Nu blijkt echter hoe krap de case is, in gesloten toestand. De paar millimeter staal van de drive cage die onder de PSU behuizing zitten, zijn er te veel aan, in combinatie met de 5mm extra fan-dikte. Zonder de drive cage gaat de case toe, met een klein beetje extra druk. De fan zit dus geklemd tussen CPU-heatsink en geperforeerde voedingsbehuizing. Geen ideale situatie. Als ik een stille 60x60x20mm PWM fan vind, zal ik deze vervangen. Nog beter zou een 50x50x20mm PWM fan zijn, want daarvoor zijn schroefgaten voorzien in de heatsink. Via een endoscoopcamera door de floppysleuf is te zien hoe de 60x60x25 fan geklemd zit tussen heatsink (onder) en PSU behuizing (boven):
:no_upscale():strip_icc():fill(white):strip_exif()/f/image/QenNsrP7B3h5FooaoBYirg2Y.jpg?f=user_large)
In het "down" cTDP profiel en met de 60x60x25mm fan is de idle temperatuur ruim 30 graden bij 2GHz kloksnelheid. Plotse belasting duwt dat naar 100 graden bij 4.1 GHz, om daarna te settlen onder de 60 graden bij 3.1 GHz. De CPU fan moet daarvoor van onder 2000 rpm versnellen naar boven de 3000 rpm. Ik kon jammer genoeg geen alternatieve heatsinks voor deze CPU form factor vinden om de warmte-afvoer te optimaliseren. Er is nog heel wat plaats rechts van het moederbord (vooraanzicht), maar het DIY uitbreiden van de bestaande heatsink met enkele heatpipes en een extra koellichaam vind ik een erg riskante onderneming.
Als OS installeerde ik Ubuntu 20.10 (je draait geen Windows op een Unix werkstation, dat is vanzelfsprekend.). De Intel Xe iGPU wordt nog niet lang ondersteund, dus veel keuze heb ik niet op dit moment. Wanneer er een LTS distributie (Ubuntu of een RHEL clone) met Xe GPU support komt, zal ik die wellicht kiezen.
Zowat twintig jaar geleden kreeg ik een Sun Sparcstation IPC in handen. Ik verving het originele SunOS 4.1 door een prille SparcLinux distro, en de originele 200MB SCSI HDD door een 3GB exemplaar, en gebruikte het ding nog enkele jaren als werkstation. Met 48 MB geheugen en een 25 MHz RISC processor deed het beestje het nog best goed toen. Na een tijdje belandde de "lunchbox" in een kast, de kracht/geluid verhouding werd immers erg laag in vergelijking met recentere PC hardware. Maar zo'n zeldzaam werkstation weggooien, dat kon ik niet.
Fast forward naar 2021. Na wat vragen van mijn kinderen over "hoeveel computers heb jij eigenlijk papa?" kwam de IPC nog eens de kast uit. Toen ik hem aan zette, deed hij ... niks. Wellicht een kapotte PSU door overleden condensators?
Waar ik het eerder niet over mijn hart kreeg om mijn werkende IPC op te offeren voor een mini-ITX conversie, voelde de situatie met een dode IPC anders. Er waren enkele voorbeelden te vinden:
- Een SparcStation IPX mod uit 2002 met een vroeg mini-ITX Via Epia bord https://www.mini-itx.com/projects/sparc/
- Een recentere SparcStation IPC mod met een mini-ITX Commell LV-671 Intel bord http://www.moria.de/~michael/comp/ipc/
De IPC strippen is niet zo moeilijk, alles is immers met standaard schroefjes vastgezet, of vastgeklikt, of achter plastic haakjes geschoven. De case opent door het deksel naar voor open te kantelen. Alle verbindingen tussen onder- en bovenkant lopen langs de voorkant, dus er hoeft niks losgekoppeld te worden. In het deksel van de IPC zit de interne voeding met 60mm fan, en een stalen frame voor de 3.5 inch HDD en de floppy drive (een gemotoriseerd exemplaar zoals bij Apple, zonder eject knop dus!). In de basis zit het moederbord dat de hele oppervlakte inneemt. De CPU zit in een standaard socket en valt op omdat hij geen fan heeft, en zelfs geen koelvinnen... Aan de achterkant zitten alle aansluitingen, en twee sleuven voor SBUS insteekkaarten. SBUS kaarten zitten parallel aan het moederbord, niet haaks zoals ISA, PCI of PCIe. In de zijkant van de case zitten enkele zones met gaatjes, die als inlet voor lucht dienen, en waarachter een luidspreker zit. Voor detailfoto's van een ongewijzigde IPC verwijs ik naar dit Franstalig artikel.
Enkele schroeven later...
Enkel de behuizing van de interne voeding en de luidspreker zouden hergebruikt worden.
Het nieuwe moederbord kan zowel met ATX voeding als met 12V voeding werken. Een basic 12V voeding zoals een TracoPower TXH 060-112 AC/DC past (mits enkele kleine aanpassingen aan de behuizing) in de behuizing van de interne voeding van de IPC. Met enkele Wago klemmetjes en een Dremel slijpschijfje goed te doen.
De originele case fan kreeg stroom rechtstreeks uit de voeding. Het nieuwe moederbord heeft een PWM case fan header, en de fan heeft standaard 60x60x25mm afmetingen, dus een nieuwe Noctua NF-A6x25 leek een goede keuze. Noctua levert een verlengkabel mee, wat handig is om alle kabels het originele traject (moederbord -> voorkant -> bovenkant -> voeding achteraan) te laten volgen. De kabel komt anders uit de Noctua dan bij de originele Mitsubishi fan. De Dremel lost ook dat op. Ook de 4-pin ATX voedingskabel kan extra lengte gebruiken, daarvoor gebruik ik een Nanoxia 4-Pin ATX12V verlengkabel waarvan een webwinkel nog 1 (!) exemplaar had.
Het mini-ITX bord moet zo ver mogelijk naar links (vooraanzicht) in de kast liggen. Anders komen de hogere delen rechts-achter immers tegen de case fan en het laagste deel van de voedingsbehuizing die erboven hangt. De case is helemaal van plastic, dus een Dremel schuurschijfje verwijdert de uitstekende stukjes gemakkelijk.
Om het moederbord vast te zetten in de basis, boorde ik drie gaatjes (Dremel!) om korte hex-afstandsbusjes in te schroeven. Twee van die schroefjes zitten in vol plastic, het derde zit toevallig in het midden van een plastic ribbel. Het vierde mini-ITX montagegat zit jammer genoeg boven een uitsparing. Ik monteerde een afstandsbusje in een rubber blokje, dat in de uitsparing geklemd kon worden. Twee andere blokjes zullen het moederbord en het I/O shield ondersteunen (het originele moederbord rustte op verschillende van die rubber blokjes).
De stalen versteviging aan de achterkant moest weg om een gat te maken voor het I/O shield. Het overblijvende plastic kon gemakkelijk weggeschuurd worden (Dremel!).
Het gat onder de case fan diende origineel voor de externe SCSI aansluiting. Het voorbeeld dat ik volgde, monteerde hier een dubbele USB aansluiting. Het nieuwe LV-6712 moederbord heeft voldoende USB aansluitingen achteraan (4x USB3 en 2x USB2), en de enige interne USB poorten die ik naar buiten kan brengen zijn twee extra USB2 poorten. Dat was de moeite niet, dus ik heb de originele SCSI controller uit het originele moederbord geslepen (Dremel!), op de originele stalen verstevigingsplaat geschroefd en die vastgelijmd. Een mooie verwijzing naar de oude hardware, maar natuurlijk niet functioneel.
Na enkele rondes iteratief plastic wegschuren (Dremel!) is het I/O shield helemaal beschikbaar. De extra dikte van de plastic achterwand maakt het voor sommige kabels in de onderste poorten krap, bijvoorbeeld HDMI kabels, waar het plastic deel van de connector veel dikker is dan het metalen deel. Ik heb het moederbord met het I/O shield en een ingeplugde HDMI kabel gebruikt als referentie om te beslissen wanneer er voldoende plastic weggeschuurd was.
Er blijven enkele halve gaten over aan de rechterkant van het I/O shield. Ik heb nog geen goede manier gevonden om die dicht te maken. Voorlopig hoeft dat even niet. Misschien zet ik er een stukje van de stalen verstevigingsplaat achter. Dan blijven de gaten wel open, maar is de case een tikkeltje steviger.
De case heeft geen ATX powerknop, de IPC startte immers op van zodra de ingebouwde tuimelschakelaar 230V aan de voeding gaf. Dat kan met het nieuwe moederbord ook, ofwel door de AT-jumper te gebruiken, ofwel door in het BIOS "always power on after power restore" te activeren.
Het moederbord voorziet bij 12V voeding power-output voor externe devices zoals een SATA schijf. Ik ga hier echter een 512GB Samsung 960 Pro NVMe SSD uit een ander systeem hergebruiken, dus een SATA HDD of SSD komt er voorlopig niet in. Om de power-output kabel niet kwijt te raken, heb ik hem wel ingeplugd.
De maximumhoeveelheid geheugen is 64 GB, maar voor dit werkstation koos ik voor 32 GB: twee HyperX Impact 16GB DDR4-3200 SO-DIMMs.
Een dubbele USB2 breakout die ik intern voorzien had, past niet op de USB header van het moederbord. De key zit op pin 10 ipv op pin 9. Dat zou de Dremel nog kunnen oplossen, maar de aansluitingen zitten ook aan de "verkeerde" kant van de header. Die zit namelijk op het moederbord pal tegen de zijkant van de case, en de USB2 breakout heeft in die richting meer dan een centimeter plaats nodig. Als alternatief koos ik voor een enkele USB2 breakout op een kabel, van Delock. Die komt niet naar de buitenkant van de kast, maar dient voor een Asus Bluetooth 5.0 adapter, die binnen in de kast blijft liggen.
Het BIOS geeft toegang tot drie cTDP niveau's. Ik koos het "down" profiel, dat als 12W (vs 15W en 28W) aangegeven staat. Het systeem is krachtig genoeg in dat profiel, dus als het met een lager stroomverbruik en een lager geluidsniveau kan opleveren, is dat een goede zaak.
Het kan ook alleen maar helpen met een pijnpunt: warmte. Bij plotse felle belasting tikken de temperatuursensoren van de CPU de 100 graden Celsius aan. De 50x50x10mm CPU fan die Commell monteerde, heeft moeite om dat naar beneden te krijgen, en is niet de stilste. Een 40x40x20mm Noctua doet het wel stiller, maar niet beter. De nuttige oppervlakte van die fan is relatief klein. Een 60x60x25mm Noctua (zelfde als de case fan) doet het zowel stiller als beter. Die kon ik echter niet betrouwbaar vastmaken op de heatsink. Nu blijkt echter hoe krap de case is, in gesloten toestand. De paar millimeter staal van de drive cage die onder de PSU behuizing zitten, zijn er te veel aan, in combinatie met de 5mm extra fan-dikte. Zonder de drive cage gaat de case toe, met een klein beetje extra druk. De fan zit dus geklemd tussen CPU-heatsink en geperforeerde voedingsbehuizing. Geen ideale situatie. Als ik een stille 60x60x20mm PWM fan vind, zal ik deze vervangen. Nog beter zou een 50x50x20mm PWM fan zijn, want daarvoor zijn schroefgaten voorzien in de heatsink. Via een endoscoopcamera door de floppysleuf is te zien hoe de 60x60x25 fan geklemd zit tussen heatsink (onder) en PSU behuizing (boven):
In het "down" cTDP profiel en met de 60x60x25mm fan is de idle temperatuur ruim 30 graden bij 2GHz kloksnelheid. Plotse belasting duwt dat naar 100 graden bij 4.1 GHz, om daarna te settlen onder de 60 graden bij 3.1 GHz. De CPU fan moet daarvoor van onder 2000 rpm versnellen naar boven de 3000 rpm. Ik kon jammer genoeg geen alternatieve heatsinks voor deze CPU form factor vinden om de warmte-afvoer te optimaliseren. Er is nog heel wat plaats rechts van het moederbord (vooraanzicht), maar het DIY uitbreiden van de bestaande heatsink met enkele heatpipes en een extra koellichaam vind ik een erg riskante onderneming.
Als OS installeerde ik Ubuntu 20.10 (je draait geen Windows op een Unix werkstation, dat is vanzelfsprekend.). De Intel Xe iGPU wordt nog niet lang ondersteund, dus veel keuze heb ik niet op dit moment. Wanneer er een LTS distributie (Ubuntu of een RHEL clone) met Xe GPU support komt, zal ik die wellicht kiezen.
[ Voor 11% gewijzigd door bdbfz op 05-04-2021 15:15 . Reden: foto van geklemde CPU fan toegevoegd. ]
/u/244207/crop5c38ae2351fe1.png?f=community)