Расчет рассеиваемой мощности системы на AMD Ryzen Threadripper 3970X и подбор корпуса в декабре 2019

Мой старенький Cooler Master Storm Zoom Sniper служит с 2009 года верой и правдой. Разумеется корпус после покупки был основательно доработан в плане шумоизоляции и организации потоков воздуха. 

Пусть вас не смущает фото, оно из далеких годов. По моему первая профилактика. 

К сожалению, корпуса стало уже немного не хватать — перегрев при мощности 500Вт составляет 14,5гр. Плюс появились кой-какие полезные тренды в области корпусостроения — хочется попробовать. Да и грядущая смена железа требует уже немного других подходов. Так что озадачился подобрать себе что-то более или менее приличное из современного, ну и доработать разумеется. 

Мои персональные требования такие:

• Поддержка плат большого формата E-ATX, XL-ATX;
•     Возможность предварительно посмотреть корпус в магазине — т.е. наличие в моем городе;
•     Никаких подсветок и прочих свистоперделок;
•     Никаких прозрачных боковых крышек, так как ничего полезного окромя вреда в них нет, да и корпус будет стоять под столом;
•     Не дуршлаг и не решето, так как шумоизоляция в таких корпусах оставляет желать лучшего, и это ничем не исправить;
•     Хорошая жесткость, желательно, чтобы стенки корпуса были не несущими, лучше несущая рама;
•     Возможность установки минимум 5 жестких дисков, не считая SSD;
•     Одно место под установку BD-RW привода;
•     Хорошая виброизоляция для жестких дисков;
•     Корпус должен быть просторный, должны без проблем и с запасом устанавливаться любые топовые «башни» для охлаждения процессора;
•     После доработки — возможность охлаждать блок питания входящим потоком воздуха, чтобы он мог частично работать в режиме пассивного охлаждения;
•     Более или менее приличные пылевые фильтры на входе — за годы эксплуатации своего старого корпуса уже привык, что профилактику внутри корпуса можно делать раз в год, и то для галочки. При этом, обращу внимание, что компьютер работает 24х7;
•     Так как на рынке нет хороших корпусов, в моем понимании, то должна быть возможность доработки корпуса с помощью домашних инструментов — электролобзик, бормашина и т.п.;
•     Наличие шумо- и вибро изоляции или возможность самостоятельной установки таковой; 
•     Опрятный внешний вид, который должен сохраняться минимум 5-6 лет;
•     Опрятный внутренний вид — не должно торчать ничего лишнего; 
•     Возможность аккуратно уложить и спрятать все кабели, чтобы не мешали потокам воздуха;
•     После всех доработок корпус должен быть способен отводить 700Вт, при этом разница в температурах входящего и выходящего воздуха (перегрев) не должна превышать 10 градусов Цельсия при полной нагрузке;

С требованиями вроде как определились, теперь надо немного поговорить о цифрах. 

Почему корпус должен отводить 700Вт? 

Все просто - это некая средняя рассеиваемая мощность «железа», которое будет установлено в корпусе.  «Некая» - это примерно оцененная исходя из моих реальных задач. 

Считаем по принципу запас карман не тянет: 

• Плата Gigabyte TRX40 AORUS XTREME — 40Вт (реально меньше, VRM посчитаем отдельно)
• Память DDR4 64Гб — 20Вт.
• Процессор AMD Ryzen Threadripper 3970X TRX4 — TDP хоть и заявлено 280Вт, но берем с небольшим запасом  - 380Вт. Ниже объясню почему;
• Видеокарта RTX 2080ti — по разным источникам от 250Вт до 290Вт. Возьмем 300Вт и точно не ошибёмся. 
• Жесткие диски — 15Вт на один. Максимально дисков может быть 5, итого 75Вт (реально меньше — 5-10Вт на один диск)

Предварительный итог: 40Вт + 20Вт + 300Вт + 380Вт + 75Вт = 815Вт  Ого!!! Уже перебор.

Теперь надо рассчитать мощности, рассеиваемые блоком питания и цепями питания процессора (VRM) на материнской плате. 

Для моего блока питания Thermaltake DPS G 1050W Platinum, производитель заявляет сертификацию 80 PLUS Platinum и  максимальный КПД 91% - тынц.

«Независимые обзорщики» намеряли КПД 88,82% на максимальной мощности:

"Независимый обзор"

Вот на эту цифру и будем ориентироваться. 

Считаем 1050 - (1050 * (88,82/100)) = 117,39Вт  округлим до 120Вт для ровного счета. 

Т.е. блок питания на максимальной мощности добавит корпусу работы по отведению тепла примерно на 120Вт. 

Цепи питания процессора (VRM)

Здесь все немного интересней. Для расчета мощности, рассеиваемой цепями питания процессора, необходимо более или менее точно знать потребление процессора. Но процессор Ryzen Threadripper 3970X на момент написания статьи еще не был выпущен, и его потребление никто кроме АМД не измерил. Поэтому расчеты, как обычно, будем производить оценочно. 

Для этого воспользуемся вот этим обзором. Из обзора можем рассчитать максимальное потребление на одно ядро, для почти «аналогичного» процессора AMD Ryzen 3900X. Потребления 12 ядер 118,77Вт плюс периферия 23,41Вт. Итого 142,18Вт. На одно ядро — 142,18 / 12 = 11,85Вт

Общее максимальное потребление будущего Ryzen Threadripper 3970X — 379,2Вт. 

Так сколько мощности будут рассеивать цепи питания процессора на плате?

Для платы производитель указывает КПД цепей питания для процессора — 88,6%. 

Поскольку других цифр нет, то будем отталкиваться от 88,6%. Потребление процессора возьмем 380Вт. Запас, как известно, карман не тянет. 

Считаем: 

380 — (380 * (88,6/100)) = 43,32Вт. Округлим до 43Вт. 

Итого: 

блок питания - 120Вт

цепи питания процессора - 43Вт

Теперь считаем сколько всего: 

Плата и чипсет - 40Вт
Память — 20Вт
Процессор 380Вт
Видеокарта — 300Вт
Жесткие диски — 75Вт
Блок питания — 120Вт
Цепи питания процессора — 43Вт
Итого: 978 Вт.

Многовато! Но учитывая, что запас по многим позициям взят примерно 20-30%, а также, тот факт, что железо практически никогда не работает на максимальной мощности, думаю что дальнейший расчет целесообразно произвести для 700Вт. Когда соберем всю систему вживую, проверим теоретические измышления на практике. Остальными источниками тепла пренебрежем, так как их вклад мал. 

Кому лень искать потребление своих железок в Интернете, могут попробовать воспользоваться калькулятором, например здесь. Но на выдаваемые результаты рекомендую накинуть 20-30%. 

Корпус

    С учетом требований, в моем городе удалось приобрести корпус Be quiet Dark Base 900 c оранжевыми «гоночными полосочками». 

Дополнительно был докуплен кожух блока питания, чтобы скрыть все провода ну, и еще оказать дополнительное сопротивление потоку воздуха. :)  

Перед покупкой конечно смотрел различные обзоры на этот корпус, чтобы зря не ехать в магазин. Все обзоры на редкость бестолковые. Восторги и охи ахи: хорошая вещь не может стоить дешево. И ничего по существу. Эта проблема есть и у наших обзорщиков, и у зарубежных. Реклама, что с нее взять.  

На мой взгляд, если использовать корпус в варианте «по умолчанию», он имеет много конструкторских глупостей, которые очень любят допускать наши узкоглазые друзья. По моим интуитивным соображениям, в варианте «по умолчанию», корпус способен отвести не более 300-400Вт мощности. Какой будет при этом перегрев? Думаю, не меньше 10-12гр. Мои измерения в варианте «по умолчанию» показали что перегрев воздуха на 700Вт составляет 21градус.

«Аэродинамика» корпуса странная. У него есть передний и нижний входные фильтры. При этом задняя стенка имеет развитую перфорацию, и никаких фильтров там нет. Для более или менее понимающего человека очевидно, что бОльшая масса воздуха будет забираться через перфорацию сзади, так как там меньше сопротивление потоку. Вопрос: на фига было ставить фильтры если вся пыль все равно попадет в корпус через заднюю перфорированную стенку. Или на фига делать перфорацию сзади? В местах забора воздуха — спереди и снизу, корпус основательно «задушен». Т.е. площадь забора воздуха существенно меньше площади вентиляторов.

В комплекте идет 3 неплохих вентилятора Be quiet SILENT WINGS 3 со следующими характеристиками:

• Размер крепления 140мм;
• Скорость вращения: 1000 об/мин;
• Максимальная производительность: 59.5 кубических футов/мин (CFM) или 101.09 м3/час
• Максимальное давление — 1,08мм водяного столба (mm H2O)
• Уровень шума: 15,5dBA 

Вентиляторы действительно очень тихие — еле слышно, даже если поднести близко к уху. 

По умолчанию два вентилятора установлены «на приток» - на передней стенке. При этом передняя дверца располагается в 10мм от вентилятора. В такой конфигурации производительность вентилятора в режиме забора воздуха очень сильно падает. Рекомендуется, чтобы перед вентилятором и за ним, было расстояние не менее одной монтажной глубины (толщины корпуса вентилятора). В данном случае передние вентиляторы будут больше мешать, чем помогать. 

Впрочем, в моем случае, никаких вентиляторов на «вдув» не будет. В больших и просторных корпусах приоритет всегда отдается вытяжке. Забор воздуха должен осуществляться естественным образом. 

По умолчанию на вытяжку работает один вентилятор на задней стенке. Кроме того, что его явно недостаточно, нарекание вызывает перфорированная решетка на выходе. Она перекрывает примерно 45-50% площади вентилятора. 

Корпус имеет возможность установки трех 140мм вентиляторов сверху. Но опять же, площадь выходных отверстий настолько мала, что вентиляторы там будут работать на одну десятую своей силы. 

Все эти недостатки меня абсолютно не пугают, так как я собираюсь все сделать по-своему:

• Основной забор воздуха будет осуществляться снизу;
• На входе не будет никаких вентиляторов;
• Необходимо по максимуму дать корпусу «дышать»;
• Для меня эстетика важна, поэтому внешний и внутренний вид будем стараться портить по минимуму. 

Вот что будем делать, не портя внешний вид корпуса: 

• Максимально расширим площадь отверстий для забора воздуха спереди;
• Освободим место для работы одного из верхних вентиляторов, который ближний к передней стенке. Там выхлоп вентилятора перекрывает пластиковый короб, на котором размещается беспроводная зарядка в корпусе версии PRO;
• В нижней крышке сделаем отверстия максимального размера, при этом надо учесть, что нижняя крышка несет нагрузку, и её жесткость надо бы постараться сохранить; 
• Максимально расширим площадь выходных отверстий верхней крышки; 
• Удалим всю перфорацию на входе и на выходе. Так как корпус имеет отдельную раму, жесткость пострадает несильно;
• Поскольку с завода присутствует шумо- и вибро изоляция, то выявим, какие еще проблемные места есть и обработаем их шумкой;
• После доработки измерим площади входных и выходных отверстий, прикинем, хватит ли производительности вентиляторов, или же нужно купить другие, более производительные.  

Доработкой будем заниматься во второй части статьи. Там уже будут картинки, и будет повеселее. 

Спасибо.