高性能HTPC打造详解

  长期以来,H T P C似乎只要能安静、流畅地播放高清电影就可以满足人们的需求。然而随着大尺寸平板电视的降价,50英寸及以上的全高清电视已逐渐走进普通家庭。显然如果能利用H T P C在这类平板电视上运行大型3D游戏,将带给玩家更加精彩的游戏体验。不过这也意味着如采用集成显示核心的H T PC将无法满足人们的游戏需求,那么怎样才能打造出一台性能强、体积小、噪音低,要求苛刻的高性能H T P C呢?接下来就请大家随笔者一起通过实际组装、改造进行解答。

  配件选择很重要

  对于要求如此苛刻的HTPC,配件的选择可谓极其重要,走错一步全盘皆输。首先需要确定的是机箱,就如一部车的设计从外形开始。

  笔者在调查了10余款Micro ATXHTPC机箱后,最终锁定了Antec(安钛克)NSK1480。这款机箱采用半高设计、标准Micro ATX规格,有三个8cm风扇位、四个半高PCI位、一个5.25英寸光驱位、二个硬盘位(带减震架,可降低硬盘噪音),可组建RAID0/1磁盘阵列。而令笔者最心动的是它标配的电源功率高达350W,并通过了80 PLUS银牌认证,为采用功耗较大的处理器与显卡打下了基础。同时,该机箱尺寸仅为390mm×410mm×120mm,外观漂亮,看起来就像一台蓝光影碟机。

  主板方面,笔者则选用了采用P55芯片组的华硕MAXIMUS Ⅲ GENE主板。原因在于它采用小板设计,非常适合与Micro ATX机箱搭配,同时它还属于华硕玩家国度系列,具备较好的做工用料,采用了10相供电设计与全日系固态电容,能适应HTPC这种先天散热条件并不好的环境。同时,它采用的P55芯片组也为使用LGA 1156 Core i5/i7高性能处理器创造了条件。此外,它还拥有两根PCI-E x16插槽,可组建CrossFireX或SLI并联显示系统。

  CPU、内存和硬盘的选择相对简单,笔者采用的Core i7 870是LGA 1156处理器中性能最强的产品,与Core i7 Extreme 965不相上下,同时其TDP也由LGA 1366处理器的130W降至95W。不过需要提及的是,Core i7 870目前在DIY市场上销售的并不多,不少用户都是从网上购买ES版产品,因此收到货后,玩家应马上使用如OCCT、Hyper Pi等软件测试其稳定性。笔者建议没有经验的玩家选择正式版CPU,如Core i5 750。内存上,笔者选择了两根单根容量为2GB的金邦黑龙DDR3 1333,选择它的最大原因是该内存通过了DBT动态高温老化测试。这意味着内存在出厂前必须在老化炉中50℃~60℃的高温下,通过3~6小时的稳定性测试,因此内存在恶劣环境下的工作稳定性可以得到保证。硬盘方面,由于之前选择的AntecNSK1480机箱有两个硬盘位,因此笔者特意购买了两块希捷7200.12 1TB 硬盘组建RAID 0磁盘阵列,以获得更好的磁盘性能。

  接下来的重点就是挑选显卡,由于机箱只提供了半高扩展卡位,因此我们只能采用半高板型设计的显卡。而现在采用这种板型设计的显卡主要是GeForce GT 220、Radeon HD 5450两类。虽然它们的发热量小、噪音低,但从微型计算机评测室3月下刊对两款显卡的测试来看,其性能却不能让人满意,两款显卡在1280×1024分辨率、中等画质下都无法保证流畅运行。因此经过笔者的苦苦搜寻,最终选定了影驰9600GT刀锋版。它虽然是半高卡,但与普通GeForce9600 GT规格相同,采用G94核心、拥有64个流处理器、256bit/512MB显存,游戏性能可以得到保证。唯一值得担心的是它的噪音—由于其风扇直径过小,因此如要产生较大的风量、保证显卡稳定工作,那么它就只能依靠高达12000rpm的转速。

  到这里,一台电脑主机所必须的东西基本都齐了,但这仅仅是个开始。如果你有些DIY经验就一定会冒出一大堆疑虑—这台电脑就像是强行安装了V12发动机的QQ车,它当然可以跑到300码,不过要坐着舒服,并能长时间稳定地运转,显然还需要做更多的后期工作,并注意每个细节。在这之前,让我们先把这些配件组装起来,看看离目标还有多远。

  初步组装及噪音测试

  虽然开始前已经有了心理准备,但组装过程中一个接一个的问题还是令笔者喘不过气来。刚把主板固定在机箱上,笔者就几乎要放弃了。

  问题一:华硕MAXIMUS Ⅲ GENE主板的6个SATA接口采用水平放置,而且边缘距离机箱的硬盘仓挡板太近,根本无法插入SATA线。换主板?换机箱?还是在挡板上开个洞?伴随着近乎绝望的心情,笔者还是尽力去寻找最方便的解决办法,最后终于在SATA数据线上找到了突破。

  其实SATA线缆的接头有两种,一种是“一”型,一种是“L”型,其中“L”型接头有一个90度转折,宽度更窄,也许可以塞入那夹缝中。但经过尝试,笔者发现即使是“L”型接头也还是太厚,不过好在它是塑料做的,用美工刀将其削薄后终于安装到位了。安装步骤:1.将削薄后的SATA数据线插在主板上;2.再把主板安装到机箱上,SATA线另一端从主板和机箱中的缝隙里穿出。

  问题二:闯过了之前的难关,整个主机得以组装完毕。现在可以决定给CPU搭配怎样的散热器。经过测量发现,该机箱能够容纳下的散热器高度极限值为7.5cm(散热片与风扇的总高度),这意味着我们无法使用大型LGA 1156散热器。因此只能选择Intel附送的原装散热器。该散热器由Nidec(日本电产)生产,具备PWM温控功能,噪音也控制得不错。不过让笔者不放心的是,这款散热器能否在HTPC里承受Core i7 870的巨大发热量呢?这还需要接下来的进一步测试。

  问题三:装好CPU散热器,盖上机箱盖板,就可以开机评估噪音水平。让人失望的是,经过测试,笔者发现这台主机的原始噪音水平较大,更谈不上“零噪音”。通过图6 HTPC示意图,我们可以看看问题出在哪里。

  具体分析可知,F1~F3为机箱风扇(机箱原配,具备三档手动调速功能),为机箱内部提供空气循环(气流方向以浅箭头标出),F4为电源风扇,仅为电源散热,不影响机箱内的空气流通。它们都紧贴着通风口,噪音会不受阻碍地直接传播到机箱外。F5为显卡涡轮风扇,通过机箱盖板上的通风口抽取空气,当然,它产生的噪音也会由盖板通风口直接传播。另外,硬盘噪音会由旁边的C1通风口传播,由于C1靠近机箱前面板,所以硬盘噪音会显得更加明显。这样的电脑能提供的舒适度绝对称不上完美,这更不是花费上万元所应该换来的效果。好在笔者早已预料到这些问题,并做好了充分准备—一些便宜但品质精良的材料,以及一套精心设计的优化方案。

  降噪及散热优化

  为了令这台并不安静的HTPC变得鸦雀无声,笔者综合了之前的分析得到了如下需求:尽可能降低风扇转速,并做尽可能多的隔音处理,减少通风口的数量,同时保证散热效果。

  为此笔者准备了如下材料:

  改造准备材料一览表

  三洋8015双滚珠轴承PWM风扇×2(2000rpm~4000rpm)

  日本电产6 cm液压轴承风扇×2(1800rpm)

  珊瑚海半高显卡散热片×1矽胶减震钉若干

  22Ω风扇减速线×1

  4Pin风扇分插线(一分二)×1

  3Pin风扇分插线(一分二)×1

  45℃温控开关×1

  汽车用5mm背胶隔音棉1m25mm透气海绵

  束线带若干

  利用这些材料,我们能干些什么呢?

  铺设隔音棉

  首先我们用到了5mm隔音棉。毫无疑问,如果将机箱内全部铺上隔音棉的话,其静音效果将得到有效提升。

  显卡散热器改造

  前文提到,影驰的这款9600GT刀锋版采用的涡轮风扇转速高达12000rpm,当GPU满载时噪音较大。为了解决这个问题,笔者只得自己DIY一个显卡散热器。

  显卡散热器结构看似简单,但制作前需要考虑很多细节问题:选择怎样的散热片?用多大的风扇?用几个风扇?用什么转速的风扇?如何固定风扇?

  散热片的选择比较简单,或者说根本没有选择,珊瑚海散热片是笔者所能找到的唯一一款半高显卡散热片,采用铝合金材质,具备不错的做工。为了确定风扇尺寸,我们先测量了显卡附近的空间,发现最大只能容纳高度6.5cm的风扇,所以8cm规格风扇虽然风量更大,但无法采用。然后进一步确定散热片的尺寸,发现它可并排摆下两个6cm风扇,因此笔者决定采用两个6cm的日本电产低转速风扇。该风扇在全速运行时的噪音非常低,而且它还提供了风扇变压功能,GPU温度低时可自动降压以降低风扇转速。得益于此,即使安装两个风扇也不用担心噪音过大。需要注意的是,显卡上只有一个3Pin风扇接口,因此笔者还额外购买了一条3Pin风扇分插线。安装上由于散热片没有设置螺丝孔,笔者在尝试了多种方法后,最后选择用束线带把风扇固定在散热片上,并在之间填充了隔音棉以起到减震效果。

  优化风扇系统和风道之前为了追求静音,笔者已经封堵了很多通风口,这样就无法保证散热效果。而如此高性能的电脑散热又显得极为重要,为了解决这种矛盾,笔者对风扇系统和风道进行了如图14所示的调整:

  同时,在新的风扇系统中,F2仍然采用机箱原配的ANTEC风扇,它被调到最低档转速,保证机箱内的持续通风。F1和F3做了较大改动,换用了三洋8015PWM风扇,它们被并联在一起,并加装了一个45℃温控开关(图16)和22Ω风扇减速线,这样它们的转速就从2000rpm~4000rpm降低至1500rpm~2300rpm,噪音大幅下降,且仅当机箱内温度高于45℃时F1和F3才会启动。也就是说,如果不玩游戏或进行视频转码之类的高负荷应用,机箱上仅有F2和F4两个风扇在工作,它们的噪音都非常小,而且远离机箱前面板,在半米之外很难察觉。机箱内部的F0、F5、F6和硬盘的噪音都会被隔音棉所吸收,这样就形成了一个低噪音HTPC系统。

  安装减震钉

  不过笔者还不满意,相信大家有这样的体验,如果把耳朵贴到机箱上,你会发现它在嗡嗡作响—机箱风扇的震动传给了机箱,并将其变为了一个噪音源。解决方法很简单,把电源风扇、机箱风扇固定螺丝换成矽胶减震钉就行了。这里要特别注意,要选择拉杆很长的减震钉,一般的短钉根本无法在如此小的机箱内完成安装。

  必不可少的软调节

  到现在为止,“体力活”总算全部完成了。但一个被隔音棉包裹着、装着Core i7 870和GeForce 9600 GT、只有一个通风口的HTPC真的能安静稳定地运行么?事实上,经过初步的测试,笔者发现CPU满载温度接近了90℃,这显然不能让人放心。另外F1和F3位置的风扇也显得不太安静。在整个系统已经完成的情况下,要想解决这两个问题,就只能从软件入手。

  通过CPU-Z监控,笔者发现Corei7 870具备Intel Turbo Boost技术,在满载状态下会自动超频。由于该HTPC仅使用了原装散热器,显然无法应付Turbo Boost的高频状态,所以必须在华硕MAXIMUS Ⅲ GENE主板BIOS中找到相关选项并进行关闭。但这还不够,关闭Turbo Boost后CPU温度仍没有低于80℃,这时最有效的方法就是给CPU降压。在BIOS中将CPU电压降低0.1V后,CPU的满载工作温度终于控制到77℃。

  当然,在一般应用下我们都希望电脑温度能更低,这时华硕MAXIMUS Ⅲ GENE主板附带的EPU-6 Engine能耗管理软件就派上了大用场,它有5种性能模式:自动、火箭、飞机、汽车、行走。它们很形象,默认情况下,火箭模式会有略微超频,飞机是标准模式,汽车模式能开启CPU的自动降频功能并同时降压,行走模式会进行一定程度的降频,而自动模式下该软件会根据系统负载自动变换模式。笔者在使用时将它调节到了更加智能的自动模式,系统在进行上网、文字办公等普通应用时都会被切换到行走模式,只有在进行高清播放、游戏的时候才会启动飞机或火箭模式,而在行走模式下CPU温度仅仅为40℃左右。

  此外,MAXIMUS Ⅲ GENE还提供了一个非常有用的软件:FanXpert,它可以精确控制风扇转速,自定义“转速/温度”曲线。利用它,笔者把F0、F1和F3位置的风扇提速温度设定得尽可能高,这样当CPU不是很热时它们都会处于最低转速,以保持最低噪音。

  经过这么一大串折腾,最后电脑的静音效果终于到达了预期。在日间,很难听到任何声音;在静夜里,没有扰人的硬盘寻道音,仅有轻微的风声从通风口传出,如果距离机箱半米以上甚至都无法察觉。在玩游戏时,温度升高令F1和F3自动开启,这时噪音会稍稍增加,但也仅仅是普通电脑待机时的噪音水平而已。当游戏结束后,所有风扇转速会渐渐降至最低,F1和F3也会自动停转,恢复到最低噪音水平。

  功耗、温度与性能测试

  通过测试,笔者发现这台HTPC在OCCT电源负载测试的最高满载功耗仅为231W,原配的350W电源可谓绰绰有余。温度测试上,CPU温度没有超过80℃,距离100℃的安全临界还有很多冗余。GPU的表现则更好,改造了散热器后,不仅噪音有大幅下降,温度也比原装散热器低了8℃。

  而从性能测试结果可以看到,该平台的综合性能表现很优秀,PCMark Vantage系统性能近万分的表现已超过不少台式机电脑。而RAID 0磁盘阵列的峰值内部读取速度达到了201.28MB/s,系统反应速度以及程序载入时间明显加快。当然,最让人关心的游戏性能也没有让人失望,除了《孤岛危机》和《晴空》这样的硬件杀手外,在大部分大型3D游戏里,这款HTPC都可以以高于30fps的帧速在全高清分辨率、高画质下流畅运行,基本达到了笔者搭建这台HTPC的主要目的。

  写在最后的话

  整整两周时间,大量的调查工作、绞尽脑汁地设计改造方案并做尽可能多的测试,尽管过程并不轻松,但笔者得到了满意的结果,对于DIYer来说这就是最好的回报。当然,没有任何东西是完美无缺的,比如文中的三洋8015风扇,它采用的是双滚珠轴承设计,虽然寿命长,但静音效果不如液压轴承风扇,有进一步优化的余地。另外笔者也没赶上GeForce GT 240的发售,40nm工艺显然能进一步降低显卡的发热量。现在随着Intel 32nm CPU的推出,打造小型高性能静音电脑将变得更加简单,这也将成为DIY的新趋势。总体来说,技术和产品都已经渐渐成熟,只要你乐意,文中的一些思路或方法一定能帮助你打造自己的高性能静音HTPC,让数字生活变得更加舒适和精彩。
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