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Mini-PC mit Kabini

Garbage 30.12.2014 16150 11
Der AMD Athlon 5350 ist der derzeit stärkste Prozessor für die noch recht junge AM1-Plattform. Dabei ist der auch unter dem Namen "Kabini" bekannte Prozessor, der eigentlich ein SoC (System on a Chip) ist, schon deutlich älter und wurde bereits im April 2013 vorgestellt. Ursprünglich nur im BGA-Package erhältlich, wurden zur Computex 2013 auch einige passende Platinen gezeigt, die aber meist nicht über den Demo-Status hinauskamen und dementsprechend gar nicht oder erst sehr spät auf den Markt gebracht wurden. Nichtsdestotrotz haben wir ein ASRock AM1H-ITX in ein Supermicro CSE-101i gezwängt, um einen Mini-PC daraus zu basteln. Unsere Erfahrungen könnt ihr in folgendem Artikel lesen.

Links: AMD Athlon 5350 | ASRock AM1H-ITX | Supermicro CSE-101i

Mission Briefing



Die im März offiziell vorgestellte AM1-Plattform sollte Kabini nun zu einer etwas weiteren Verbreitung verhelfen, auch wenn bereits kurze Zeit später der leicht überarbeitete Nachfolger "Beema" angekündigt wurde. Mit Ausnahme des hinzugekommenen TrustZone-Prozessors, der auf einem ARM Cortex A5 basiert und Unterstützung von DDR3L-1866, bietet Beema jedoch keine zusätzlichen Funktionen. Ziel der Überarbeitung war vielmehr das Design zu optimieren, um die Leckströme zu verringern und einzelne Funktionsblöcke des SoC sparsamer zu gestalten. Der insgesamt niedrigere Energiebedarf ergibt gleichzeitig mehr Leistung pro Watt - genau darauf hat es AMD ja abgesehen.

Dass dies offenbar gelungen ist, zeigt sich beim aktuellen Beema-Topmodell A6-6310, der bei einer TDP von nur 15 Watt immerhin 4 Kerne bei einem Grundtakt von 1,8 GHz, mit Turbo sogar 2,4 GHz, und 128 Compute Cores (GCN 1.1) bei 800 MHz bietet. Bis man diese oder gar eine etwas stärkere Variante in sein AM1-Mainboard stecken kann, dürfte aber wohl noch einige Zeit vergehen, denn aktuell sind keine konkreten Pläne für Beema basierte AM1 Prozessoren bekannt.

Um zurück zum aktuell verfügbaren Athlon 5350 zu kommen, dieser weist folgende Spezifikationen auf:

  • 4 Jaguar-Kerne bei 2,05 GHz
  • 128 Compute Cores (GCN 1.1) bei 600 MHz
  • 64-bit-Speichercontroller für bis zu 2 DDR3-1600 Module
  • integrierter FCH (Fusion Controller Hub), für u.a. 2x SATA 6Gbps und 2x USB 3.0
  • TDP von 25 Watt

Für genauere Details bzgl. Kabini, sowie Leistungsvergleiche mit anderen Prozessoren sei eines der folgenden Reviews empfohlen:

  1. Computerbase (DE)
  2. Planet 3Dnow (DE)
  3. TweakPC (DE)
  4. AnandTech (EN) Teil 1 Teil 2
  5. Xbit-Labs (EN)
  6. Guru3D (EN)

Das Topmodell für AM1: ASRock AM1H-ITX



Die derzeit wohl interessanteste, aber auch teuerste Platine für die AM1-Plattform kommt eindeutig von ASRock und zwar in Form des AM1H-ITX. Ein kurzer Blick auf Geizhals verrät, dass man für dieses Modell ziemlich genau den doppelten Preis gegenüber dem Großteil der anderen AM1-Mainboards einplanen muss. Dies erscheint auf den ersten Blick viel und wirft zwangsläufig die Frage auf, ob denn so ein großer Preisunterschied auch tatsächlich gerechtfertigt ist. Um schon einmal vorzugreifen: Ja, er ist es - mit kleinen Abstrichen.


Bei den I/O-Ports und Schnittstellen ist das Grundgerüst durch den Kabini-SoC vorgegeben, im Gegensatz zu den günstigeren Platinen, die oftmals nicht mehr bieten als im SoC integriert ist und dabei eher günstige HD Audio Codecs verwenden, versucht ASRock beim AM1H-ITX mehr aus den verfügbaren Ressourcen herauszuholen als die Konkurrenz.

So kommt etwa der Realtek ALC892 Codec zum Einsatz, der zwar im Vergleich zum auf "großen" Mainboards verwendeten ALC1150 oder ALC898 auch nur Mittelklasse ist, jedoch immer noch deutlich besser als die auf den anderen AM1-Platinen verwendeten ALC887 oder ALC662 Codecs. Als derzeit einziges AM1-Modell am Markt verfügt jenes von ASRock sowohl über die für analogen 7.1-Betrieb benötigten Buchsen als auch über einen optischen S/PDIF-Anschluss. Während wohl nur sehr wenige Nutzer ein analoges 7.1-System direkt über das Mainboard betreiben werden, ist S/PDIF für Besitzer älterer Verstärker, die noch keinen HDMI-Port besitzen, definitiv ein großer Pluspunkt.

Während der PCIe x4 Link wie bei etlichen anderen AM1-Mainboards als x16-Steckplatz ausgeführt ist, werden die weiteren vier einzelnen PCIe Leitungen folgendermaßen genutzt:

  1. Realtek RTL8111GR Gbit NIC
  2. Asmedia ASM1042A 2-Port USB 3.0 Controller
  3. Asmedia ASM1061 2-Port SATA 6Gbps Controller
  4. Mini-PCIe Slot (frei)

Der bekannte Realtek Ethernet-Controller wird auch auf etlichen anderen AM1-Platinen verbaut und ist nun wahrlich keine Besonderheit, will man jedoch mehr als die durch den Kabini SoC zur Verfügung gestellten Anschlüsse für SATA 6Gbps und USB 3.0 haben, wird die Auswahl plötzlich extrem klein. Neben dem AM1H-ITX sehr ähnlichen AM1B-ITX von ASRock, das ebenfalls je vier SATA- und USB 3.0-Ports bietet, gibt es lediglich das ASUS AM1M-A mit 4x USB 3.0, jedoch keinen zusätzlichen SATA-Controller. Wenn man dann vielleicht auch noch einen Mini-PCIe Steckplatz für ein WLAN-Modul möchte, bleibt am Ende nur noch das vergleichsweise teure AM1H-ITX übrig.

Soll bei diesem jedoch tatsächlich ein WLAN-Modul zum Einsatz kommen, stellt man leider schnell fest, dass ASRock in der I/O Blende zwar entsprechende Ausnehmungen für die Antennen vorgesehen hat und am Mainboard auch Montagelöcher für ein Blechteil zu deren Aufnahme vorhanden sind, jedoch genau dieser Blechteil ärgerlicherweise nicht mitgeliefert wird. Somit heißt es entweder selbst Hand anlegen, um an ein passendes Blech zu kommen oder alternative Möglichkeiten suchen (dazu später mehr).

Die vorhin genannten Ausstattungsmerkmale alleine würden jedoch noch lange nicht den doppelten Preis gegenüber den anderen Platinen rechtfertigen. Die wahre Besonderheit des AM1H-ITX ist die Option, das System entweder über den klassischen 24-poligen ATX oder über ein 19V DC-Netzteil zu betreiben. Gerade für Systeme mit einer sehr geringen Leistungsaufnahme sind herkömmliche ATX-Netzteile in den meisten Fällen total überdimensioniert, was sich insbesondere bei älteren und/oder billigeren Netzteilen in einem schlechteren Wirkungsgrad niederschlägt. Außerdem sieht die Situation bezüglich leiser und vor allem effizienter Netzteile bei kleineren Formfaktoren wie SFX, TFX oder Flex-ATX deutlich schlechter aus als bei den großen ATX Formaten, wo sich die Hersteller mit ständig neuen 80Plus-Rekorden zu übertrumpfen versuchen. Eine Lösung für dieses Problem sind die bekannten Pico-PSUs, welche ebenfalls mittels externem Netzteil betrieben werden und mittlerweile in Leistungsklassen bis zu 200 Watt erhältlich sind. Auch wenn sich deren Angebot und Verfügbarkeit schon etwas verbessert hat, sind diese nicht ganz so einfach zu bekommen wie herkömmliche Netzteile, die man bei den meisten Händlern kaufen kann.

ASRock liefert beim AM1H-ITX also quasi ein integriertes Pico-PSU mit, das eben direkt am Mainboard sitzt, und so benötigt man für den Betrieb lediglich ein 19V Netzteil mit passendem Stecker und mindestens 65 Watt. Für die Versorgung von zwei Festplatten oder SSDs wird ein SATA-Kabel mitgeliefert, welches direkt auf der Platine angesteckt wird. Will man jedoch wirklich alle Möglichkeiten des AM1H-ITX ausschöpfen, insbesondere wenn eine Grafikkarte verwendet werden soll, kommt man um den Einsatz eines größeren Netzteils mit Speisung über den ATX-Stecker nicht herum.

ASRock AM1H-ITX - Möglichkeiten bei der Stromversorgung
Das ASRock AM1H-ITX bietet die Stromversorgung über den klassischen 24-pin ATX-Stecker oder über ein 19V DC-Netzteil an.


In Hinblick auf die generell bessere Ausstattung und das semi-integrierte Netzteil ist der Aufpreis gegenüber den anderen AM1-Platinen, der im Bereich von etwa 20-25 Euro liegt, also keineswegs übertrieben und durchaus gerechtfertigt. Zum Vergleich: Selbst die schwächsten Pico-PSUs sind nur selten unter 30 Euro zu bekommen, wobei durch die schlechte Verfügbarkeit bei örtlichen Händlern meist auch noch Versandkosten einberechnet werden müssen.

So großzügig sich ASRock bei der Ausstattung des AM1H-ITX auch zeigt, fühlt man sich im BIOS teilweise an längst vergangene Zeiten erinnert – zumindest wenn man Version 1.00 vorinstalliert hat. Weniger bei der Optik, denn es wird das bekannte und gut bedienbare UEFI-BIOS verwendet, das in dieser Form nun schon seit über zwei Jahren zum Einsatz kommt. Auch die Optionen zur automatischen Lüftersteuerung sind exzellent und erlauben, neben den üblichen vordefinierten Profilen, auch das Erstellen von benutzerspezifischen Kurven für alle drei Lüfteranschlüsse (2x 4-pin PWM, 1x 3-pin). In der ursprünglichen BIOS-Revision leistet(e) sich ASRock leider einen absolut unverständlichen Totalausfall im Bereich Übertakten/Undervolten des Prozessors, denn diese Optionen sind schlicht und einfach nicht vorhanden. Nach rund einem halben Jahr hatte man aber wohl ein Einsehen und seit Ende September ist nun mit der BIOS-Version 1.20 auch dieser Kritikpunkt ausgemerzt und das BIOS entspricht nun dem ansonsten exzellenten Gesamtpaket.


Zumindest mit dem externen 100W-Netzteil stellt sich das Thema Over- und Underclocking bei unserem Sample jedoch nicht ganz so einfach dar wie gedacht, denn selbst minimale Änderungen in die eine oder andere Richtung führen schnell dazu, dass sich das System da und dort nicht immer ganz rund anfühlt, ohne aber gleich Abstürze zu produzieren. Eventuell sieht die Sache mit einem ATX-Netzteil besser aus, ein solches lässt sich aber in wirklich kompakten Gehäusen leider nicht betreiben.

Super-kompakt: Supermicro CSE-101i



Auf der Suche nach einem sehr kompakten ITX-Gehäuse fiel die Wahl auf das Supermicro CSE-101i, das wir eher zufällig entdeckt haben. Mit 195x195x68 mm ist es nur wenig größer als das ITX-Mainboard selbst, dazu noch ein durchaus attraktiver Preis von etwa 55 Euro und die von Supermicro erwartete Qualität ließen uns den Versuch wagen, das Gehäuse praktisch blind - also ohne Reviews - zu bestellen.


Zugegeben, die Plastikfront könnte ein etwas hübscheres Aussehen vertragen und USB 3.0-Anschlüsse an ebendieser wären auch ein nettes Ausstattungsmerkmal. Davon abgesehen bekommt man hier aber tatsächlich gute Qualität geliefert, speziell die Verarbeitung des CSE-101i bietet nämlich wirklich keinen Anlass für Kritik: keine scharfen Kanten an den Metallteilen, eine ansprechende Haptik der äußeren Beschichtung und eine Materialstärke, die nicht an eine Getränkedose erinnert – genau so hatten wir uns das von Supermicro erwartet.

Zum Lieferumfang gehört zusätzlich noch ein in der Seite vorinstallierter 60x60x15mm PWM-Lüfter von Nidec Servo, die vorbereitete Verkabelung für ein optional erhältliches 60W- oder 80W-Platinennetzteil von Supermicro, welches im Gehäuse befestigt werden kann, sowie zwei Montagebügel zur sicheren Befestigung an Tischen, Kästen, Mauern, usw - daran lässt sich auch gut der Einsatzort für diese Gehäuse erkennen. Leider wurde auch der vorhin erwähnte Lüfter entsprechend gewählt, denn obwohl dieser erfreulicherweise über PWM reguliert werden kann, ist sein Betriebsgeräusch für HTPCs oder Desktops zu laut. Selbst bei der geringsten möglichen Drehzahl von etwa 2500 rpm ist der Lüfter deutlich hörbar, wobei es je nach Anwendungsfall noch zu verschmerzen wäre, wenn es sich lediglich um ein Luftrauschen handeln würde. Tatsächlich war es zumindest bei diesem Lüfter ein klägliches und nervtötendes Jaulen. Ein Tausch des Lüfters muss also in den Anschaffungskosten einkalkuliert werden.
Ebenfalls schade: Im Lieferumfang sind keine Gummifüße enthalten, die eine Übertragung etwaiger Vibrationen und damit lästiger Geräusche zwar vielleicht nicht immer verhindern können, oftmals aber zumindest dämpfen.

Zusammenbau



Wie bei kleinen Gehäusen oftmals der Fall, kam ich auch hier nicht um so manche Improvisation herum, um alle Komponenten wie gewünscht unterbringen zu können:

WLAN

Wenn schon ein mini-PCIe Steckplatz für eine WLAN-Karte vorhanden ist, sollte dieser auch verwendet werden. Von einem defekten ASRock Z87E-ITX konnte ich für diesen Zweck ein 802.11ac Modul von Broadcom mit den dazupassenden Antennen entnehmen, jedoch ist der Blechteil für die Antennenbefestigung bei diesem Mainboard ein anderer, so dass er für das AM1H-ITX leider nicht in Frage kommt.
Glücklicherweise hat das CSE-101i an der Rückseite zwei Löcher, von denen eines angesichts des exakt passenden Durchmessers wohl genau für diesen Zweck vorgesehen ist, während das zweite Loch von der entfernten Anschlussbuchse für das Platinennetzteil von Supermicro kommt und vom Durchmesser her eine Spur größer ist. Diese Kleinigkeit lässt sich jedoch mit einer passenden Beilagscheibe recht einfach lösen oder aber mit präziser Platzierung auch ohne.


CPU-Kühlung und Gehäusebelüftung

Das nächste Problem betraf den Boxed-Kühler des Athlon 5350, der zwar nicht sonderlich groß, aber für die sparsamen Kabini Prozessoren mehr als ausreichend und bis etwa 2000rpm auch aus sehr kurzer Entfernung praktisch unhörbar ist. Aus diesem Grund, und auch weil es praktisch keine alternativen Kühler für AM1 gibt, sollte also der mitgelieferte Kühler zum Einsatz kommen.

Soweit der Plan, der jedoch von einer Querstrebe durchkreuzt wurde, die sich zwar entfernen lässt, jedoch benötigt wird wenn ein(e) 2,5“ Zoll Festplatte/SSD verwendet werden soll. Es spießt sich dabei zwar nur um wenige Millimeter, jedoch ist der Lüfter am Boxed Kühler mit 17,7mm um eine Spur zu hoch, um eine Montage dieser Strebe zu ermöglichen.

Als ideale Lösung für dieses Problem sollte sich jedoch ein 100x100x12 mm Lüfter erweisen, der noch von einem Scythe Shuriken übrig war und mit einem Drehzahlbereich von 650-2200 rpm für praktisch alle Szenarien ausreichend sein sollte. Eine Schraube ist dabei ausreichend um den Lüfter am Kühlkörper zu befestigen und mehr ist angesichts des Größenunterschiedes auch nicht möglich.


Als Ersatz für den (zumindest für diesen Zweck) leider unbrauchbar lauten Gehäuselüfter von Nidec wurde ein 60x60x15mm Lüfter von Y.S.Tech verbaut, der mit einer maximalen Drehzahl von lediglich 2100rpm in jedem Szenario praktisch unhörbar bleibt. Es sollte übrigens wirklich ein 15mm oder vielleicht noch 20mm dicker Lüfter zum Einsatz kommen, da ein 60x60x25mm Lüfter wohl auf den meisten Mainboards mit Pins oder Anschlüssen kollidiert.

SSD und Festplatte

In das System sollte ein SSD im klassischen 2,5"-Format, sowie eine herkömmliche 2,5"-Festplatte kommen. Beide mit einer Bauhöhe von 9,5 mm, ging es sich leider nicht aus beide direkt übereinander zu platzieren, da sich ansonsten der Gehäusedeckel nicht mehr schließen ließ.

Da sich im SSD-Gehäuse aber bekanntlich nur eine relativ dünne Platine befindet, konnte dieses Problem dadurch gelöst werden, indem diese aus dem Gehäuse entfernt wurde. Um eine Abschirmung zu Festplatte und Gehäusedeckel zu erreichen, wurde die SSD-Platine zwischen zwei Lagen wärmeleitenden Gummis aus einem Scythe Quiet Drive gelegt und dieser Sandwich mit einem Streifen Klebeband in Position gehalten.


Abschließend noch eine Übersicht der von uns ausgewählten Komponenten:

  • ASRock AM1H-ITX – 52,50 Euro
  • AMD Athlon 5350 – 53,90 Euro
  • 4 GB ADATA XPG DDR3-1600 - 40 Euro
  • 64 GB ADATA XPG900 SSD - 40 Euro
  • 1 TB WD Blue Mobile (WD10JPVX) - 65 Euro
  • Broadcom 802.11ac Mini PCIe Adapter (von ASRock Z87E-ITX)
  • Scythe Slipstream Slim (120 mm)
  • Supermicro CSE-101i - 55 Euro
  • Cougar UA100 Pro – 100W-Netzteil - 40 Euro

Praxis



Wenn man an sehr schnelle Systeme gewöhnt ist, kann man durchaus bemerken, dass der Athlon 5350 selbst bei wenig anspruchsvollen Tätigkeiten und trotz SSD manchmal ein wenig länger benötigt. Dies gilt insbesondere bei Anwendungen, die lediglich einen Kern benutzten, was leider durchaus noch sehr häufig vorkommt. Trotzdem ist die Leistung für einen reinen HTPC ohne Anspruch auf aktuelle Spiele derzeit wohl für die meisten Szenarien leicht ausreichend. Ein 1080p mkv-Video mit h.264 Codec holt den Prozessor, bei Verwendung von MPC-HC oder VLC nur selten aus dem geringsten P-State mit 800 MHz, nur die GPU wechselt hier von 267 MHz in den höheren P-State mit 600 MHz.

Selbst bei länger andauernder, hoher GPU-Last, wie zum Beispiel durch unser hauseigenes GPUPI verursacht, laufen beide Lüfter bei lediglich 600-800 rpm, wenn im BIOS das Silent-Profil für die Lüftersteuerung ausgewählt wird. Wobei hier dazugesagt werden muss, dass die CPU-Temperatur laut Diode deutlich unter 60 °C liegt und damit einen gewissen Spielraum hat. Ein Gehäuselüfter sei an dieser Stelle dennoch ausdrücklich empfohlen, da sich trotz der geringen Abwärme der CPU die warme Luft im Gehäuse staut und sich dieses nach einiger Zeit dann doch deutlich spürbar erwärmt. Bereits ein sehr langsam drehender Lüfter ist hier mehr als ausreichend und effektiv genug, ohne dabei als störende Lärmquelle wahrgenommen zu werden.


Die fehlenden Gummifüße und die fehlende Entkoppelung der HDD machen sich in dieser Konfiguration ohne weiterer Maßnahmen leider doch leicht bemerkbar. Ein Satz Entkoppelungsfüße aus dem HiFi-Bereich schafft hier aber schnell und wirksam Abhilfe, wenn man sich nicht daran stört, dass der Platzbedarf in der Höhe dadurch ein wenig steigt. Ohne HDD sind wohl auch deutlich einfachere Filzaufkleber o.ä. ausreichend, um zu vermeiden, dass das Gehäuse komplett aufliegt.

Alternativen



Wer auf die höhere GPU-Leistung von Kabini keinen Wert legt, könnte auch mit Intels Bay Trail glücklich werden, wobei hier aber meist ein ATX-Netzteil (oder Pico-PSU) nötig wird. Wird hingegen mehr Leistung gewünscht, so lässt sich mit Hilfe von Thin-ITX-Mainboards sogar ein vollwertiger Haswell Quad-Core verbauen, ohne dabei mehr als ein entsprechend starkes externes Netzteil zu benötigen. Angesichts der äußerst beengten Platzverhältnisse wäre für ein solches Projekt jedoch ein S oder T Modell mit 65, 45 oder 35W sehr zu empfehlen, mit dem dann auch entsprechend kleine Kühler noch zurechtkommen können, ohne dabei wie ein Haarfön zu röhren.

Fazit



Mit dem ASRock AM1H-ITX und der entsprechender Auswahl der restlichen Komponenten lässt sich auch im Eigenbau ein kleiner und kompakter Rechner realisieren, der als Medien-PC und HTPC ohne Anspruch auf Spiele mehr als ausreichend ist. Das hier verwendete AM1H-ITX von ASRock stellt ohne Zweifel das Premium-Modell für die AM1-Plattform dar und wird den hohen Erwartungen durchaus gerecht.


Trotzdem müssen wir uns an dieser Stelle auch selbst die Frage stellen, ob wir ein solches Projekt auch dann durchgeführt hätten, wenn nicht etliche Komponenten entweder bereits vorhanden gewesen bzw. von Partnern zur Verfügung gestellt worden wären. Denn wirklich günstiger als mit einem von der Leistung her halbwegs vergleichbaren Barebone von Intel (NUC-Serie), Gigabyte (BRIX) oder Zotac (ZBOX) kommt man zugegebenermaßen leider nicht weg. So würde das hier gezeigte System bei einem Neukauf aller genannten Teile und den nicht explizit aufgelisteten Kleinteilen auf gut 400 Euro kommen. Dafür bekommt man ein etwas größeres Maß an Flexibilität in der Auswahl der Komponenten und den mehr oder weniger großen Stolz, das System komplett selbst zusammengestellt zu haben. Ob sich das auch ohne Kostenersparnis bei nicht unerheblichen Zeitaufwand für Kauf und Zusammenbau wirklich lohnt, muss letztendlich jeder für sich entscheiden.

Ein abschließender Dank geht an dieser Stelle an ASRock Europe und ADATA, die diesen Artikel freundlicherweise mit passender Hardware unterstützt haben.
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