45k 程式編譯/build/compile Linux 機 - 3C

本文 Web 版：https://bit.ly/3g6VXjD

https://i.imgur.com/V57niKn.jpg

# 背景

需求：程式編譯，主要編譯 Yocto（低配版 Build Code Server）
預算：4.5 萬

# 零件挑選

## 中央處理器（CPU）

挑選 CPU 有幾個重點，依優先順序分別為：
售價（預算）、效能、功耗（耗電量、廢熱量）、C/P 值。

OpenBenchmarking 上搜集了各型號 CPU 的 Linux Kernel 編譯時間
https://openbenchmarking.org/test/pts/build-linux-kernel ，
可用以評估各型 CPU 多核心編譯的效能：

https://i.imgur.com/AODEvME.png

伺服器版的 CPU 太貴，直接跳過。
AMD Ryzen™ 9 5950X
AMD Ryzen™ 9 3950X
Intel® Core™ i9-10980XE
這三顆 CPU 是目前家用主機的頂規。

Intel 這顆效能表現與 AMD 這二顆相伯仲，但功耗高很多，所以先剔除。
再來因為 5950X 和 3950X 這二顆都缺貨，也只能放棄。
繼續往下的選擇中，AMD Ryzen™ 9 5900X 效能相差不大，有貨，
且 C/P 值比 5950X、3950X 都高很多，因此沒有什麼懸念，就選它了。

## 主機板

相容 AMD Ryzen™ 9 5900X AM4 規格且有現貨的晶片組有
B450、X470、A520、B550 和 X570。
符合目前需求的最便宜選擇是 B450，但可惜目前 Mini-ITX 的版本缺貨，
只能往更高階看。因為想保留未來插高階顯示卡和 PCIe 4.0 SSD 的空間，
所以從 B550 和 X570 之間選了比較便宜的 B550。

https://i.imgur.com/TIT7R1F.png

https://i.imgur.com/1pFsFQp.png

## 記憶體

依照過去編譯 AOSP 的經驗，編譯所需的記憶體大小，
約略是 CPU 執行緒數多少條，記憶體就要多少 GB。
除此之外，我也先在舊的電腦上，參考這個網頁
https://www.linuxatemyram.com/ ，
分別在掛上 Swap 和卸載 Swap 的情形下實際編譯 Yocto 專案，
來比較記憶體的使用狀況。

測試機器：

- Intel® Core™ i7-8700K (6 核、12 緒)

```
$ lscpu
Architecture: x86_64
CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit
Byte Order: Little Endian
CPU(s): 12
On-line CPU(s) list: 0-11
Thread(s) per core: 2
Core(s) per socket: 6
Socket(s): 1
...
```

- 記憶體 16 GB

```
$ free
total used free shared buff/cache
available
Mem: 16303912 1840356 13280940 873236 1182616
13286976
Swap: 2097148 0 2097148
```

1. 有掛載 Swap：
掛 Swap：

```
swapon -a
```

清記憶體：

```
sync; echo 3 | tee /proc/sys/vm/drop_caches
```

開始搜集記憶體使用狀況：

```
free -s 1 | tee memory-usage-log-swapon.txt
```

進行編譯。
完成後確認，編譯過程中最低可用記憶體剩餘量：

```
grep Mem memory-usage-log-swapon.txt | awk '{print $7}' | sort -n |
head -n 1
```

及最高 Swap 使用量：

```
grep Swap memory-usage-log-swapon.txt | awk '{print $3}' | sort -nr
| head -n 1
```

最低可用記憶體剩餘量為 5.46 GB，最高 Swap 使用量為 321.75 MB。因此在 12 緒
的 CPU 下編譯我的 Yocto 專案，搭配 16 GB 的記憶體是足夠的。本次編譯耗時
1:06:13.27。

2. 無掛載 Swap：
卸 Swap：

```
swapoff -a
```

清記憶體：

```
sync; echo 3 | tee /proc/sys/vm/drop_caches
```

開始搜集記憶體使用狀況：

```
free -s 1 | tee memory-usage-log-swapoff.txt
```

進行編譯。
完成後確認，編譯過程中最低可用記憶體剩餘量：

```
grep Mem memory-usage-log-swapoff.txt | awk '{print $7}' | sort -n
| head -n 1
```

最低可用記憶體剩餘量為 5.24 GB，與開頭的經驗，編譯中 1 條執行緒約需 1 GB
相符。本次編譯耗時 1:06:10.88。

AMD Ryzen™ 9 5900X AM4 是 12 核 24 緒，因此 32 GB 的記憶體應足夠使用。
同樣大小的記憶體也有價差，時脈、CL 值、會不會發光、品牌等都有影響。
我買了 DDR4-3600 CL18，其實應該選 DDR4-3200 CL16 的就好，
因為二者效能差不多，但 DDR4-3600 CL18 的價格高了近 20%。這邊預算沒有控制好。

## 固態硬碟（SSD）

儲存空間大一點比較方便，目前有貨的最大大小為 2 TB，
WD_BLACK™ SN750 太貴，就挑了使用國產控制器（群聯）一樣五年保的
Pioneer APS-SE20Q。

## 顯示卡

基本上這臺電腦除了安裝 OS 以外都不會接螢幕，因此低階的即可。
但仍希望起碼能推動 4K 的螢幕看影片，所以挑了 GeForce GT 1030。

## 機殼

目前使用的 SilverStone SG09 搭配貓頭鷹塔散，機殼尺寸和散熱效果都讓我很滿意。
因為小機殼輕巧的特性，這次鎖定 Mini-ITX 的機殼。
小機殼內部比較擁擠，裝高度發熱的元件要特別注意通風、散熱。
參考了一些在 YouTube 上看到的機殼：

https://i.imgur.com/V1AvwxZ.png

發現符合我期待的散熱方式及電源位置的只有 NZXT H210，所以就選了它。

https://i.imgur.com/SmRjUdH.png

挑選小型的機殼時，除了要注意 CPU 散熱器的高度外，
還要看散熱器的體積對機殼內通風的影響。

H210 的內部配置有一些亮點：

1. 前進氣風扇的尺寸比後出風風扇的大，因此很容易可以達到機殼內正壓的配置。
2. 風流設計看起來很合理，前方進風後方出風，中間會吹到 CPU、顯示卡和電源。
3. 有附防塵濾網。
4. 電源下置且有獨立空間。
5. 可使用 ATX (PS/2) 標準的電源。
6. 電源直接貼在背板，電源線可以直接接到電源上，不需要透過機殼自帶的電源延長線

像這種小型的機殼，因為顯卡離機殼底部很近，因此還要注意，若機殼下方會裝風扇，
其風向應與顯卡風扇的風向一致。
不是所有顯卡的風扇都是往晶片方向吹的，也有反著吹的：

https://i.imgur.com/ENmoSOh.png

補充說明，我會避免選擇將電源供應器定位為主要排風元件的機殼（如後上置型的）。
因為電源供應器很怕熱，長期在較熱環境中工作的電源供應器，除了壽命比較短之外，
也很危險
（可參見全漢官網說明 https://www.fsp-group.com/tw/knowledge-prd-4.html ）。
機殼內有獨立空間可放置電源供應器是最理想的，這樣電源供應器就不會與 CPU、
顯示卡等高發熱元件混在同一空間內。

## CPU 散熱器

散熱器的選擇實在太多了，所以我直接在以安靜著稱的貓頭鷹裡挑。
因為希望能與機殼設計的水平風流相配合，所以只看塔式散熱器。
5900X 蠻熱的，需要散熱能力好一點的，
同時我又不喜歡記憶體完全被散熱器遮住看不到，所以挑了 Noctua NH-D15S

Mini-ITX 主板 + 記憶體 + NH-D15S 示意圖：

https://i.imgur.com/kzLSOdm.jpg

NZXT H210 + NH-D15S 示意圖：

https://i.imgur.com/c8eoCy4.jpg

## 電源供應器

電源供應器是耗材，它的供應瓦數是會衰減的。
預算許可的話，就把瓦數買到 CPU + 顯卡功耗的 2 倍，
這樣電源供應器在其他零件壞掉前應該都會是好的。
愛護地球，在能負擔的範圍內選轉換功率高一點的。
如果機殼支援 ATX 規格的電源供應器，那在電源供應器的選擇會比較多，也會比較便宜。

# 組裝

*開車就是要開手排才熱血，電腦就是要自己裝才有靈魂。*

開始前，先說明一個注意事項：
除了一些非通用特殊螺絲之外，一部電腦主機裡的螺絲有 3 種不同的螺絲牙，
這三種螺絲牙通常是，
最粗的（kb5）鎖風扇，
中等的（#6-32 UNC）鎖主機板、機殼、電源，
最細的（M3）鎖硬碟。
除此之外，也要注意螺絲頭，
有些適合用平頭、有些適合用寬頭、有些適合用手擰的等等。
詳請見維基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_case_screws 。

（各種螺絲外觀請見本文第一張圖）

全零件合照（這邊缺了 SSD 和 後置薄扇）：

https://i.imgur.com/noqRfzF.jpg

拿出工具盒，正式開始。

https://i.imgur.com/JyTsFsK.jpg

## 安裝電源供應器及機殼風扇

1. 把電源供應器裝進機殼後下方 https://i.imgur.com/kWJR5BM.jpg
2. 將 2 顆 14" 進風扇裝進機殼前方 https://i.imgur.com/qyAUenL.jpg

**Update**

之後為防落塵，上方出風口用黑色不織布封住：

https://i.imgur.com/NuXGxmq.jpg

https://i.imgur.com/cuCt04N.jpg

https://i.imgur.com/a2CILfM.jpg

另購了貓頭鷹 NF-A12x15 薄扇 1 個裝在機殼後方出風。

https://i.imgur.com/QALitqZ.jpg

https://i.imgur.com/Q2i9GDa.jpg

https://i.imgur.com/cPrBIWS.jpg

**Update 2**

實測後發現 NF-A12x15 對降低峰值溫度沒什麼效果，同時產生了低頻的共鳴噪音，所以
後來又把它拆掉了。

## 安裝 CPU

1. 首先核對 CPU 安裝方向的標示 https://i.imgur.com/wniTpbF.jpg
2. 拉起 CPU 固定桿並輕輕放下 CPU https://i.imgur.com/fpWspuv.jpg
3. 放下固定桿，確定 CPU 有被夾緊 https://i.imgur.com/Cs3BaYr.jpg

## 安裝 NVMe SSD

補拍 SSD 照片 https://i.imgur.com/d2c6lcZ.jpg

B550 不是所有 NVMe 插槽都是 PCIe 4.0，所以要注意一下。
不過因為買的是 PCIe 3.0 的 SSD，所以也沒差。

1. 從腳位判斷安裝方向 https://i.imgur.com/iGk6i0b.jpg
2. 斜斜地插入 SSD https://i.imgur.com/VA4LrZ2.jpg
3. 用六角套筒卸下主機板上的固定用螺母柱 https://i.imgur.com/MIggsjq.jpg
4. 將 SSD 壓平，並用螺母柱加以固定 https://i.imgur.com/36v2f2D.jpg
5. 撕開 SSD 散熱片的背膠 https://i.imgur.com/pquCe1s.jpg
6. 將 SSD 散熱片放至定位，並鎖上螺絲固定
https://i.imgur.com/M0cERWr.jpg
https://i.imgur.com/uCk4EC0.jpg

## 安裝記憶體

1. 扳開記憶體插槽二側的卡榫 https://i.imgur.com/fRXAeUp.jpg
2. 確認記憶體插銷缺口位置 https://i.imgur.com/ZPouk0c.jpg
3. 垂直壓下記憶體直到二側卡榫卡緊記憶體 https://i.imgur.com/EqZckiM.jpg

## 安裝 CPU 散熱器

1. 卸下原廠散熱器基座 https://i.imgur.com/0FkfuLc.jpg
2. 留下散熱器加固背板
https://i.imgur.com/t3TfpVX.jpg
https://i.imgur.com/B4wl5iY.jpg
3. 比對散熱器方向 https://i.imgur.com/cAOcx1C.jpg
4. 安裝散熱器基座
5. 點散熱膏。於 CPU 中心點上一球直徑約 0.5 cm 的量。
https://i.imgur.com/UHkGIjJ.jpg
6. 鎖上散熱鰭片 https://i.imgur.com/fnaYelT.jpg
7. 鎖緊散熱鰭片後，從與 CPU 的接縫處檢查散熱膏是否適量。
應該要稍微有一點散熱膏被壓出來，但量不要多到會沾到主機板。
https://i.imgur.com/1J9u7wz.jpg
8. 調整散熱器風扇方向 https://i.imgur.com/rJBSN82.jpg
9. 接上 CPU 散熱風扇電源 https://i.imgur.com/a2kVMx5.jpg

完成。

可以看到 NH-D15s 給記憶體相當大的空間：

https://i.imgur.com/WdEr3rA.jpg

https://i.imgur.com/4JICywW.jpg

散熱鰭片的長、寬沒有超出主機板：

https://i.imgur.com/reOY6Vf.jpg

## 安裝主機板

準備放主機板進機殼時，才發現散熱鰭片會卡到這款機殼後面和上面的風扇，
只好把它們拆掉。

https://i.imgur.com/5xa5kBJ.jpg

https://i.imgur.com/OHmiEsO.jpg

1. 接上 CPU 電源
2. 將主機板放至定位，以螺絲固定
https://i.imgur.com/PGZp45G.jpg
左上角的螺絲孔被 CPU 散熱鰭片擋住鎖不到，
要能鎖到的話，就要先裝主機板再裝鰭片。
但因為先鎖主板再裝鰭片會不能檢查散熱膏的量，
加上這張主板背面有金屬框加固應該夠堅固，所以就不重做了。
3. 接上其他各種電源 https://i.imgur.com/87pdapT.jpg

## 安裝顯示卡

低階顯卡不用額外接電源，直接插到對應的槽並鎖上機殼背板就好。

https://i.imgur.com/uWxyhop.jpg

## 理線

理線是一個耗時也不見得做得好的工作，建議動手前先參考別人的做法。
對外觀講究的話，可以另外購買高顏值的訂製線。
網路上搜尋「機殼型號」 + 「Cable Management」就可以看到很多範例。

https://i.imgur.com/v2bdCbH.jpg

https://i.imgur.com/HfgScC2.jpg

## 完成

最後蓋上機殼側板，就完成啦！

https://i.imgur.com/6kqLXHM.jpg

# 驗收

## CPU 效能

相同專案在新電腦的編譯時間約為 35 分鐘，
在上面列的 i7-8700K 舊電腦約為 66 分鐘。
CPU 執行緒數加倍，時間約減半，算是符合預期。

## 記憶體用量

編譯過程中，這臺 24 緒的電腦可用記憶體高達 20 GB 左右，也就是說編譯過程中，
有用到的記憶體約 12 GB。但在舊電腦 12 緒的 CPU 上編譯也是只用了 12 GB 左右。
這個結果說明了執行緒數目和記憶體用量成比是錯誤的假設 ^___^"

## CPU 溫度

環境溫度 28 °C、空調

https://i.imgur.com/jjJ7n56.jpg

1. 後、上出風風扇都沒裝
待機：約 33 °C
峰值：80.4 °C
2. 後出風風扇沒裝、上方出風口封起
待機：約 33 °C
峰值：81.9 °C
https://i.imgur.com/oNXekMf.png
3. 後出風風扇 NF-A12x15 、上方出風口封起
待機：約 33 °C
峰值：81.9 °C
https://i.imgur.com/WJBfGxc.png

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可以頂天立地，也可以狡詐陰險，
可以當個誠實小郎君，也可以嘴裡沒有半句實話；
但是一定不能飄，飄起來的人就是自己騙自己。

柳岸花又明《我真沒想重生啊》

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