قم بإنشاء مجموعة عالية الأداء مع 12 عقد NanoPi-Fire3 بأقل من 100 جنيه استرليني (550 جنيه استرليني ، بما في ذلك اثني عشر Fire3)

مجموعتي الأخيرة على Raspberry Pi 3 في العام الماضي الكثير من الاهتمام للجمهور ، لذلك أحاول أن أقوم بمشاريع مماثلة على أجهزة الكمبيوتر الأخرى الممتازة ذات اللوحة الواحدة الموجودة في السوق. أرسلني FriendlyARM من الصين بسخاء شديد 12 من أحدث لوحات ARM NanoPi-Fire3 64 بت ، كل منها يحتوي على ثمانية نواة ARM A53 SoC تعمل بسرعة 1.4 جيجاهرتز مع جيجابت إيثرنت.





حجم الكتلة 146.4 (عرض) × 151 (ح) × 216 مم (د) والوزن 1.67 كجم.

برنامج للتشغيل في كتلة؟

أو ... لماذا هو مطلوب ؟؟

غالبًا ما تُستخدم المجموعات في المهام كثيفة الموارد (البحث الطبي ، ونمذجة الطقس ، والذكاء الاصطناعي / التعلم العميق ، وتعدين العملات الرقمية) و / أو الخدمات عالية التوفر (تُستخدم العقد الزائدة في حالة تعطل الأجهزة). هذه المجموعة ، بالطبع ، بطيئة من وجهة نظر الحواسيب العملاقة الحديثة ، لكن النظام المحمول الصغير مثالي لتدريب أو تطوير البرمجيات الموزعة ، والتي يمكن بعد ذلك نقلها إلى أنظمة أكثر قوة.

أخطط لكتابة عدة مقالات لتقييم هذه المجموعة للتعدين والتعلم العميق.

يبدو Docker Swarm أو Kubernetes كخيارات رائعة لإدارة مجموعة ، على الرغم من أنني لم أجربها بعد.

NanoPi-Fire3 مقابل Raspberry Pi 3

NanoPi-Fire3 أكثر تقدمًا بكثير مقارنة بـ Raspberry Pi 3 من حيث الأداء ومن حيث الوظائف ، في شكل أصغر ، في نفس الوقت وبنفس السعر تقريبًا:

	NanoPi-Fire3	التوت بي 3 نموذج ب
شركة نفط الجنوب	ثماني النواة ARM A53 S5P6818 بسرعة 1.4 جيجا هرتز	معالج رباعي النواة ARM A53 BCM2837 @ 1.2 غيغاهرتز
الذاكرة	1 جيجا بايت DDR3	1 جيجا بايت DDR2
GPU	مالي 400 MP4 500 ميجا هرتز	Broadcom VideoCore IV 400 ميجاهرتز
شبكة	1000 ميجابت في الثانية	100 ميجابت في الثانية
واي فاي	لا	802.11bgn
البلوتوث	لا	4.1 + بليه
التخزين	بطاقة MicroSD	بطاقة MicroSD
USB	موصل واحد 1 microUSB	4 موصلات
فيديو	Micro HDMI 1.4a ، RGB-LCD	HDMI ، DSI
واجهة الكاميرا	DVP	CSI
صوت	لا	3.5 ملم
الحجم	75 × 40 ملم	85 × 56 ملم
التغذية	1.2 → 3.6 واط 2 أمبير كحد أقصى ، MicroUSB	1.2 → 2.1 واط 2.5 أمبير كحد أقصى ، MicroUSB
الافراج	الربع الرابع 2017	الربع الأول 2016
السعر (المملكة المتحدة)	34.30 جنيهًا إسترلينيًا 1	33.59 جنيهًا إسترلينيًا
1 دولارًا أمريكيًا لـ Fire3 + 5 دولارات للشحن + 20٪ ضريبة القيمة المضافة + 0٪ رسوم الاستيراد = 34.30 جنيهًا إسترلينيًا

المعايير

وحدة المعالجة المركزية

تحتوي معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة على معالجات متعددة النواة قادرة على أداء مهمتين أو أكثر في وقت واحد. يمكن أن تكون تطبيقات مختلفة (على سبيل المثال ، خادم الويب الذي يعالج ثلاث صفحات ويب وقاعدة بيانات) ، أو مهمة واحدة مقسمة إلى عدة سلاسل لتحقيق أقصى سرعة (على سبيل المثال ، أداة تتبع الأشعة ، وضغط الملفات ، وما إلى ذلك). يستخدم هذا الاختبار من حزمة hpcc جميع نوى وحدة المعالجة المركزية ، ويختبر بشكل فعال الأداء العام للمعالج في عمليات النقطة العائمة.


Linpack TPP v1.4.1 (حل المعادلات الخطية). عدد MFLOPS (ملايين عمليات الفاصلة العائمة في الثانية)

تحتوي لوحة Fire3 على ضعف عدد النوى وتردد ساعة أكبر وذاكرة أسرع: ونتيجة لذلك ، فإن النتيجة أعلى بـ 6.6 مرات مما هو عليه في Pi 3.

60،000 MFLOPS ليست كثيرة جدًا وفقًا لمعايير الأداء الحالية ، ولكن في عام 2000 ، سيتم تضمين هذه المجموعة المكونة من 12 Fire3 في أفضل 250 جهاز كمبيوتر فائق السرعة في العالم (!). تعمل مجموعة مكونة من خمسة Fire3 بسرعة 8.2 مرة أسرع من مجموعة Pi 3 من نفس الحجم ، وهو ما يفسره نوى وحدة المعالجة المركزية الإضافية ، وذاكرة أسرع وشبكة أسرع بكثير لتبادل البيانات بين العقد.

أنتج الكمبيوتر العملاق Cray C90 المكون من 16 نواة ، والذي تم إصداره في عام 1992 ، 10،780 MFLOPS ولكنه كلف 30.5 مليون دولار ووزنه 10.9 طن وتحتاج إلى 495 كيلوواط من الطاقة!

يعد إنشاء مجموعة للحصول على أفضل النتائج فنًا كاملاً: تحسين المترجم ، وإنشاء مكتبات الرياضيات ، إلخ. لكننا أخذنا تقديرات من حزمة hpcc القياسية في Ubuntu 16.04.4 ، باستخدام التكوين الافتراضي.

الرسومات

يستخدم كل من Fire3 و Pi 3 وحدات معالجة رسومات رباعية النوى للمعالجة المتوازية لكميات كبيرة من البيانات في رسومات الكمبيوتر. في الآونة الأخيرة ، تم استخدامها أيضًا في الحوسبة المتخصصة ، مثل تعدين العملات المشفرة.


glmark2-es2 2014.03 (برنامج OpenGL ES 2.0). تصنيف أكثر كلما كان ذلك أفضل

تبين أن لوحة Fire3 في هذا الاختبار أسرع 7.5 مرة من Pi 3. يتم قياس نتائج الكتلة ببساطة بعدد العقد.

كما هو الحال مع وحدة المعالجة المركزية ، هناك العديد من الخيارات لإعداد الرسومات عن طريق الترجمة باستخدام برامج تشغيل مختلفة ، إلخ. في هذا الاختبار ، قمنا فقط بتشغيل ثنائي glmark2-es2 القياسي على Ubuntu 16.04.4 باستخدام التكوين الافتراضي. يتم تشغيله بالأمر التالي:

 sudo apt install glmark2-es2 glmark2-es2 --off-screen 

يعد عرض OpenGL القديم لـ Pi 3 ضعيفًا جدًا ، ولكن إذا قمت بالتبديل إلى عرض Mesa rpi-config التجريبي عبر rpi-config ، فستحصل على أداء مثل Fire3.

تحتوي معظم أجهزة ARM أحادية اللوحة على وحدات معالجة رسومات قديمة نسبيًا تُظهر أداءً متواضعًا للغاية مقارنة بأحدث الهواتف الذكية الرائدة ، ناهيك عن أجهزة الكمبيوتر المكتبية المزودة ببطاقات رسومات باهظة الثمن وموارد طاقة ضخمة. يرجع تاريخ وحدة معالجة الرسوميات Mali-400 MP4 في Fire3 إلى عام 2008 ، وتعود Broadcom VideoCore-IV في Pi 3 إلى عام 2010. هناك العديد من الأجهزة الحديثة ذات اللوحة الواحدة ، مثل RockPro64 من PINE64 ، مع وحدات معالجة رسومات أكثر قوة وأحدث (Mali-T860 MP4) ، بينما يحتوي Samsung Galaxy S9 على أحدث جيل Mali-G72 MP18.

شبكة

تتحقق هذه الاختبارات من سرعة نقل البيانات الحقيقية في iPerf بين لوحتين متصلتين بمحول Ethernet 100 / 1000Mpbs.

iPerf v2.0.5 (TCP ، 1000Mbps Ethernet ، بين البطاقات) ، Mbps

باستخدام الإعدادات الافتراضية ، تُظهر واجهة 1000 ميجابت في الثانية على Fire3 فرقًا كبيرًا في السرعة 8.5 مرة مقارنةً بواجهة 100 ميجابت في الثانية على Pi 3.


إذا كنت ترغب في زيادة أداء الشبكة على Raspberry Pi (أقدم من Pi 3 طراز B +) ، يمكنك تثبيت محول جيجابت USB Ethernet بدلاً من الواجهة المدمجة القياسية. ستزيد السرعة بمقدار 2.8 مرة ، ولكن نظرًا لقيود USB2 ، ستظل أبطأ بكثير من واجهة 1000 ميجابت في الثانية الحقيقية. تم دمج واجهة الشبكة هذه في أحدث طراز Pi 3 B +.

أداء الكتلة لكل واط

لتقييم الأداء لكل واط ، أخذت نتائج اختبار Linpack أعلى في MFLOPS مقسومة على استهلاك الطاقة. يستخدم هذا المقياس عادة لترتيب أنظمة الكمبيوتر .


MFLOPS لكل واط

إن مجموعة Fire3 المكونة من خمسة عقد هي أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة 5.8 مرة من مجموعة Pi 3 من نفس الحجم ، على الرغم من أنها تستهلك المزيد من الطاقة عند تحميل 100 ٪.

تم قياس الواط عند 100٪ من الحمل للكتلة بأكملها ، بما في ذلك مفاتيح الشبكة والمراوح وإمدادات الطاقة. يتم ترك WiFi و Bluetooth و HDMI والمزيد في الإعدادات الافتراضية.

الكمبيوتر العملاق Cray C90 ، المذكور أعلاه ، قدم فقط 0.02 MFLOPS لكل واط في عام 1992.

تصميم جسم ثلاثي الأبعاد

لقد غيرت التصميم الأصلي لمجموعة Raspberry Pi في الإصدار المجاني من SketchUp ، ورسم قوالب NanoPi-Fire3 ثلاثية الأبعاد ، ومفاتيح الشبكة ، والموصلات ، وما إلى ذلك. قررت عدم تضمين فتحات / شوايات التهوية في النموذج. الحالة هي بالضبط نفس حجم مجموعات من خمس عقد: كانت المهمة لاستيعاب 12 لوحة ، ضعف عدد المراوح ومحولات إيثرنت ، وكذلك جميع الكابلات!





قم بتنزيل ملف SKP لـ SketchUp 2013

قطع بالليزر

أستخدم برنامج إنكسكيب المجاني: يقوم بإعداد نماذج ثنائية الأبعاد للتحميل في قاطع الليزر. تتوافق الألوان المختلفة مع مستويات مختلفة من قوة / سرعة الليزر. أولاً ، يتم قطع الخطوط على طول الخطوط الخضراء مع فتحات للموانئ والمسامير والتهوية. يشار إلى الشقوق الإضافية باللون الوردي لتسهيل إزالة الأجزاء الهشة. ثم يتم حفر النص البرتقالي والخطوط ، وفي نهاية اللوحة يتم قطعها على طول الخطوط الزرقاء.



يمكنك تنزيل ملفات للقطع على ورقة واحدة مقاس 600 × 400 × 3 مم ، على الرغم من أنني التقطت نفسي لألواح مختلفة إما صفائح شفافة أو سوداء:

• ورقة SVG
• ورقة DXF

جزء صغير اختياري هو ناشر لوحة LED (مشرقة جدًا!) يمكن قطعه من الأكريليك غير اللامع أو مجرد شراء ناشر Pimoroni الرسمي مقابل ثلاثة أرطال.

لمزيد من المعلومات حول القطع بالليزر وأنظمة تجميع المساكن غير الملولبة ، انظر مقالتي الأولى .

تغييرات التصميم مقارنة بمجموعة Pi 3

على الرغم من أن الحالة ظلت بنفس الحجم تمامًا ، فقد أجريت العديد من التغييرات والتحسينات:

• يتم الحفاظ على تصميم سكة التركيب الأفقية ، ولكن في Fire3 هناك ثقوب M3 ، والتي من الأسهل العثور على أجزاء من M2.5 في Pi. وتكون الثقوب أقرب إلى بعضها البعض لأن الحجم الإجمالي للوحة أصغر قليلاً من Pi. إن ربط المكسرات البلاستيكية إلى القضبان الأفقية أمر ممل بعض الشيء ، وأود أن أطبع أي مقاطع بلاستيكية على طابعة ثلاثية الأبعاد لتثبيت الألواح على طول كل حاجز ، أو صنع غسالات مرنة ضيقة؟
• مصدر طاقة خارجي بدلاً من لوحة وصل USB الداخلية : استبدلت مزود طاقة USB الداخلي بمصدر طاقة تيار متردد بدون مروحة خارج العلبة. هذا يوفر مساحة داخل (لمزيد من ألواح Fire3 ومروحة) ويجب أن يساعد في تبديد الحرارة. يمكن لكل Fire3 سحب 2A كحد أقصى ، ولكن في الواقع ستسحب الكتلة أقل بكثير ، دون الأخذ في الاعتبار الأجهزة الطرفية الإضافية التي يتم تعليقها على USB و GPIO.
• سلسلتان microUSB بدلاً من 12 كبلًا منفصلاً : لم تكن هناك كبلات مناسبة للبيع ، لذلك صنعت كبلاتي الخاصة في "سلسلة ديزي" باستخدام أسلاك أقصر وأسمك (تصنيف 11A) وموصلة بـ 12 موصل microUSB: نتيجة لذلك ، استغرقت الكابلات مساحة صغيرة جدا داخل العلبة ... المزيد
• مروحتان بدلاً من مروحة واحدة : كنت على يقين من أن لوحات Fire3 الأكثر قوة ستحتاج إلى تبريد أكثر نشاطًا ، لذلك صنعت مكانًا لمروحتين هادئتين للغاية مقاس 92 مم على العلبة: المروحة الخلفية تسحب الهواء البارد إلى العلبة ، وتنفخ المروحة الأمامية الهواء الساخن.
• مروحة Gelid Solutions Silent 9 بدلاً من Nanoxia Deep Silence : أنا سعيد جدًا بأداء مروحة Nanoxia (ودعمهم الفني الممتاز) ، لكنني أردت تجربة خيار أرخص. الحشوات المطاطية الجليدية أكثر سمكًا من Nanoxia ، لذلك قمت بزيادة قطر فتحات التثبيت في السكن بمقدار 0.5 مم.
• مصدر طاقة مباشر بجهد 5 فولت للمراوح بدلاً من 5 فولت من GPIO : في التجمعات السابقة ، تم تشغيل المراوح من خرج GPIO لأحد اللوحات. ولكن مع مراعاة تركيب مروحتين على 12 فولت ، قمت بتوصيل محول تصعيد بخط مباشر من مصدر الطاقة الرئيسي للحالة.
• العديد من فتحات التهوية بدلاً من العدد الكبير : بدلاً من قطع العشرات من فتحات التهوية في جميع أنحاء العلبة (الأمر الذي يستغرق بعض الوقت) ، أقوم بقص الثقوب فقط على الألواح الأمامية والخلفية ، مقابل المراوح. ربما هذا يحسن تدفق الهواء من خلال السكن؟
• موصلات USB الموجودة على العلبة : عمل موصلا USB المدمجان بشكل جيد في مجموعتي الأصلية ، لكني لم أحبهما أبدًا بسبب الكابلات الطويلة التي لا تنحني بشكل طبيعي. لذا ، أخذت الآن منفذي USB منفصلين بكابلات وموصلات قصيرة بزاوية ، مما يترك مساحة أكبر داخل العلبة.
• لا يوجد رف لإرفاق لوحة وصل USB : نقل مصدر الطاقة إلى الخارج يبسط تصميم العلبة ، والذي يمكن قطعه الآن من ورقة واحدة من الأكريليك 600 × 400 مم. إزالة الرف يقلل من صلابة العلبة ، ولكن إذا قمت بتثبيت قضبان التثبيت الأفقية على الألواح الجانبية ، فإن الصلابة طبيعية.
• كبلات LAN المسطحة بدلاً من الكابلات المستديرة : أحببت كبلات الشبكة متعددة الألوان من مشروع RPi3 ، ولكن من الصعب جدًا وضعها داخل العلبة. الكابلات المسطحة تنحني بسهولة أكبر ، وهو الأمر الأكثر أهمية مع هذه المجموعة الضيقة من الألواح. جربت في البداية كبلات بطول 25 سم ، لكن اتضح أنها طويلة جدًا ، لكن كبلات 15 سم تركت مساحة أكبر داخل العلبة.
• كابلات الشبكة الزرقاء بدلاً من الكبلات الرمادية المملّة : الأزرق يلون البنية الرمادية حقًا ... بالإضافة إلى شعار FriendlyARM باللون الأزرق والأخضر.
• محول Gigabit بدلاً من 10 Gigabit : يحتوي Fire3 على منافذ شبكة 1000 ميجابت في الثانية (أسرع بعشر مرات من Pi) ، لذا فمن الواضح أن المحول يجب أن يكون 1000 ميجابت على الأقل. سيقضي مفتاح بسعة 10 غيغابايت تمامًا على عنق الزجاجة في هذا المكان: لذا سيتمكن عشرة أو أكثر من Fire3s من تبادل البيانات مع شبكة خارجية بأقصى سرعة. ومع ذلك ، لا تزال هذه المفاتيح باهظة الثمن (من 200 جنيه استرليني) وضخمة للغاية. يبدو مفتاح NETGEAR GS110MX واعدًا.
• حاملات الألواح 4 مم بدلاً من 6 مم : بخفض لوحة التبديل ، حصلنا على مساحة أكبر قليلاً للكابلات وتبادل الهواء.
• Micro HDMI بدلاً من HDMI : تحتوي لوحات Fire3 على موصلات Micro HDMI ، لذلك استخدمت أقصر Micro HDMI → كبل HDMI الذي يمكنني العثور عليه (50 سم). كان الخيار الآخر هو كبل أقصر مع محول HDMI → Micro HDMI منفصل ، ولكنه ضخم ويمكنه حظر أحد منافذ LAN.
• ألواح زجاج شبكي سوداء بدلاً من الألواح الشفافة : "لإخفاء" اثنين من المعجبين ، ولكن اترك جميع الإلكترونيات في الجانب والجانب العلوي. كما تلفت اللوحة الأمامية السوداء الانتباه إلى لوحة Unicorn LED.
• لوحة Unicorn pHAT LED بدلاً من مصابيح LED البسيطة على الألواح : هناك الكثير من العقد في المجموعة بحيث يكون من المنطقي وضع اللوحة المرئية على الحالة الأمامية لمراقبة الحالة المرئية التي توضح سرعة وحدة المعالجة المركزية ودرجة الحرارة والقرص ونشاط الشبكة لكل عقدة ... المزيد

يمكنك قراءة المزيد عن بعض قرارات التصميم في مجموعة Pi الأصلية.

مؤشرات حالة الخادم مع MQTT

لقد اخترت لوحة Pimoron pHAT 32x RGB LEDs الممتازة من Pimoroni لإنشاء "عرض حالة" ملون للمجموعة. يظهر حمل المعالج ودرجة الحرارة ونشاط القرص والشبكة لكل عقدة. عادة ما تتصل هذه اللوحات منخفضة التكلفة مباشرة بدبابيس Raspberry Pi ، ولكنك تحتاج إلى العبث قليلاً لربطها بلوحة أخرى. تستخدم مكتبة rpi_ws281x في Jeremy Garff رمز PWM / DMA ذكي للغاية منخفض المستوى خاص بـ Raspberry Pi ، لذلك قمت بتغيير المكتبة لاستخدام دبوس SPI واحد للتحكم في مصابيح LED ، والتي يجب أن تعمل على أي جهاز تقريبًا.



يتصل Unicorn pHAT باللوحة بثلاثة أسلاك فقط: + 5V و GND و SPI0 MOSI (دبوس 19). في المقالة التالية سأشرح بالتفصيل كيف يعمل كل هذا. مصابيح LED ساطعة جدًا ، لذلك تبدو أفضل بكثير خلف الناشر ، والذي يتم توصيله بالجزء الخارجي من العلبة مع اثنين أو أربعة مسامير M2.5. يمكنك قطع الناشر الخاص بك من الأكريليك غير اللامع أو شراء طراز Pimoroni بمسامير مقابل 3 جنيهات إسترلينية.

يتم التحكم في حالة الكتلة على عقدة وحدة التحكم بواسطة وسيط خفيف الوزن Mosquitto MQTT (النقل عن بُعد لقائمة انتظار الرسائل) (الخادم). كل عقدة تخبر الوسيط مرة واحدة عن سرعة المعالج الحالية ، درجة الحرارة ، نشاط الشبكة ، إلخ.

الطاقة ودرجة الحرارة والتبريد

بدون تحميل ، يستهلك النظام بأكمله المكون من اثني عشر Fire3s ومبدلين للشبكة ومراوحين 7 فولت 24 وات فقط ، وعند الحمل الكامل - 55 واط.

هل تحتاج مشعات؟ مع ضعف عدد النوى ، يولد Fire3 SoC حرارة أكثر بكثير من Pi3 ، لذا فإن وجود غرفة التبريد مهم جدًا. لحسن الحظ ، توفر FriendlyARM غرفة تبريد كبيرة مع شحم حراري يتم تثبيته بأمان على لوحة Fire3. إنها أكبر بكثير من المشعاعات للاعبين اللوحين الآخرين الذين رأيتهم في السوق ، وتقلل تمامًا درجة حرارة الحجر ، لكن المراوح لا تزال غير مؤذية.

يوفر محول الطاقة بحد أقصى 75 واط (1.1 أمبير على Fire3) ، لذا تتطلب أجهزة USB الخارجية (مثل محركات الأقراص الصلبة) على الأرجح مصدر طاقة منفصلًا. نقيس درجة الحرارة:

 cat /sys/devices/virtual/thermal/thermal_zone0/temp 

نرى أن المعالج بدون تحميل يسخن حتى 39 درجة مئوية مع التبريد من كل من مراوح 12V.

عند حمولة 100٪ مع المراوح ، تصل درجة الحرارة إلى 58 درجة مئوية مستقرة:

 sysbench --test=cpu --cpu-max-prime=20000000 --num-threads=8 run & 

بدون مراوح ، تصل درجة الحرارة بسرعة إلى 80 درجة مئوية مع خفض تلقائي لتردد الساعة لتجنب المزيد من السخونة الزائدة. يمكن تشغيل المعالجات عند درجة الحرارة هذه لفترة طويلة دون أي مشاكل ، ولكنك لا تحصل على أقصى أداء.

يجب أن يكون تصميم الحالة نفسه مناسبًا لنماذج NanoPi Fire2s و Fire2As ، التي لا تسخن بقدر Fire3 ، بحيث تكون مروحة واحدة كافية لهم. لتبريد Fire3 واحد ، فإن مروحة أصغر بكثير ، ربما 40-60 مم ، مناسبة.

وهو أمر غير معتاد بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الفردية ، يمكن لـ Fire3 أن ينام باستهلاك طاقة منخفض للغاية (حوالي 5 μA) ، مما يوحي بفكرة هدوء وإزالة العقد الفردية من النوم عند الضرورة. لسوء الحظ ، لا يوجد دعم Ethernet Wake-on-LAN ، ولكن فقط إعداد "تنبيه بعد X دقيقة" غير المرن. ومع ذلك ، تحتوي اللوحات على رأس PWR . ربما يمكن توصيله للاستيقاظ عن بعد من دبوس GPIO على وحدة التحكم؟

تبريد صامت

لتبريد المجموعة ، قمت بتركيب مروحتين مقاس 92 مم في العلبة. لقد بحثت عن أهدأ مبردات ممكنة عن طريق تصنيف Quietpc.com ، ووقع الاختيار على Gelid Silent 9 مقابل 5.40 جنيه إسترليني.

لسماع أصغر ضجيج للمروحة على الأقل بجهد 5 فولت ، تحتاج إلى تقريب أذنك منه على مسافة 5-7 سم ، كما أن الوسادات المطاطية من المجموعة تعزل الحالة تمامًا عن أي اهتزاز. ومع ذلك ، على مراوح 12V مسموعة جدا (20 ديسيبل) في غرفة هادئة. لذلك ، كنت أبحث عن جهد من شأنه أن يوفر تبريدًا كافيًا ، ولكن يبقى صامتًا. باستخدام محول تعزيز ، قمت بتغيير سرعة المراوح ، وتجربة خيارات الجهد بين 5 فولت و 12 فولت.

مراوح	مشعات؟	لا يوجد حمل	حمولة 100٪	الأداء
خلفي 12 فولت ، 1500 دورة في الدقيقة	نعم	42 درجة مئوية	66 درجة مئوية	حسنًا
9V الخلفية؟ دورة في الدقيقة	نعم	44 درجة مئوية	71 درجة مئوية	حسنًا
7V الخلفية؟ دورة في الدقيقة	نعم	46 درجة مئوية	75 درجة مئوية	تخفيض التردد
كلاهما 12V ، 1500 دورة في الدقيقة	نعم	39 درجة مئوية	58 درجة مئوية	حسنًا
كلا 7V ،؟ دورة في الدقيقة	نعم	40 درجة مئوية	65 درجة مئوية	حسنًا
كلا 5V ،؟ دورة في الدقيقة	نعم	46 درجة مئوية	77 درجة مئوية	تخفيض التردد

(هنا متوسط ​​درجات الحرارة للعقد المختلفة ، أي بمتوسط ​​71 درجة مئوية ، في الواقع ، لوحان قريبان من انخفاض تردد الطوارئ).

لقد فوجئت بأن المروحة الثانية لا تؤثر بشكل خاص على النتيجة ، وفي النهاية يبقى الاختيار بين مروحة واحدة عند 9 فولت أو اثنين عند 7 فولت ، في حين أن الخيار الثاني أكثر برودة وأهدأ قليلاً. أفترض أن المروحة الثانية أكثر أهمية في حالة أكبر و / أو مسار تدفق هواء أكثر تعقيدًا داخل العلبة؟

كابلات الكهرباء: ملحمة من خمس قطع

كان أصعب شيء هو إيجاد حل جيد لتشغيل 12 عقدة ومبدلين إيثرنت ومراوحين. حاولت تجنب الكثير من الكابلات الملحومة والعصرية ...

1. يتم تشغيل Fire3s عبر microUSB ، مثل Pi ، لكنني لم أجد محور USB 15A بـ 12 منفذًا. كنت أفكر في محور 6 منافذ مع ستة مقسمات microUSB على الوجهين أو حتى محورين USB منفصلين 6 منافذ. لكن الخيار الأول لم يوفر طاقة كافية لـ 12 عقدًا ، وشغل الثاني مساحة كبيرة جدًا داخل العلبة.
2. باستخدام "لبنة" خارجية كمصدر تيار متردد ، جربت بعض الفواصل القياسية 8x و 6 x. تم تصميم الكابلات لكاميرات المراقبة ذات موصلات microUSB → DC ، ولكنها تشغل مساحة كبيرة (سيئة لتدفق الهواء) ولا يتم تصنيفها بواسطة التيار ، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد على كل لوحة Fire3.
3. وإذا كنت تستخدم سكك الهيكل المعدني كموصل لـ 5V + GND؟! هذا ليس مجنونًا كما يبدو: كل سكة مقاومة منخفضة 0.5 أوم فقط ويجب عزلها كهربائيًا من الألواح. لكنني لم أستطع معرفة كيفية إجراء اتصال موثوق من كل لوحة إلى السكة ، بحيث يمكن فصلها بسهولة في حالة استبدال العقدة ، إلخ.
4. أمل جديد؟ هل هناك أي طريقة لتشغيل الألواح بخلاف لحام 12 كابل microUSB محلي الصنع؟ تحتوي لوحات Fire3 على نقاط 5V + GND غير مشغولة ، مثل رأس UART. سيكون من الأسهل والأقل تكلفة لحام رأس ذي طرفين لكل عقدة وتوفير الطاقة باستخدام موصلات DuPont ثنائية الأطراف الجاهزة بدلاً من microUSB. , , … .
5. (daisy-chain), 0,5 (11A, 6 ) microUSB. , , . , DC. , , .

يتم تشغيل كلا مفتاحي إيثرنت أيضًا بجهد 5 فولت ، ويتم توصيل موصلات التيار المستمر الدائرية.

بناء كتلة Fire3

تشبه عملية البناء مجموعة ARM المكونة من 40 نواة في NanoPC-T3 ، مع المزيد من العقد ومفتاح شبكة إضافي ومروحة. يتم وضع ألواح Fire3 على مسافة 20 مم على طول القضبان بخيوط M3 ، يتم تأمين كل منها بثمانية صواميل. بالنسبة للجمال ، قمت بلصق لوحة تحويل التعزيز من 5 فولت إلى 12 فولت في الجزء الخلفي من الهيكل وإضافة دبابيس لتشغيل المراوح وإيقاف تشغيلها بسهولة. يتم توجيه بعض الكابلات وتثبيتها بربط كبل صغير. شاشة LED Pimoroni متصلة بلوحة التحكم عبر ثلاثة مسامير GPIO ... المزيد .

قائمة المواد

يتم الحصول على معظم العناصر من بائعين مختلفين على AliExpress أو eBay ، مما يزيد بشكل كبير من رسوم البريد. إذا كان هناك طلب كاف على المجموعات ، فمن الأرخص شراء الأجزاء بكميات كبيرة.

Edimax ES-5800G V3 Gigabit Ethernet Switch (2 pcs.)	19.96 جنيه إسترليني
كابلات مسطحة 15 سم Cat6 LAN (12 قطعة).	6.79 جنيه إسترليني
مسامير فولاذية M3 12 مم (8 من أصل 10 قطع)	1.45 جنيه إسترليني
حامل نحاسي M3 4 مم (8 من 50 قطعة).	0.99 جنيه استرليني
موصل تيار مستمر 5.5 / 2.1 مم (2 من أصل 5 قطع).	1.49 جنيه إسترليني
1 متر سلك الطائر أحمر + أسود	غير متوفر
1 م 2 كبل طاقة 0.5 مم (11 أمبير) DC	0.99 جنيه استرليني
موصل الزاوية MicroUSB الملحوم (12 من 20 قطعة).	1.63 جنيه إسترليني
موصل تيار مستمر 5.5 / 2.1 مم للتركيب على الهيكل (2 من 10 أجهزة كمبيوتر).	0.65 جنيه إسترليني
بلوك المحطة الطرفية 10 أ (4 من 12)	1.29 جنيه إسترليني
PSU 100 W (5 V @ 20 A) بدون مروحة ، 5.5 / 2.1 مم + مخرج المملكة المتحدة	13.51 جنيهًا إسترلينيًا
حامل RJ45 مع خيط أمي وأبي (قطعتان)	1.74 جنيه إسترليني
مسامير فولاذية M3 8 مم (4 من 5)	1.25 جنيه إسترليني
M3 150 (8 .)	£9,20
M3 (120 150)	£1,73
Micro HDMI «» HDMI «» 50	£2,19
USB «» «» 25 (2 .)	£2.38
3 600×400	£5,32
5V-to-12V	£2,04
	n/a
92 Gelid Silent 9 (2 .)	£11,65
(4 10)	£1,75
Unicorn pHAT 32x RGB LED	£10,00
M2.5 10 (2−4 20)	£1,02
(10 .)	n/a
	£97,73
NanoPi-Fire3 $35 (12 .) 1	£383,38
microSDHC- SanDisk Industrial class 10 8 (12 .)	£62,16
	£543,27

يمكن استيراد ¹ NanoPi-Fire3 معفاة من الرسوم الجمركية إلى المملكة المتحدة ، ويكلف شحن 12 لوحة من الصين 29 دولارًا فقط ، ولكن مع مراعاة ضريبة القيمة المضافة في المملكة المتحدة بنسبة 20٪ ، تحصل على 383.38 جنيهًا إسترلينيًا.

مجموعات من أجهزة الكمبيوتر الأخرى ذات اللوحة الواحدة

حتى الآن ، بنيت أيضًا:

• مجموعة محلية الصنع من خمسة Raspberry Pi 3
• مجموعة ARM 40 نواة من NanoPC-T3
• مجموعة خمسة أورانج بي بلس 2 إي
• مجموعة رخيصة من خمسة PINE A64 +
• ClusterHAT مع أربعة Raspberry Pi Zero