Руководство по приобретению инженерного компьютера в середине 2019 года

August 29, 2019 Mark Harris

 

 

Если вы рассматриваете новый компьютер для проектирования (электроники или чего-то другого), нет необходимости тратить на это все сбережения. Здесь представлено руководство для тех, кто больше сосредоточен на проектировании, а не на гонке за самым новым компьютерным оборудованием.

Ноутбук или настольный ПК?

Если вы не планируете постоянно перемещаться или если вам некуда поставить настольный (стационарный) компьютер, то приобретение или сборка настольного ПК вместо ноутбука сэкономит вам много средств, и вы получите намного более высокую производительность. Процессоры ноутбуков намного слабее из-за ограничений по температуре и мощности, как и их графические карты. Оборудование ноутбука должно быть упаковано в переносимое шасси, в то время как у настольных ПК нет такого ограничения. Соответственно, настольные компьютеры могут потреблять намного больше мощности благодаря отсутствию ограничений аккумулятора, и их охлаждение более эффективно за счет большего пространства шасси. Настольные ПК могут стоить намного меньше.

Для меня главным недостатком ноутбуков является недостаточный размер экрана. Мне нравятся большие экраны, где я могу видеть всё, что я делаю, не напрягая зрение.

Собрать или купить?

Если вы рассматриваете ноутбук вместо настольного компьютера, при покупке или сборке выбор не велик. Ноутбуки позволяют сделать некоторый выбор характеристик во время приобретения, но не более того. С настольным ПК, у вас есть лучший выбор характеристик и компоненты лучшего качества за те же деньги, если вы придете в компьютерный магазин (онлайн или местный) и закажете компоненты, а не будете приобретать предварительно собранную машину. Как правило, компьютерные магазины собирают и настраивают компьютеры из выбранных вами компонентов за относительно небольшую сумму, если вы не хотите собирать машину самостоятельно.

Для меня главным преимуществом приобретения собранной машины от какой-либо марки является поддержка, которая идет вместе с ней. При этом договор на техническую поддержку может быть дорогостоящим, и потерянное время в ожидании появления технического специалиста может обойтись дороже, чем если вы просто купите часть на замену самостоятельно. Местный компьютерный магазин также предложит гарантию на сборку, а также гарантию от производителя на каждую деталь. Если вы находитесь поблизости с местным магазином, ваш бизнес может быть для них важнее, чем какая-нибудь крупная многонациональная корпорация.

Технические характеристики

На мой взгляд, наиболее важной характеристикой компьютера является объем оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, RAM). Нет смысла в сверхбыстром процессоре, отличной видеокарте и куче быстродействующего свободного дискового пространства, если вы не можете выгрузить сложную плату или механический проект в память. Если оперативной памяти недостаточно, компьютер будет загружать и выгружать данные в и из памяти, и передача данных между памятью и диском будет очень медленной. Скорость оперативной памяти составляет чуть более 50 Гбит/с, в то время как скорость работы твердотельных жестких дисков NVMe с самой высокой скоростью составляют доли от этого значения, и ОЗУ в этом случае будет самым слабым звеном в системе.

Если вы хотите получить рекомендации, перейдите сразу в конец этой статьи.

ОЗУ – Оперативное запоминающее устройство

Для инженерного компьютера, 32 Гб является абсолютным минимумом, который, на мой взгляд, следует рассматривать. Когда я использую Altium Designer, Chrome и Solidworks, я могу легко задействовать 20-25 Гб оперативной памяти, о чем меня постоянно предупреждает монитор ресурсов Solidworks. Дополнительные 32 Гб оперативной памяти будут стоить $100-200 сверху, так что оно того стоит.

ЦПУ – центральное процессорное устройство

Последние 10 лет я использую лучшие процессоры линейки Intel i7, однако AMD начинает предлагать некоторые конкурентоспособные варианты. Как правило, САПР требуют большей одноядерной производительности, чем многоядерной, но это постепенно начинает меняться. Следующее поколение процессоров Intel для ноутбуков должно появиться в продаже в этом месяце, но настольным компьютерам придется ждать еще несколько месяцев. Из литературы Intel видно, что процессоры 10-го поколения не смогут существенно повысить производительность по сравнению с текущим 9-м поколением. Думаю, процессоры 9-го и 10-ого поколения останутся равными в отношении проектирования.

Для настольного ПК, если ваш бюджет ограничен, то процессор AMD Ryzen 5 2600X будет очень привлекательным решением. Он стоит почти в два раза меньше популярного процессора Intel i7-9700K, который я использую сейчас, хотя i7 примерно на 30% быстрее. При использовании процессора AMD вместо Intel, может понадобиться приобрести дополнительные 32 Гб ОЗУ, и это будет выгоднее. Если производительность важнее бюджета, то i7-9700K или его более новая замена даст большую производительность на каждое ядро и больше физических ядер. Если вам нужна еще более высокая производительность, в Intel i9-9900K увеличена кэш-память (позволяет добавлять в очередь больше инструкций / хранить больше данных) и предоставляет больше многопоточности для 16 виртуальных ядер на 8 ядрах. Увеличение стоимости i9 может показаться незначительным, однако в нее не включен кулер, который также увеличит стоимость.

Материнская плата

Покупать материнскую платы с точки зрения инженера-электронщика довольно весело. Маркетинговые материалы становятся все лучше и лучше при повышении стоимости платы. Вы увидите перлы вроде “Мы обновили трассировку материнской платы с нуля” или “Мы реализовали тщательно спроектированную Т-топологию, которая обеспечивает синхронизацию сигналов” от ASUS. От MSI есть чудеса вроде “В материнских платах MSI обеспечены зазоры от корпусов, что предотвращает контакт с компонентами и повреждение материнской платы” или “Использование отдельных слоев на печатной плате обеспечивает одинаково чистое качество звука для левого и правого аудиоканала”. Значит ли это, что в предыдущих моделях не использовались хорошие проектные решения?

Тем не менее, вернемся к характеристикам. При покупке материнской платы, мне не важен брэнд, а только характеристики. Предполагая, что каждая компания нанимает компетентных инженеров, вы не увидите никакой разницы в производительности различных реализаций или моделей материнских плат, лишь различные опции периферии. На мой взгляд, необходим вариант по крайней мере со следующим:

  • Gigabit Ethernet.
  • Два разъема M.2 с использованием PCI-E. На материнских платах для процессоров AMD вы найдете только один PCI-E, дополнительные будут SATA.
  • Четыре слота памяти.
  • Встроенный WiFi или по крайней мере один слот PCI-E x1.

Если необходимо много дискового пространства, рассмотрите плату с шестью или восемью коннекторами SATA вместо четырех. Вы будете использовать коннектор M.2 для быстродействующего диска, но SATA является лучшим решением для объемных механических жестких дисков.

К компьютеру могут подключаться множество отладочных наборов, программаторов, логических анализаторов и прочих устройств, поэтому нужно как можно больше доступных USB-портов. Для домашних или игровых компьютеров не нужно так много USB-портов, как инженеру.

Intel: если рассматривать бюджетные варианты, Gigabyte Z390 M GAMING соответствует всем требованиям, но у нее только четыре порта USB 3.0 и USB 3.1 на задней панели, что для меня является ограничением. За чуть большие средства можно рассмотреть Gigabyte Z390 AORUS ELITE с четырьмя USB 2.0, четырьмя USB 3.0 и двумя портами USB 3.1 на задней панели, а также шестью коннекторами SATA внутри.

AMD: для дешевой материнской платы, у ASUS PRIME B450M-A/CSM много портов. На задней панели у нее два USB 3.1 Gen2 и четыре USB 3.1 Gen1, а также шесть коннекторов SATA внутри. Тем не менее, у нее только один сокет M.2 PCI-E, поэтому вы не сможете подключить множество быстрых дисков  SSD. Если рассматривать более дорогие платы, Gigabyte X470 AORUS ULTRA GAMING предлагает больше портов с одним портом USB 3.1 Gen2 Type C, одним портом USB 3.1 Gen2, четырьмя портами USB 3.1 Gen1 и четырьмя портами USB 2.0 на задней панели. Внутри у нее два коннектора PCI-E M.2 и шесть коннекторов SATA.

Жесткие диски

На мой взгляд, при работе с инженерными приложениями, они достаточно часто обращаются к относительно небольшим файлам. В Altium Designer вы работаете с файлами схем и плат, их постоянными бэкапами, файлами библиотек символов и посадочных мест, и все эти файлы достаточно маленькие. Если вы хотите оптимизировать время загрузки, вам нужен твердотельный накопитель. Если цена не проблема, рекомендую использовать два диска SSD – один для операционной системы/программ, другой для данных. Это также позволить резервировать данные между дисками, если что-то случится. Поскольку сбой диска может обойтись в десятки тысяч долларов из-за потери времени или данных, настоятельно рекомендую использовать решения производителей SSD, которые изготавливают собственные чипы флэш-памяти, таких как Intel или Samsung. Линейка Samsung EVO была моей любимой за многие годы, и у меня до сих пор не было каких-либо сбоев диска. Все остальные более бюджетные марки SSD, которые за использовал за тот же период, давали сбои.

Производительность накопителей NVMe настолько велика, что вы, вероятно, не заметите разницы в производительности между брэндами в повседневном использовании, поэтому при выборе между дисками ключевой характеристикой, которую я проверяю, является выносливость флэш-памяти. Серия Samsung 970 EVO – это последнее поколение накопителей от этого производителя, с моделями 500/512 ГБ, выдерживающими 300 ТБ записи для модели Plus и 600 ТБ записи для модели Pro.

Серия Intel 660p, которая в два раза дешевле Samsung EVO Plus, имеет выносливость флэш-памяти 200 ТБ записи и около около трети пропускной способности.

На мой взгляд, модели 500/512 ГБ являются минимумом, который следует рассматривать для проектирования. При установке программного обеспечения в десятки гигабайт и наличии нескольких IDE для разработки встроенного ПО дисковое пространство уходит очень быстро. В зависимости от размера вашего проектного хранилища, рассмотрите использование диска 1 ТБ для операционной системы и диск 500/512 ГБ для данных.

Если вам необходимо много архивного пространства или низкоскоростной доступ к данным (видео/рендеры, даташиты, SDK и т.п.), можете добавить механический жесткий диск SATA. За цену 1 ТБ диска Samsung EVO Pro вы можете приобрести 10 ТБ диск Western Digital RED NAS. Он в десять раз больше по объему, но в десять раз медленнее, но это все равно будет более чем достаточно для бэкапов и хранения.

Графическая карта

Для работы в САПР необходима дискретная графическая карта. Встроенная карта может справиться с повседневными офисными приложениями и веб-серфингом, но некоторые пакеты САПР и ПО для расчетов/моделирования могут стать большой нагрузкой на встроенную карту, так что дискретная графическая карта будет лучшим решением здесь. Мне интересны только карты от nVidia, по той причине, что они более производительны, а не из-за преданности брэнду. Каждый раз, когда я начинаю присматриваться к картам Radeon, они выглядят привлекательными как по цене, так и по характеристикам, но при чтении онлайн-обзоров от профессиональных пользователей САПР, эти карты отпугивают множеством отчетов о графических артефактах. У меня нет времени иметь дело с этими артефактами, поэтому для себя я рассматриваю только GeForce и Quadro. Тем не менее, если вам нравятся карты Radeon, несомненно, рассмотрите их для приобретения.

Quadro – это линейка графических карт от nVidia, проверенных независимыми поставщиками ПО. Они используют те же самые процессоры и память, что и игровая линейка (GeForce), но с более низкой производительностью и по значительно более высокой цене. Altium не сертифицирует видеокарты, но некоторые механические САПР делают это. Solidworks очень важны карты Quadro, и некоторые функции доступны только для этой линейки карт. Вы можете изменить реестр и заставить Solidworks думать, что игровая карта – это Quadro. Если вы авантюрист, вы можете поменять местами два резистора на карте GeForce и перепрограммировать прошивку на плате, чтобы заставить видеокарту думать, что это действительно карта Quadro, которая стоит в четыре раза больше, но это аннулирует вашу гарантию и может не закончиться успешно, поэтому делать так не рекомендуется.

На бюджетную карту GeForce GTX 1650 не будет сильной нагрузки со стороны Altium Designer, но из-за некоторых механических САПР она может начать немного нагреваться. Если вы занимаетесь фотореалистичным рендерингом, необходимо приобрести максимально производительную карту, которую вы можете себе позволить. Если вы просто выполняете повседневную работу в САПР, GeForce GTX 1650 или 1660 подойдет.

Если вы занимаетесь рендерингом, новая линейка GeForce RTX предлагает более высокую производительность, чем линейка GTX. Рост производительности соизмерим с ростом цены карт RTX по сравнению с GTX.

Блок питания

Подобно питанию электронных изделий, которые вы проектируете, качество питания компьютера также является крайне важным. Дешевый блок питания с недостаточной мощностью для запуска компьютера доставит много проблем при полной загрузке процессора и видеокарты. Или еще хуже, блок питания плохого качества может повредить компоненты компьютера. К счастью, хорошие блоки питания стоят не очень дорого.

Если вы собираете настольный компьютер самостоятельно, а не магазин делает это за вас, рассмотрите приобретение модульного блока питания. В поставку таких блоков не входят какие-либо кабели, либо входит только кабель основной материнской платы. Вместо этого, есть множество разъемов, которые позволяют подключать только те кабели, которые необходимы для подключения отдельных устройств компьютера. Это упрощает прокладку кабелей через ПК, и вам не нужно искать в корпусе место для неиспользуемых кабелей. Более аккуратная прокладка кабелей в корпусе немного улучшит воздушный поток и охлаждение.

Инженерный компьютер не потребляет столько энергии, сколько игровая машина с несколькими видеокартами, так что вы можете сэкономить на сравнительно небольшом блоке питания. Если вы рассматриваете процессор AMD или Intel из списка выше, то только процессор будет потреблять около 100 Вт. Базовая графическая карта (GTX 1650) использует около 75 Вт, средняя (RTX 2060) – около 160 Вт, передовая карта (RTX 2080 Ti) – 250 Вт. Каждый жесткий диск (SSD или механический) потребляет около 10 Вт.

Сложите всю мощность, затем добавьте еще 100 Вт для материнской платы, кулеров, USB-устройств и некоторого запаса на будущее, и вы узнаете необходимую мощность блока питания. Среднее потребление будет намного меньше этого значения, но если всё начнет потреблять максимальную мощность одновременно, компьютер может дать сбой из-за недостатка питания.

Большинству инженерных компьютеров будет вполне достаточно блока питания 550 Вт. Если вы используете передовую видеокарту или несколько видеокарт для рендеринга или расчетов, рассмотрите источник питания мощностью 850 Вт.

Corsair RM – это серия очень популярных полностью модульных блоков питания. Чуть более бюджетным вариантом является линейка блоков питания CX от Corsair, которые являются полумодульными.

Корпус

У людей могут быть различные предпочтения касательно корпуса, который они используют. В конечном счете, корпус является экраном от электромагнитных помех, который позволяет смонтировать все компоненты компьютера. Если вы испытываете радиочастотные устройства, не рассматривайте корпус с окнами, поскольку это будет создавать выход почти для всего электромагнитного шума компьютера, что повышает минимальный уровень помех.

Я использую самый дешевый корпус размера ATX, у которого есть разъемы USB 3.1 на передней панели, а также пылеулавливатели на кулерах. ATX является размером стандартной материнской платы. Доступны и более малые форм-факторы и корпуса для них, но вы скорее всего, выберите материнскую плату форм-фактора ATX, поскольку они обладают наибольшей функциональностью по самой низкой цене.

Монитор

На мой взгляд, большинство работодателей игнорируют важность мониторов. Они предоставляют сотруднику для использования мощный компьютер и 22-дюймовый экран с разрешением Full HD (1920x1080 пикселей). Как я упоминал в разделе про ноутбуки, мне не нравятся маленькие экраны. На одном из своих компьютеров я использую 32-дюймовый экран с разрешением Quad HD (2560x1440), а на другом – 40-дюймовый экран с разрешением 4K (3840x2160). Чтобы в полной мере использовать экран с разрешением 4K, вам нужна большая область экрана, чтобы вы могли использовать его без масштабирования интерфейса. 15-дюймовый ноутбук с экраном 4K не может отобразить больше данных, чем 15-дюймовый Full HD, поскольку 4K этого размера делает всё слишком маленьким для чтения, поэтому интерфейс увеличивает масштаб для более гладкого отображения.

22-дюймовый экран Full HD имеет тот же самый размер пикселя, чем 32-дюймовый экран QHD/WQHD и 40-дюймовый экран 4K. Мне очень нравится 40-дюймовый экран 4K для работы с Altium Designer, поскольку видны все подробности на большой плате во время увеличения. Когда Altium Designer работает в полноэкранном режиме, он имеет такое же количество пикселей, что и четыре экрана Full HD. Пакеты механических САПР используют те же улучшения, и вы можете видеть область, над которой вы работаете, также четко, как и на более низком разрешении, но вы также можете видеть все окружающие модель области. Большой экран или множество экранов позволяют эффективнее выполнять множество задач. Помните, что чем выше разрешение экрана, тем более сильная графическая карта нужна.

Если вы не планируете использовать компьютер для игр, присмотритесь к приобретению 40-43-дюймового телевизора с разрешением 4K в качестве монитора. Телевизоры не являются лучшим решением для игр, поскольку у них меньшее время отклика по сравнению с мониторами, и они могут вызывать размытие и, соответственно, усталость глаз. Тем не менее, для работы с САПР они очень выгодны, так как 40 дюймов – это довольно маленький размер для рынка телевизоров.

Инженерный компьютер, ориентированный на бюджет

Хотя это «бюджетный» вариант, он производителен для проектирования. Указанные здесь компоненты предназначены для профессиональных инженеров, где каждая минута, потраченная на ожидание отклика от компьютера, приводит к потере средств. Это высокопроизводительная сборка, составленная с упором на бюджет.

  • ЦПУ: AMD Ryzen™ 5 2600X Processor, 3.6GHz
  • ОЗУ: Два Corsair Vengeance LPX 32GB DDR4 2666MHz CL16 Dual Channel Kit (2x16GB)
  • Материнская плата: Gigabyte X470 AORUS ULTRA GAMING
  • Главный диск: Samsung 970 EVO Plus NVMe M.2 PCI-E x4 SSD, 500GB
  • Дополнительный диск: Samsung 970 EVO Plus NVMe M.2 PCI-E x4 SSD, 500GB
  • Графическая карта: Gigabyte GeForce GTX 1650 OC 4GB PCI-E
  • Блок питания: Corsair CX Series CX550M Semi-Modular Power Supply
  • Корпус: Carbide Series 200R Compact ATX Case

Итоговая стоимость составляет около $1000-1200, в зависимости от поставщика, экрана, операционной системы, периферии и т.д.

Инженерный компьютер, ориентированный на производительность

Этот компьютер ориентирован на более высокую производительность, но без чрезмерных затрат. Это то, что, на мой взгляд, подходит для проектной лаборатории электроники или машиностроения, где инженеры выполняют базовые или расширенные расчеты и трехмерное моделирование, а также много твердотельного моделирования и проектирования печатных плат. У этой машины примерно на 25-30% более высокая производительность по сравнению с бюджетным вариантом выше, и у нее значительно больше пространства для хранения данных.

Если вы проводите сложные расчеты, конечно-элементный анализ или рендеринг, рассмотрите приобретение отдельного сервера с двумя процессорами Intel Xeon и высокопроизводительными графическими картами, если ваши пакеты для расчета/рендеринга поддерживают обработку GPU. Это позволит вам перенести работу по расчетам с настольного компьютера и продолжать работу.

  • ЦПУ: Intel Core™ i9-9900K Processor, 3.6GHz
  • ОЗУ: Corsair Vengeance LPX 32GB DDR4 3200MHz CL16 Dual Channel Kit (2x16GB)
  • Материнская плата: Gigabyte Z390 AORUS ELITE
  • Главный диск: Samsung 970 PRO NVMe M.2 PCI-E x4 SSD, 1TB
  • Дополнительный диск: Samsung 970 PRO NVMe M.2 PCI-E x4 SSD, 512GB
  • Диск для бэкапов/архивов: Western Digital 6TB Ultrastar Hard Drive, SATA III w/ 256MB Cache
  • Графическая карта: Gigabyte GeForce RTX 2070 GAMING OC 8GB PCI-E
  • Блок питания: Corsair RMx Series RM650x 80+ Gold Fully Modular
  • Корпус: Corsair Carbide Series 270R Mid Tower ATX Case

Итоговая стоимость составляет около от $2400 до US$2600, в зависимости от поставщика, экрана, операционной системы, периферии и т.д. Она составит меньше $2000, если вы будете использовать два диска Samsung 970 PRO NVMe M.2 и откажетесь от 6 ТБ механического диска.

Когда будет пора приобретать новую систему для проектирования плат, вам понадобится только лучшая из лучших. Altium Designer® включает в себя все передовые в отрасли инструменты, необходимые для создания лучших электронных устройств. Если вам нужно лучшее решение для проектирования плат, не рассматривайте ничего, кроме Altium Designer. Остались вопросы? Свяжитесь с экспертом Altium.

 

Об авторе

Mark Harris

Mark Harris is an engineer's engineer, with over 12 years of diverse experience within the electronics industry, varying from aerospace and defense contracts to small product startups, hobbies and everything in between. Before moving to the United Kingdom, Mark was employed by one of the largest research organizations in Canada; every day brought a different project or challenge involving electronics, mechanics, and software. He also publishes the most extensive open source database library of components for Altium Designer called the Celestial Database Library. Mark has an affinity for open-source hardware and software and the innovative problem-solving required for the day-to-day challenges such projects offer. Electronics are passion; watching a product go from an idea to reality and start interacting with the world is a never-ending source of enjoyment.

Больше ресурсов от Altium Designer
Предыдущий документ
Руководство по созданию сложных посадочных мест в Altium Designer
Руководство по созданию сложных посадочных мест в Altium Designer

Следующий документ
Altium Concord Pro Комплексное решение для управления библиотеками
Altium Concord Pro Комплексное решение для управления библиотеками