Audio_Italia

Ci sono mille modi diversi di costruire un sistema per la musica liquida con hardware per PC standard.

In questo thread vorrei:
- fornire una panoramica sull'evoluzione hardware Intel e AMD;
- segnalare alcuni prodotti pre-assemblati, di dimensioni contenute, facilmente reperibili che possono prestarsi a fare da "PC per la musica" (thin client, PC di piccolo formato);
- discutere i sistemi "fanless".

Menzioneremo spesso le prestazioni ma ricordiamo che la riproduzione di musica, salvo intervenire con operazioni DSP impegnative (filtri a convoluzione), ha richieste davvero minimali in termini di capacità di calcolo.

Ovviamente avere hardware un minimo prestante aiuta nella gestione di librerie di grandi dimensioni.

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Cominciamo con un po' di contesto.

L'architettura usata da Intel e AMD è identificata con "x86". Questa dicitura origina con le serie di CPU Intel precedenti al Pentium: 8086, 286, 386, 486 e così via. L'evoluzione a 64 bit si chiama "x86_64", ma anche "amd64" perché AMD fu la prima a presentare CPU a 64 bit. Oggi quasi tutto è a 64 bit e si è tornati ad usare la dicitura "x86", spesso sottintendendo il "64".

La quantità di hardware tra cui scegliere è enorme. Per comodità, convenienza, riusabilità futura e altri motivi ci concentreremo su processori "moderni".

Esistono 14 generazioni di CPU Intel da quando essa ha introdotto i prodotti "Core". A partire dalla seconda generazione e fino circa alla nona, Intel ha seguito un ciclo di sviluppo definito "tick-tock", alternando miglioramenti dell'architettura a miglioramenti del processo produttivo (migliore litografia, transistor più piccoli, i famosi nanometri).

In generale di generazione in generazione cambiano una o più di queste cose:
- massime frequenze di clock raggiungibili;
- capacità di calcolo "per ciclo di clock" (IPC): in altre parole, CPU più moderne sono maggiormente prestazionali anche a parità di clock con quelle vecchie;
- memorie supportate (da DDR3 a DDR4 a DDR5);
- consumo per date prestazioni (e strategie di risparmio energetico);
- numero di core (e thread);
- codec multimediali supportati in hardware (importante per il video, meno per l'audio).

Nonostante AMD avesse proposto per prima l'architettura a 64 bit, a partire dalle CPU "Core" Intel acquisì e mantenne un vantaggio significativo per anni. Questo fino alla presentazione delle CPU Ryzen da parte di AMD, con cui l'azienda è tornata a competere ad armi pari.

Questo ha fatto sì che per molti anni le innovazioni proposte da Intel di generazione in generazione siano state in molti casi moderate o soltanto incrementali. Per esempio, solo con la 8a-9a generazione Intel ha cominciato a incrementare il numero di core nella fascia media (i3, i5). In più, Intel costringe a cambiare scheda madre ogni due generazioni circa, mentre AMD supporta i suoi socket/chipset per anni.

Architetture Intel
Il brand di Intel più longevo è sicuramente "Pentium". Tuttavia, a partire dall'introduzione delle CPU Core i3, i5, i7 (più tardi anche i9) il Pentium è stato relegato al segmento delle CPU entry level, appena sopra il Celeron.

Nei sistemi low-power (tipicamente inferiori a 10 W di TDP, thermal design power) Intel ha usato assieme a Pentium e Celeron anche il brand Atom (ora caduto in disuso).

Sebbene oramai datate per uso desktop, le CPU Intel a partire dalla 4a/5a generazione (Haswell / Broadwell) possono essere considerate per l'uso in un server domestico. Queste CPU usano prevalentemente memorie DDR3.

La 6a/7a generazione (Skylake / Kaby Lake) supporta le memorie DDR4. A livello prestazionale, l'incremento è moderato rispetto alla 4a, ma l'efficienza energetica fa decisamente dei passi avanti.

La 8a/9a generazione non introduce grandissimi cambiamenti, ma incrementa il numero di core (e thread) a parità di segmento di mercato. Per esempio il Core i5 passa da 4 core a 6 core, sulla spinta della concorrenza di AMD. La 10a generazione anch'essa aumenta num di core o thread e le frequenze di clock, ma rimane fondamentalmente la stessa architettura.

Per qualche motivo legato alla sicurezza, Windows 11 non supporta ufficialmente architetture precedenti alla 8a generazione (a volte si possono aggirare le limitazioni, ma comunque). Linux naturalmente non presenta restrizioni di sorta.

Con la 11esima generazione si verifica un discreto passo in avanti nelle prestazioni "per clock".

Con la 12esima (Alder Lake), si ha un altro miglioramento e Intel introduce architetture ibride che combinano "performance core" con "efficiency core". È anche il primo aggiornamento del segmento "low power" che ora è basato sugli "efficiency core" dell'architettura standard.

Interessante notare che i core ad alta efficienza energetica della 12ma generazione competono, per prestazioni, con i core standard della 6a-7a generazione.

Come regola un po' ingenua ma efficace: se un sistema usa DDR4 è abbastanza moderno per i nostri scopi.

Seguirà piccola disamina sul segmento low-power...

Segmento low power Intel
La definizione di "low power" non è univoca.

Parliamo generalmente di CPU con TDP (thermal design power) inferiore a 10 W. La TDP non rappresenta il consumo massimo o tipico della CPU, però fornisce un'idea di quanta potenza deve dissipare il dissipatore della CPU.

La TDP è più o meno legata al consumo medio della CPU a pieno carico. Se la dissipazione è insufficiente rispetto alla TDP, la CPU giunge ad una temperatura limite e entra in gioco il "throttling" (riduzione della frequenza di clock) che compromette le prestazioni. CPU con TDP fino a 10 W possono essere dissipate passivamente senza troppi problemi, ma non è sempre questo il caso.

Il segmento low-power di Intel si chiamava Atom.

Oggi si trovano a prezzi economici (poche decine di euro) molti mini PC basati su Atom della serie X-Z, per esempio X5-Z8300. Si tratta di architetture relativamente datate e, per quanto usabili, oggi si trova di meglio.

Ad un certo punto Intel ha deciso di usare i nomi Celeron e Pentium (e Pentium Silver) anche sui prodotti low power. Come regola semplice, le generazioni che usano DDR4 hanno una discreta potenza di calcolo e buona efficienza, tuttavia le loro prestazioni sono inferiori a quelle di un Raspberry Pi 5. Potendo scegliere, meglio le versioni quad core rispetto ai dual core.

Se guardate ai codici prodotto, troverete una serie "N" con TDP tipica di 6 W e una serie "J" con TDP tipica di 10 W. La serie N si presta ad essere integrata in apparecchi molto piccoli (scatoline tipo TV box o un po' più grandi di una carta di credito).

Esempi: N3450, N4100, J4105, J4125, J5005, N5030.

Ci sono diverse generazioni ma l'architettura è molto simile e cambiano al più i clock massimi o il coprocessore grafico integrato.

Alcune di queste CPU sono usate sui "thin client" commercializzati da grandi fornitori dell'informatica come Fujitsu e Dell. Di norma queste piattaforme hanno qualità superiore rispetto ai mini PC di fabbricanti cinesi. Vengono periodicamente dismessi dalle aziende quindi si possono acquistare ottimi prodotti ricondizionati con circa 50 euro. Hanno quasi tutti raffreddamento passivo.

A partire dalla 12esima generazione di CPU Core, Intel ha introdotto performance core ed efficiency core.

La linea low power è stata di conseguenza rinominata "Intel Processor" e consiste di processori che usano solo efficiency core (N100, N97, etc.). La cosa interessante è che un "efficiency core" di 12ma generazione va quasi quanto un core normale delle generazioni precedenti.

Processori come l'Intel N100 rappresentano un bel salto di qualità rispetto ai precededenti, hanno ottime capacità multimediali ma... non si prestano molto al raffreddamento passivo. Se integrati in un dispositivo di piccole dimensioni la ventola a bordo può diventare rumorosa.

P.S.: pressoché tutte le CPU low power sono saldate e non upgradabili. Su alcuni dispositivi di piccole dimensioni anche la RAM è saldata sulla scheda.