بازسازی سرور ۱۵ سال پیش HP با مادربرد سفارشی مبتنی بر رزبری پای CM5؛ پروژه‌ای خیره‌کننده

بازسازی سرور ۱۵ سال پیش HP با مادربرد سفارشی مبتنی بر رزبری پای CM5

هیچ‌کس دوست ندارد سخت‌افزار قدیمی خود را دور بیندازد، به ویژه زمانی که قطعات قابل استفاده‌ای دارد. از سوی دیگر، اکثر علاقه‌مندان به الکترونیک عاشق پروژه‌های DIY الکترونیکی هستند. ترکیب این دو انگیزه، یوتیوبر EastMakes را به سمت بازآفرینی سرور قدیمی HP ProLiant N40L سوق داد. مادربرد یکپارچه و SoC این دستگاه بیش از حد قدیمی شده بود، بنابراین او منطقی‌ترین کار ممکن را انجام داد: طراحی مادربردی سفارشی حول محور ماژول محاسباتی رزبری پای ۵ (Raspberry Pi Compute Module 5).

چرا سرور HP ProLiant N40L نیاز به بازسازی داشت؟

شرکت HP مدل ProLiant N40L را برای نخستین بار در سال ۲۰۰۹ معرفی کرد و آن را به عنوان یک میکروسرور اقتصادی و کم‌مصرف عرضه نمود. اما ۱۵ سال بعد، بسیاری از مشخصات این سرور برای استانداردهای امروزی کفاف نمی‌دهد. در ادامه به بررسی چالش‌های اصلی این دستگاه می‌پردازیم.

ضعف‌های سخت‌افزاری سرور N40L

• عدم وجود اسلات NVMe: سرور N40L هیچ اسلات NVMe ندارد و تنها از حافظه‌های SATA با سرعت محدود پشتیبانی می‌کند. این موضوع در عصر SSDهای پرسرعت یک نقص بزرگ محسوب می‌شود.
• پورت‌های USB 2.0: این سرور تنها دارای پورت‌های USB 2.0 است که سرعت انتقال داده بسیار پایینی دارند و برای اتصال دستگاه‌های مدرن ناکافی هستند.
• مصرف انرژی نامناسب: اگرچه N40L زمانی به عنوان یک سرور کم‌مصرف معرفی شد، اما مصرف انرژی آن در مقایسه با دستگاه‌های امروزی اصلاً ایده‌آل نیست.
• قدرت پردازشی بسیار پایین: تراشه AMD Turion II روی این سرور حتی در زمان خودش هم عملکرد متوسطی داشت و امروزه توان پردازشی آن در حد حداقلی است.

راه‌حل EastMakes: طراحی مادربرد سفارشی مبتنی بر CM5

EatMakes تصمیم گرفت به جای دور انداختن سرور قدیمی، از ماژول محاسباتی رزبری پای ۵ استفاده کند تا یک سیستم قدرتمندتر، کم‌مصرف و به‌روز بسازد. ماژول CM5 دقیقاً همان تراشه Raspberry Pi 5 است، اما بدون هیچ پورت تعبیه‌شده‌ای. این ماژول طوری طراحی شده که کاربران بتوانند با استفاده از بردهای لوازم جانبی خارجی، پورت‌های مورد نظر خود را اضافه کنند.

ماژول محاسباتی رزبری پای ۵ (CM5) چیست؟

رَزبری پای CM5 (Compute Module 5) نسخه‌ای صنعتی و بدون پورت از Raspberry Pi 5 است. این ماژول دارای پردازنده quad-core ARM Cortex-A76 با فرکانس ۲.۴ گیگاهرتز، پشتیبانی از حافظه RAM تا ۸ گیگابایت و امکان اتصال به انواع ماژول‌های جانبی است. مزیت اصلی CM5 این است که کاربران می‌توانند دقیقاً همان چیزی را که نیاز دارند، طراحی و پیاده‌سازی کنند.

استفاده از مستندات متن‌باز پروژه رزبری پای

EastMakes برای طراحی مادربرد خود، از طبیعت متن‌باز پروژه رزبری پای بهره برد. او نقشه‌ها و مستندات اولیه را مطالعه کرد و طرح سفارشی خود را ایجاد نمود. بسیاری از علاقه‌مندان تازه‌کار معمولاً از بردهای I/O آماده رزبری پای استفاده می‌کنند، اما EastMakes ترجیح داد با بهره‌گیری از مستندات متن‌باز، طرحی منحصر به فرد و بهینه‌سازی‌شده بسازد.

جزئیات فنی طراحی مادربرد سفارشی

طراحی مادربرد سفارشی EastMakes ویژگی‌های فنی جالبی دارد که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم.

بهینه‌سازی‌های مکانیکی و بدنه

• چاپ سه‌بعدی نمونه اولیه: EastMakes با چاپ سه‌بعدی یک نمونه پلاستیکی، محل دقیق پورت‌ها و سوراخ‌های پیچ را تست کرد تا اطمینان حاصل نماید همه چیز در جای خود قرار می‌گیرد.
• هماهنگی ابعادی: او بردهای سفارشی را دقیقاً در فضای مادربرد اصلی ProLiant N40L تنظیم کرد تا بتواند از جعبه سرور قدیمی استفاده کند.

بهینه‌سازی‌های برقی و اتصالات

• کاهش تعداد پورت HDMI: EastMakes برای ساده‌سازی طراحی، تعداد پورت‌های HDMI را به یک عدد کاهش داد.
• افزودن پورت اترنت و USB 3.0: او یک کُنکتور Stack با پورت اترنت و دو پورت USB 3.0 Type-A اضافه کرد تا سرعت انتقال داده بهینه شود.
• اسلات NVMe: یکی از مهم‌ترین ارتقاها، افزودن اسلات NVMe برای درایو سیستم است که سرعت ذخیره‌سازی بسیار بالایی را فراهم می‌کند.
• مدیریت طول ترسیم‌ها: EastMakes زمان زیادی را صرف تنظیم طول خطوط ترسیم (Trace Lengths) کرد تا از مشکلات تائیمینگ جلوگیری نماید.

طراحی ظاهری و رنگ‌آمیزی PCB

اگرچه EastMakes از افزودن نورپردازی RGB خودداری کرد، اما با انتخاب رنگ زرد روی مشکی و استفاده از پیکربندی سفارشی PCBWay، ظاهری زیبا و متمایز به مادربرد داد. همچنین کلیدهای Boop و Reboop را برای افزودن حس تعاملی بیشتر اضافه نمود.

نتایج تست و عملکرد نهایی

EastMakes پس از دریافت PCB تازه تولیدشده، آن را تست کرد و شگفت‌انگیز بود: اولین بار کار کرد. البته باید اشاره کنیم که در دنیای پروژه‌های پیچیده الکترونیکی، وقتی یک سیستم از همان ابتدا بدون هیچ مشکلی کار می‌کند، احتمالاً یک باگ پنهان در جایی وجود دارد. اما به هر حال، نتایج کاملاً مثبت بود.

نتایج تست‌های انجام‌شده

• جای‌گیری دقیق در کیس N40L: مادربرد سفارشی دقیقاً در کیس سرور قدیمی جا شد و همه چیز به خوبی قرار گرفت.
• راه‌اندازی موفق: سرور با مادربرد جدید به راحتی بوت شد.
• تست سرعت USB و اترنت: سرعت پورت‌های USB و اتصال اترنت مطابق با استانداردها بود.

نقص‌های فعلی و برنامه‌های آینده

EastMakes هنوز پورت SFF-8087 مورد نیاز برایベイ کشوی هارد دیسک را اضافه نکرده است، اما احتمالاً در مراحل بعدی این قابلیت را نیز پیاده‌سازی خواهد کرد.

پرسش‌های متداول

۱. ماژول CM5 چیست و چه تفاوتی با Raspberry Pi 5 دارد؟

ماژول محاسباتی CM5 نسخه‌ای بدون پورت از Raspberry Pi 5 است که برای استفاده در پروژه‌های صنعتی و سفارشی طراحی شده. برخلاف Pi 5 که پورت‌های USB، HDMI و اترنت تعبیه‌شده دارد، CM5 نیازمند افزودن بردهای جانبی خارجی برای دسترسی به این پورت‌هاست.

۲. چرا EastMakes به جای خرید یک سرور نو، این پروژه بازسازی را انجام داد؟

سرور HP ProLiant N40L حتی با وجود قدیمی بودن، همچنان بدنه و امکانات مکانیکی خوبی دارد. EastMakes به جای خرید تجهیزات نو، از قطعات موجود استفاده کرد و با هزینه‌ای بسیار کمتر، یک سیستم قدرتمندتر و کم‌مصرف ساخت.

۳. آیا این پروژه برای کاربران عادی قابل اجرا است؟

این پروژه نیازمند دانش تخصصی در طراحی PCB، الکترونیک و آشنایی با مستندات متن‌باز رزبری پای است. بنابراین برای کاربران عادی چالش‌برانگیز خواهد بود، اما برای علاقه‌مندان به DIY الکترونیک یک پروژه الهام‌بخش محسوب می‌شود.

۴. هزینه این پروژه بازسازی چقدر بوده است؟

EastMakes در ویدیوی خود جزئیات هزینه را ذکر نکرده، اما با توجه به استفاده از قطعات بازیافتی و ماژول CM5، هزینه کلی نسبت به خرید یک سرور نو بسیار پایین‌تر بوده است.