Retro PC - Pentium Pro

      28.8.2004 Záhy po té, co jsem dostal své první PC 486DX4 a začal pronikat do neprobádaného světa počítačů, jsem začal shánět další PC díly, abych si mohl také nějaký PC sám sestavit, osahat a pohrát si s HW. Postupně se mi toho PC šrotu nahromadilo více, ale nemám dost místa, abych mohl mít všechno zkompletované v casech. Tak vám zde představím alespoň 1 PC, které stojí za zmínku díky použitému CPU intel Pentium Pro, který nebyl v našich končinách příliš rozšířený. Pamatuju si, jak jsme na něj kdysi se spolužáky slintali v katalogu AutoContu, kde tehdá v 2/2 90. let stál několik desítek tisíc. Nyní jsem si ho koupil za dvacku na radioburze v Holicích a spolu s mainboardem Asus P6NP5 se stalo základem tohoto retro PC.
      Pentium Pro je svým způsobem unikátní konstrukce, kde intel poprvé použil více čipů v 1 keramickém pouzdře. Řemeslným zpracováním je to opravdu oku nadšence lahodící masterpiece, který obsahuje snad gram zlata. Na 1 čipu je CPU jádro s 8 + 8 kB L1 cache a na druhém samostatná L2 cache velikosti 256 nebo 512 kB taktovaná (narozdíl od následníka Pentium II) na stejné frekvenci jako jádro (150 - 200 MHz). Existovala dokonce 3-čipová verze s 1 MB L2 cache (2x 512 kB čipy) v plastovém pouzdře, ale tu jsem na živo nikdy neviděl. Já mám jen 256kB verzi na 200 MHz. Zde se můžete podívat na útroby jednoho rozebraného CPU:

intel Pentium Pro 150-60-256k front side intel Pentium Pro 150-60-256k back side intel Pentium Pro 150-60-256k inside intel Pentium Pro 150-60-256k core + cache chips

      Základní deska je založená na chipsetu intel 440FX s jižním můstkem PIIX3. Samotný chipset podporuje až 1 GB FPM/EDO RAM, ale deska má jen 4 SIMM sloty, které poberou max. 64MB moduly, takže celkový limit je 256 MB RAM. Zatím jsem sehnal moduly o celkové kapacitě 192 MB. No ono to bylo tehdá docela hodně, začínal jsem na PC se 4 MB RAM a tehdá poměrně dlouhou dobu platilo 1 MB =~ 1000 Kč. Deska má na tehdejší dobu obvyklé periferie: 2-kanálový IDE řadič s rychlostí UDMA33, řadič disketovky, 2 sériové a 1 paralelní port a 2 pomalé porty USB 1.1. Formát a napájecí konektor je klasický AT. Postupně jsem retro PC dovybavil dalšími komponentami, které jsem vesměs koupil po bazarech a různých burzách. Přehled aktuální konfigurace je zde:

CPU: intel Pentium Pro 200/66 MHz, 256 kB cache, PGA
Mainboard: Asus P6NP5 rev. 1.3, Socket 8, AT;
intel 440FX + PIIX3 + W83877F chipset;
4*72-pin SIMM, 4*PCI, 1*PCI/ISA+media, 3*16bit ISA;
integrovaný EIDE UDMA33 2 kanály, floppy, 1*LPT, 2*COM, 1*DIN, 2*USB 1.1
PLL chip W48C60-414G; Award BIOS 4.51 (128 kB FlashROM), manuál
RAM: 2*SIMM 72-pin EDO 64 MB, 60 ns Samsung (KM44C16104AK-6)
2*SIMM 72-pin FPM 32 MB, 60 ns Hyunday (GM71C17400CJ6)
VGA: Matrox Millennium II MGA-2164WP-C PCI, 4 MB WRAM, VBE 2.0
3Dfx Voodoo1 PCI 4 MB EDO RAM
Audio: Sound Blaster Live! 1024 PCI (CT4830), EAX, 4-kanál
Sound Blaster AWE64 ISA (CT8920), wavetable MIDI
Síťovka: Realtek RTL8139D PCI 10/100Mbit Ethernet RJ45
USB 2.0 PCI karta s NEC uPD720101 5*USB 2.0
FDD: 3,5" / 1,44 MB
HDD: Western Digital Caviar WD400BB, 40 GB, ATA133, 2 MB cache
DVD-RW: LG GSA-4163B - 16x DL, RAM ATAPI vypalovačka
CD-RW: Teac CD-W552D - 52x max ATAP vypalovačka
Čtečka karet: Alcor AU9360 USB 1.1 CF/SD/MMC/SM/xD/MS interní do 3,5" šachty
Zdroj: AT 200 W ESC
Case: Mini Tower šedý, šachty: 3*5,25" + 2*3,5"

Asus P6NP5 socket 8 motherboard Asus P6NP5 socket 8 motherboard with CPU

      Grafických karet jsem vystřídal několik a nakonec na trůn usedla královna 2D SVGA karet Matrox Millennium II MGA-2164WP-C PCI osazená 4 MB WRAM. Dělaly se i 8MB verze a na kartě je konektor pro rozšiřující paměťové moduly 4, 8 a 12 MB (celkově max. 16 MB). Ve své době to byla jedna z nejrychlejších 2D karet (díky speciální 2-portové rychlé videopaměti se 64-bitovou šířkou datové sběrnice) pro profesionální stanice určené např. pro CAD aplikace. Srovnatelné byly ještě třeba #9 Imagine 128 nebo TSENG ET6000. Tomu odpovídala i cena a tak jsem mohl tehdá jen mlsně koukat na fotky v Chipu. Po desetiletí odvál slávu čas a kartu jsem vyhrabal někde ve šrotu. Pro Millennium II jsou k dispozici ovladače pro Windows 3.x, 9x, NT 3.x, NT 4.0, 2000, XP, OS/2, AutoCAD, MicroStation a 3D Studio.
      Grafickou kartu jsem dále doplnil dedikovaným 3D akcelerátorem. V 1/2 90. let byla HW 3D akcelerace doménou jen specializovaných grafických stanic např. od Silicon Graphics a teprve nově vzniklá firma 3Dfx přinesla hráčům na trh první dostatečně výkonný a přitom cenově dostupný 3D akcelerátor, který byl také přijat a podporován většinou vývojářů her (používal vlastní Glide API). 3D karta se s VGA kartou propojovala pomocí pass-through kabelu, kdy byla aktivní pouze když běžela 3D aplikace (podporován byl pouze full-screen režim), jinak jen propouštěla na monitor signál z VGA karty. Toto propojení pracovalo s analogovým videosignálem a mohlo ve vysokých rozlišeních a frekvencích působit jistou degradaci (nižší ostrost) obrazové kvality, proto je lepší připojit dvěma kabely monitor s více vstupy a podle potřeby je přepínat. 3Dfx Voodoo1 jsem si koupil v roce 1998 na hraní Quake II a Unrealu. Pak jsem ji v primárním PC vyměnil za nVidia RIVA TNT AGP (kombinovaný 2D + 3D akcelerátor) a Voodoo schoval do krabice, abych ho po letech znovu oprášil a zasadil sem. Dnes je možné hraní Glide-only her řešit pomocí Glide wrapperů, které překládají toto API do OpenGL, Direct 3D, atd.

Matrox Millennium II MGA 2164WP PCI 3Dfx Voodoo1 PCI 4MB EDO RAM

      Jako zvukovou kartu jsem použil s ohledem na kompatabilitu s DOSovými hrami a demy Sound Blaster AWE 64 do ISA slotu. Sound Blaster byl prostě v té době železný standard s výjimkou pár starších programů a her napsaných pro nekompatabilní Gravis Ultrasound (GUS). K AWE64 jsem ještě přidal Sound Blaster Live! PCI, který jsem v primárním PC vyměnil za Sound Blaster Audigy. SB Live! nabízí HW akceleraci prostorového zvuku EAX, A3D a DirectSound3D, kterou jsem si přes 4-kanál poprvé vychutnával v Unrealu. Není HW kompatabilní s klasickým Sound Blasterem, nabízí pouze emulační DOSovou TSR utilitu, která musí běžet ve V86 režimu (na nových PC už ani nefunguje), kde zas některé hry a dema neběží, takže proto zde mám kombo 2 zvukovek.
      Pro rychlejší a pohodlnější přenos dat jsem také přidal 5-portový USB 2.0 PCI řadič s čipem NEC uPD720101, který jsem za 10 Kč koupil v Holicích. Oproti onboard USB 1.1 portům je několikanásobně rychlejší. Bohužel BIOS neumožňuje z USB portů bootovat, takže můžu bootovat externě jen z CD, DVD a disket. Na PC mám nainstalovaný MS-DOS 6.22, Windows 98, Windows NT 4.0 a Windows XP. Zkoušel jsem zde také rozběhnout ReactOS, ale ten běžel oproti Windows tragicky pomalu.

Sound Blaster AWE64 ISA Sound Blaster Live! 1024 PCI USB 2.0 PCI controller NEC uPD720101 retro-PC Pentium Pro 200 in miditower case

Remake paměťového modulu pro Matrox Millennium II

      24.1.2021 Už dříve jsem uvažoval o rozšíření paměti grafické karty, abych mohl využít nativní rozlišení mého LCD 1600 x 1200 / 32bpp, pro které je potřeba necelých 8 MB. U nás jsem na bazarech za ty roky nic nenašel, zřejmě se tu tehdá paměťové moduly vyskytovaly velmi vzácně. Sem tam jsem mrknul na eBay, kde se sice ty moduly objevují, ale téměř vždy jen v USA, odkud by to s poštovným a clem stálo nesmysl.
      A tak jsem se rozhodl, že bych mohl zkusit reverse engineeringem získat schéma zapojení a vyrobit si nový 4MB modul. Paměťové čipy Samsung KM4232W259AQ-60 se dokonce ještě dají sehnat na eBay (NOS - nové ze starých zásob), ale levněji vyjde koupit celou kartu a z ní čipy odpájet. Problém zůstává v tom, že nemám žádný modul jako předlohu ke zkoumání. Předpokládám však, že většina pinů na rozšiřujících konektorech J2 a J4 bude propojená s paměťovými čipy na desce grafické karty (společné datové a adresové sběrnice) a jen menší část pinů bude použita na samostatné řídicí signály. Myslel jsem, že bych mohl něco vykoukat z fotek, jenže většina spojů je schovaná ve vnitřních vrstvách a pod plastovým základem pin headeru. Jeden večer jsem si na to sednul a prostě všechny piny (celkem 2 x 119) konektorů propípal proti všem pinům paměťových čipů na desce. K tomu přišel velmi vhod levný multimetr z Lidlu, který nemá žádnou přepěťovou ochranu a tak pískací test reaguje okamžitě bez zpoždění (narozdíl od mého Metexu M-3860M). Podařilo se mi identifikovat asi 90% pinů. Dále jsem požádal o pomoc ve vláknu na Vogons (uživatel Dusko mi pomohl s identifikací pinů OE#, CAS# s SE#), aby mi někdo z majitelů modulu propípal ten zbytek a také se poptal přátel, jestli někdo náhodou doma modul nemá.
      Paměťové čipy A5 - A8 na desce mají 32 datových I/O pinů DQ31:0 a tak jsou po dvou připojeny na 64-bitovou datovou sběrnici. Adresová sběrnice A8:0 a také řídicí signály SCLK, SE#, DSF2:0 jsou společné pro všechny čipy. Signály RAS#, CAS#, OE#, BE3:0# jsou pro dvojice čipů samostatné a výstupy sériového data registru SQ15:0 jsou pro každý čip připojeny samostatně přes odporové sítě 33 Ω. Číslování konektorů J2 (propojený s J1 na modulu) a J4 (propojený s J2 na modulu) jsem si zavedl dle obrázku níže.

MGA connectors J2, J4 numbering 4MB expansion memory module schematic

      14.2.2021 Na zapůjčeném modulu jsem snadno identifikoval zbytek pinů a zjistil, které paměťové čipy na modulu jsou vzájemně propojené s čipy na desce: A1 ~ A8, A2 ~ A7, A3 ~ A6, A4 ~ A5. Řídicí signál RAS# je pro všechny čipy na modulu společný a je spojený s RAS# čipů A7, A8 na desce. Signály CAS# jsou samostatné pro 2 banky po 2 čipech (A1, A2 a A3, A4), stejně tak signály OE#. Signály BE3:0# jsou propojené po 2 čipech na modulu s 2 čipy na desce (A1, A3 ~ A6, A8 a A2, A4 ~ A5, A7). Adresová sběrnice A8:0 a také řídicí signály SCLK, SE#, DSF2:0 jsou společné pro všechny čipy jak na modulu, tak na desce. Zbylé piny jsou nezapojené. Kompletní schéma jsem aktualizoval výše. Teď už to zbývá jen zaroutovat.

      4.2.2021 Dnes mi dorazila z bazoše AGP karta Matrox Millennium II MGA-2164WA-B 4 MB, kterou plánuju použít jako dárce orgánů, tedy 4 paměťových čipů KM4232W259AQ-50. Všiml jsem si, že oproti PCI verzi jsou tyto paměti o něco rychlejší (50 ns vs 60 ns), ale to pro daný účel nemá žádný význam. Kartu (paměti) jsem otestoval programem VMT a zdá se být v pořádku. Díky AGP dosahuje větší propustnosti LFB, naměřil jsem 180 MB/s vs 93 MB/s u PCI verze.

Matrox Millennium II MGA-2164WA-B 4MB AGP

      10.2.2021 Kamarád Tomáš doma vyhrabal kartu Matrox Millennium II MGA-2164WP-C 8 MB PCI (má osazeno celkem 8 paměťových čipů z obou stran desky) i s 4MB rozšiřujícím modulem a ochotně mi ji zaslal k prozkoumání. Vyzkoušel jsem ji napřed ve své desce Abit BX133-Raid a divil jsem se, že program VESATEST detekoval pouze 4MB LFB. Zkusil jsem tedy flashnout novější verzi video BIOSu 1.5 (image soubor 859-5.bin), na kartě byla původně verze 1.1. Musel jsem k tomu použít starší verzi programu MGA Bios Programming Utility 1.87d, neboť novější verze 2.54.000d mi i v holém DOSu tuhla. Pak už VESATEST detekoval podle předpokladů 12MB LFB, avšak tabulka podporovaných videomódů se vůbec nezměnila. Nejvyšší TrueColor režim tam byl 1024 x 768 / 32bpp (118h). Zkusil jsem ještě loadnout rezidentní utilitu UniVBE 6.7, počet módů v tabulce vzrostl z 25 na 34, ale nejvyšší TrueColor režim tam byl jen 1280 x 1024 / 32bpp (11Bh) a nikoliv kýžený 1600 x 1200 / 32bpp, jak jsem si představoval. Ale beru, že tento videomód už není standardizován sdružením VESA a nepodporují ho ani novější karty Matrox G200 a G450, které jsem dříve testoval. Vyšší videomódy by měly být přístupné alespoň přes nativní ovladače (např. i DOSové 3D Studio 4 by mělo mít podporu pro 8MB verzi Millennium II).

      16.2.2021 Schéma už mám kompletní a tak jsem se pustil do layoutu nového modulu. Napřed jsem zkusil autorouter na 2 vrstvách, ale ten skončil neúspěchem (chybělo 9 cest z 587). Zvýšil jsem tedy počet vrstev na 4 (dnes už to není o tolik dražší) a jednu definoval jako rozlitou zem. Pak už to autorouter dal, ale dost hnusně a se spoustou DRC errorů. Nezbývá tedy, než se pustit do poctivé ruční práce. Pod těma paměťovýma čipama začíná bejt dost husto...

new 4MB expansion memory module PCB layout-partially routed




Zpět

Aktualizováno 21.2.2021 v 00:37

Získejte registraci domén s tld .online, .space, .store, .tech zdarma!
Stačí si k jedné z těchto domén vybrat hosting Plus nebo Mega a registraci domény od nás dostanete za 0 Kč!
Objednat