Retro PC - 386DX/486DLC

PGA socket mod na 386 MB KMC-A419-8 ver. 1.0

      30.5.2022 Některé základní desky 386 měly na sobě připájený CPU v provedení SMD. Tato deska se zrovna vyráběla ve 2 variantách, buď s připájeným CPU nebo s PGA paticí. Já mam variantu s připájeným CPU AMD Am386DX-40 a tak mě napadlo, že bych si mohl na desku dopájet PGA patici, abych v ní mohl testovat i jiné CPU. V případě CPU AMD revize C a novější se to navíc zjednodušuje tím, že tyto CPU mají pin FLT# (54), který ho kompletně odpojí od sběrnice a není ho tak třeba vypajovat z desky. Abych mohl dle potřeby přepínat mezi onboard CPU a CPU v patici, přivedl jsem nezapojený pin FLT# na jumper, jehož druhý pin jsem zapájel do GND prokovu footprintu neosazené paměti U21. Jelikož má pin FLT# interní pull-up cca 100 kΩ na VCC (ampérmetrem jsem naměřil proud 46 µA do země) a drátový spoj je poměrně krátký, tak jsem žádný externí pull-up nepřidával. Pokud bych chtěl onboard CPU vyřadit trvale, stačila by malá kapka cínu na propojení pinů FLT# (54) a GND (55) hned vedle.

socket mod	TX486DLC-40	TX486DLC-40	TX486DLC-40	AMI BIOS setup

      Dále jsem na desce rozšířil velikost cache na 256 kB pomocí dalších čtyř 32kB DIL SRAM čipů a vyměnil jsem 8kB TAG SRAM za 32kB TAG SRAM. Metodou pokus-omyl jsem našel správnou kombinaci jumperů: JP5 = on, on, on; JP5 = 1-2 (původní nastavení pro 128 kB cache bylo: JP5 = on, on, off; JP6 = 2-3). UPDATE: našel jsem popis jumperů k desce KMC-40A, která vypadá velmi podobně a má i stejně rozmístěné jumpery.
      Do desky jsem zkusil osadit CPU TX486DLC-40, když už ho BIOS podporuje a otestoval propustnost paměťového subsystému pomocí DOSového programu CCT386. Jak je vidět, rychlostní skoky nastávají dle očekávání na hranici bloků 256 kB (L2) a 1 kB (L1). Zajímavé je, že 386DX dosahuje při využití cache více bodů než 486DLC s kaskádou L1 a L2 cachí (zřejmě nějaký overhead). Pro ladění nastavení L1 cache v CPU poslouží program cyrix.exe pro DOS, zde je výchozí nastavení dle BIOSu. Nastavení wait states u RAM nelze v SETUPu měnit, pouze lze ladit nastavení refreshe.
      V programu Norton SysInfo CPU Benchmark došlo oproti 386DX k nárůstu z 43,0 na 65,4 bodů (o 52%). V programu Norton Diagnostic jsem v System Board Testu zjistil, že na 486DLC neprojde CPU Arithmetic Test, netuším z jakého důvodu, ale jiným programům to zřejmě nevadí. Nakonec jsem ještě do desky nastrkal 8 MB RAM a FPU IIT 3C87-40, abych mohl spustit Quake. Na hraní to ale opravdu není, ve VGA rozlišení 320 x 200 jsem dosáhl v testu timerefresh 1,067 FPS na 386DX a 1,268 FPS na 486DLC (zrychlení o 19%). Test jsem provedl ještě jednou s lepší VGA kartou Diamond Stealth Pro S3 Vision 928 (místo low-end Relatek RTG3105), ale na výsledek to nemělo podstatný vliv: 1,295 FPS. Zde je také screenshot a report z programu SpeedSys s onboard CPU 386DX. Na TX486DLC se mi SpeedSys zaseknul při detekci CPU ("Processor: Cyrix"). Pak jsem se dozvěděl, že důvod je patrně v určitých odlišnostech specifických registrů CPU TI TX486DLC a Cyrix Cx486DLC, které SpeedSys čte přes I/O instrukce a na některých deskách/chipsetech může toto extenzivní oťukávání způsobit zátuh.
      UPDATE1: Od Dušana jsem dostal matematický koprocesor ULSI Math*Co DX US83C87 40 MHz, s kterým se Quake výrazně zrychlil na 1,690 FPS, po přetaktování ISA na 10 MHz ještě o trochu více na 1,725 FPS.
      UPDATE2: Podařilo se mi najít 16k x 4-bit SRAM čip QS8888-20P a tak jsem pro něj na desku dopájel DIL22 patici na pozici U21. V BIOSu v menu "Advanced Chipset Setup" je pak možné nastavit položku "Write Buffer/Back Cache" na "Back". V benchmarku SysInfo a CheckIt se aktivace write-back cache nijak prokazatelně neprojevila, v CCT386 byl dokonce patrný pokles bodů přenosové rychlosti u velkých bloků ze 192 na 153 bodů, ale v Doomu (doom.exe -timedemo demo1, FPS = 35*gametics/realtics) jsem zaznamenal drobné zrychlení z 9,14 FPS na 9,46 FPS (+3,5%).
      UPDATE3: Našel jsem optimalizovanou verzi engine 486Quake pro starší CPU 386/486/586 a zkusil ji otestoval na nejlepší HW konfiguraci s 16 MB RAM a ISA na 10 MHz. Timerefresh zrychlil na 1,974 FPS a timedemo1 z 2,5 na 2,7 FPS.

Am386DX-40, 128kB	TX486DLC-40, 256kB	Am386DX-40, 256kB	TX486DLC-40, 256kB	NDiag TX486DLC-40

      24.9.2023 Na této desce jsem narazil na takové podivné chování paměťových modulů. Mám zde osazeno celkem 8 stejných 1MB SIMMů s čipy Goldstar GM71C4400AJ70 (1M x 4, 70 ns) s paritou. MemTest 2.11 i 4.00 mi hlásil asi 300 chyb v bitu 17 v rozsahu 1,3 - 1,8 MB. Nechal jsem v desce jen 4 SIMMy a jejich prohazováním jsem se snažil lokalizovat vadný modul. Našel jsem celkem 3 podezřelé SIMMy. Ty generovaly chyby, ale jen pokud byly vloženy do patice SIMM8 (u kraje desky). Zbylé SIMMy fungovaly bez chyb i v této patici. Vhodným proházením SIMMů se mi tak podařilo docílit, aby žádné chyby v MemTestu nebyly. Jak jsem dále zjistil, deska nemá ráda 4 MB SIMMy, sice s nimi nabootuje, ale MemTest hází spoustu chyb u všech SIMMů, které mám a pochybuju, že by byly všechny vadné. Podobně se chovají i v další 386 MB, ale v jiné desce pro 386SX, kde stačí osadit 2 moduly, tak chyby nehází. Možná to nějak souvisí s nastavením refreshe, ale Hidden Refresh už mám zapnutý i nejkratší dobu refreshe na 15 µs.

      9.10.2024 Zapájel jsem 4 plošňáky 4MB 30-pin SIMMů navržených Alexandrem Grozou, které jsem si už dříve nechal vyrobit v JLCPCB. Osadil jsem je EDO DRAM čipy GD417404BJ-6 vypájenými z jednoho 16MB 72-pin SIMMu. PCB ver. 1.2 rev. B umožňuje pomocí pájecí propojky osadit jak FPM tak EDO DRAM. Paritní čipy 4M x 1 nemůžu nikde sehnat a tak jsem je zatím vynechal. BIOS této desky umožňuje kontrolu parity vypnout, takže to zas tak nevadí. Osadil jsem tyto 4 moduly do desky a projel MemTestem - výsledek byl OK bez jediné chyby.

osazené SIMM	AMI BIOS setup - WB

XTIDE BIOS na 386 MB KMC-A419-8 ver. 1.0

      27.11.2022 Jelikož tato 386 podporuje disky pouze v režimu CHS do 504 MB, rozhodl jsem se vyzkoušet OpenSource projekt XTIDE Universal BIOS, který přidává podporu služeb INT 13h s LBA a umožňuje tak používat disky o kapacitě až 128 GB. Na XTIDE jsem narazil už někdy dříve, ale mylně jsem se domníval, že je to rozšiřující BIOS jen pro určitou 8-bitovou ISA kartu pro PC-XT, které ještě nemá podporu disků v systémovém BIOSu. Avšak XTIDE lze s výhodou používat i na 286, 386, 486, které už podporu disků mají, ale obvykle kapacitně dost limitovanou. Ke vzájemné kolizi by dojít nemělo, stačí v systémovém BIOSu zakázat všechny disky a XTIDE si je inizializuje později.
      Jednou z možností, jak XTIDE do systému přidat, je použít starou síťovou kartu s paticí na BootROM, která umožňuje zavádět OS ze sítě u bezdiskových stanic. Za tímto účelem jsem vytáhl ze šuplíku 10Mb ISA síťovku D-Link DE-250CT, která podporuje 8kB EPROMky, to je tak akorát. XTIDE lze stáhnout už jako předkompilované moduly v několika variantách. Stáhl jsem si soubor ide_386.bin pro platformu 386, který se vejde do 8 kB Varianta ide_386l.bin je větší a obsahuje navíc textové interaktivní menu. Stažený image je nutné napřed zkonfigurovat pomocí utility xtidecfg.com, která také image zarovná na správnou velikost a přepočítá kontrolní součet. Ve výchozím nastavení jsem nepotřeboval nic měnit. Pak jsem image vypálil do 8kB EPROMky MBM2764 programátorem LabProg-48LV, strčil do patice na síťovce a po zapnutí PC se nic nestalo. Dovtípil jsem se, že nejprve bude třeba BootROM nějak povolit. Jelikož karta nemá žádný jumper, ale má sériovou EEPROM, bylo jasné, že se to nastavuje konfigurační utilitou. Tu jsem našel zde, po rozbalení stačí spustit soubor setup250.exe a v menu "Set Up Configuration|Remote Boot" nastavit na Enabled, vybrat volnou adresu pro mapování BootROM (vybral jsem si CC00h) a uložit. Po té už XTIDE normálně naběhnul na konci POSTu.

D-Link DE-250CT	boot s XTIDE z HDD

      XTIDE jsem vyzkoušel s několika klasickými disky a SSD s různými výsledky. Jako první jsem testoval HDD Seagate Medalist ST310232A 10 GB. Během detekce se disk 2x rychle po sobě vypne a zapne (asi cold reset disku), což se mi úplně nelíbí. Také při intenzivním zápisu v některých programech se disk začal vypínat a zapínat. V benchmarku CheckIt dosáhl přenosové rychlosti 1,57 MB/s a průměrné přístupové doby 8,3 ms. Jako další jsem vyzkoušel o něco novější Seagate Barracudu 7200.7 ST340014A 40 GB, která se při detekci ani zápisech nevypíná (jen zarachotí hlavama a jinak funguje OK.
      Pak jsem zkusil SSD Transcend TS32GPSD330 32 GB MLC s pasivní redukcí z IDE 44 pinů na IDE 40 pinů, ale XTIDE ho nedetekoval. Ani systémový BIOS ho neuměl použít s ručním nastavením na omezenu velikost 504 MB. Tento SSD mi funguje v desce Abit BX133-Raid na onboard řadiči v soutbridge intel PIIX4, ale nedetekuje se v mém retro PC s Pentiem Pro se soutbridgem intel PIIX3. Netuším proč, podle manuálu by měl SSD podporovat LBA i CHS režim a přenosové režimy PIO 0 - 4. Další SSD Samsung MZMPC032HBCD-000D1 32 GB MLC mSATA v redukci mSATA - IDE 44 pinů z AliExpressu dopadl ještě hůře - zasekl PC během POSTu tak, že se nešlo dostat ani do SETUPu. A to docela zvláštním způsobem, všimněte si vynechaných písmenek, některá zas mají porušený font. Docela by mě zajímalo, jak je možné obraz takto rozbít, když znakový generátor na grafické kartě funguje celkem autonomně (fonty jsou uloženy v EPROMce VGA BIOSu). Zkusil jsem vytáhnout síťovku s XTIDE, ale nemělo to žádný vliv. Jinak tento SSD funguje správně jak v Abit BX133-Raid, tak v Pentiu Pro. Nakonec jsem ještě vyzkoušel Compact Flash kartu Transcend 16G B Ultra 133x v mé redukci CF-IDE a ta fungovala správně. V benchmarku CheckIt dosáhla přenosové rychlosti 1,85 MB/s a průměrné přístupové doby 0,3 ms.

zásek v POSTu s SSD	IDE řadič ISA M5105

      2.12.2022 Na VOGONS fóru mě uživatel rasz_pl upozornil na to, že můj IDE řadič má bufferovanou pouze 1/2 sběrnice a že by to třeba mohlo dělat problémy. Naštěstí na desce řadiče je kromě osmice sériových 33Ω odporů i footprint na poctivý buffer (i dříve se takto šetřily náklady). Rozhodl jsem se tedy odpory vypájet a osadil tam obvod SN74LS245. Bohužel to nepřineslo žádnou změnu chování. Až když jsem vyhrabal jiný IDE řadič, tak přestal POST se SSD Samsung tuhnout, avšak stejně se oba SSD v XTIDE nedetekovaly.

vypájení odporů 33Ω	připájení SN74LS245	jiný IDE řadič ISA

      Protože mě toto podivné chování SSD vrtá hlavou, vyzkoušel jsem je v dalších 2 starých základních deskách. Ve 486 s ISA řadičem a AMI BIOSem, který už má autodetekci disku, tak se oba detekují s nesprávnou hodnotou cylindrů (15 hlav a 63 sektorů odpovídá) a malou kapacitou, ale nejde z nich bootovat. XTIDE nedetekoval SSD vůbec. V NETmate 386SX s VLSI chipsetem a integrovaným IDE řadičem se oba SSD detekují s menší kapacitou 1834 MB. SSD Transcend lze používat s omezenou kapacitou přes systémový BIOS nebo přes XTIDE s plnou kapacitou. V benchmarku CheckIt dosáhl přenosové rychlosti 693 kB/s a průměrné přístupové doby 1,6 ms. Zatím co SSD Samsung při detekci sice také vypíše kapacitu, ale v zápětí chybu "Error initializing hard disk controller 0" a XTIDE ho nedetekuje vůbec. Pro úplnost jsem ještě v desce KMC-A419-8 vyzkoušel čínskou obousměrnou redukci IDE-SATA s plotnovým SATA diskem Seagate Barracuda 7200.9 ST3160812AS 160 GB, ale chovala se stejně jako mSATA redukce, při detekci jen krátce blikla LED.

chyba detekce SSD	XTIDE netetekuje SSD

      6.12.2022 Jako další krok jsem provedl experiment s bootem DOSu z diskety, na níž jsem nahrál svou utilitu SMB, která m.j. umí na přímo komunikovat s diskem pomocí ATA příkazů. Napřed jsem poslal příkaz IDENTIFY DEVICE a SSD Transcend odpověděl, ale řada položek byla chybná (např. název a S/N disku) a neseděl kontrolní součet. Dále jsem zkusil přečíst sektor 0 (MBR) metodou CHS i LBA a oba prošly bez chyby a přečetl jsem z disku nějaká data. Problém tedy není v tom, že by SSD neuměl pracovat v CHS PIO režimu, což by podle specifikace umět měl.
      V případě SSD Samsung jsem musel postupovat tak, že jsem napřed nabootoval z diskety s odpojeným napájením SSD (datový kabel jsem nechal připojený) a až pak ho připojil. Avšak okamžitě se mi na obrazovce objevily nějaké náhodné znaky, nicméně systém reagoval dále a mohl jsem aspoň poslepu zadávat příkazy. Zajímavé je, že když jsem spustil Mikromanažera, tak ten svou modrou obrazovku se souborovými panely vykresloval bezchybně, ale když jsem se klávesovou kombinací CTRL+O přepnul na DOSovou obrazovku, tak tam byl pořád ten bordel a po přepnutí zpět do manažera jsem zas viděl čisté panely. Spustil jsem tedy SMB s výstupem přesměrovaným do souboru, ale příkaz IDENTIFY DEVICE neprošel. Zrovna jsem sehnal ještě další mSATA SSD AData ASX300S3-64GM-C 64 GB a chová se v redukci stejně jako SSD Samsung. Prostě si asi nějak tato mSATA redukce s tímto řadičem nerozumí elektricky. Vyměnil jsem tedy IDE řadič za ten druhý, s kterým to netuhlo a na něm se disk chová stejně jako SSD Transcend, čili IDENTIFY DEVICE projde, ale vrátí poškozená data, taktéž sektory čte přes CHS i LBA. Je tak logické, že když XTIDE dostane při detekci poškozenou odpověď, tak s diskem dále nepokračuje, chybu je třeba hledat někde na sběrnici. K tomu by se hodil aspoň 24-bitový logický analyzátor, ale mám pouze 8-bitový USBee AX PRO.

Transcend Identify	Transcend read LBA	Transcend read CHS	Samsung disp. trash	Samsung Identify

      8.12.2022 Až později jsem si všiml, že v přečtených raw datech ze SSD, jsou všechny MSB nulové. To mě dovedlo k tomuto vláknu, kde uživatel Jon Abbott řešil stejný problém a celý problém vysvětluje: After some basic diagnosis with a volt meter on the IDE cable and visual inspection of the SATA adapter boards today, I think I have an idea about why the MSB is missing. None of the SATA adapters control the -IOCS16 line, so they're really designed for DMA transfer only where the line is ignored. RiscPC doesn't support DMA, only PIO, so it's expecting -IOCS16 to be pulled low if 16bit data is presented on the bus.
      Proměřil jsem tedy multimetrem pin 32 na mSATA redukci a SSD Transcend, přičemž se potvrdilo, že na obou je nezapojený (dle specifikace ATA-2 ještě definovaný je, ve specifikaci ATA-3 byl zrušen). Na IDE řadiči jsem se doměřil, že tento signál IOCS16# jde přímo z konektoru disku (pin 32) na ISA sběrnici (pin D2). Teď už jen zbývá vyřešit, jak chybějící signál IOCS16# vygenerovat. Zkusil jsem narychlo přes 2 diody sloučit signály CS0# a CS1# (IOCS16# je typu otevřený kolektor s pull-upem cca 1 kΩ někde na MB), ale pak SSD vůbec nekomunikoval. Při pohledu na časovací diagram to nebude úplně triviální. Ještě se to komplikuje tím, že signál IOCS16# se nesmí generovat v režimech PIO 3, 4, DMA a navíc se má generovat jen při přístupu k datovému registru (base + 0) a nikoliv k ostatním řídicím a status registrům. To bude vyžadovat nějakou logiku s hradel z celkem 5 signálů CS1#, CS0#, DA2, DA1, DA0.

PIO timing	IDE registers

      13.12.2022 Dekodér signálu IOCS16# jsem navrhl ze 2 běžně dostupných logických obvodů 7432 (4 x 2-vstupové hradlo OR) a 7403 (4 x 2-vstupové hradlo NAND s výstupy typu otevřený kolektor). U invertoru tedy musí být pull-up odpor, zatím co výstup pracuje do pull-upu na MB. Obvod jsem narychlo poskládal na kontaktním nepájivém poli a ověřil základní funkčnost s LEDkou na výstupu. Pak jsem na zadní stranu desky IDE řadiče připájel 8 tenkých drátků s potřebnými signály včetně napájení a zapíchal je do nepájka. Zapojení jsem ještě ladil na osciloskopu, ale zobrazení není moc přehledné, neboť na signálu IOCS16# je docela čilá aktivita ze sběrnice a také na ostatních signálech se pořád něco děje i když s diskem zrovna nekomunikuju. Utilitou SMB jsem ověřil správné čtení sektoru a identifikaci, nyní už tam jsou data správně, celých 16 bitů. XTIDE BIOS pak SSD Transcend bez problémů detekoval a nabootoval z něj. V benchmarku CheckIt dosáhl přenosové rychlosti 1,85 MB/s a průměrné přístupové doby 0,1 ms. Co se týče problému s tuhnutím systému a rozbitím obrazu při připojení SSD přes mSATA v redukci na tomto IDE řadiči, tak se nic nezměnilo a se signálem IOCS16# to nijak nesouvisí. Možná nějaký problém s napěťovými úrovněmi nebo timingem. Předpokládám, že na druhém IDE řadiči pojedou mSATA SSD bez problémů. Plánuju vyrobit malý plošňáček s SMD hradly, který by se připájel zezadu IDE řadiče přímo na vyčuhující piny IDE konektoru a k tomu odněkud 1 drátkem dovedl 5V napájení. Výstup IOCS16# signálu by šel přes jumper, aby ho bylo možno v případě potřeby odpojit.

IOCS16# dekodér	IOCS16# dekodér

      Z nostalgie jsem zkusil na SSD Transcend nainstalovat Windows 95 OSR2. Instalační soubory jsem si předem nakopíroval na SSD a spustil instalátor z DOSu: setup.exe /is /ig /IW (přehled přepínačů setupu je zde). Instalace trvala asi 45 minut. Windows nastartují za 26 s (měřím do okamžiku, kdy se ukazatel myši změní z přesýpaček na šipku) a jsou docela responzivní. Když to srovnám proti mému prvnímu PC s 486DX4/100 a plotnovým diskem WD 630 MB, tak to bylo docela utrpení za nekonečného hrabání disku. Při nečinnosti je vytížení CPU kolem 1% a je alokováno 9,6 MB RAM. Spuštění Internet Exploreru trvá asi 5 s a s prázdnou stránkou se spotřeba paměti zvýší na 13,7 MB.

instalátor Windows 95	instalátor Windows 95	instalátor Windows 95	běžící Windows 95

      14.2.2023 mi přišla várka plošňáků z JLCPCB a mezi nimi i malá destička dekodéru signálu IOCS16#. Osadil jsem 2 SMD šváby a pár pasiv a připájel destičku na zadní stranu IDE řadiče za vystupující kousky pinů IDE konektoru. Pak už jen zbývalo připojit napájení 5 V jedním drátkem z nejbližšího bodu na IDE řadiči. Pomocí jumperu lze výstupní signál IOCS16# z dekodéru odpojit (pro případ, že ho připojený disk generuje sám, tak aby se nepotloukly výstupy hradel). Testoval jsem opět s SSD Transcend a fungovalo to na první dobrou.

IOCS16# dek. schema	IOCS16# dek. layout	IOCS16# dek. model	IOCS16# dek. PCB	IDE ctrl. back

Oprava Paradise VGA WD90C00-JK ISA

      16.9.2022 Od Dušana jsem dostal na hraní směsici různých starých ISA/PCI karet. Mezi nimi také byla nefunkční grafická ISA karta Paradise VGA čipem WD90C00-JK a 256 kB VRAM. Když jsem ji zastrčil do slotu, tak deska vypípávala stejný chybový kód, jako kdyby v ní žádná VGA karta nebyla. Zkusil jsem napřed pomocí programátoru LabProg-48LV přečíst video BIOS ze dvou 16kB OTP EPROMek a obsah 2 programovatelných obvodů dekodérů PAL - bez problémů. Dále jsem změřil výstupy všech 4 krystalových oscilátorů a naměřil odpovídající frekvence s amplitudou cca 2,5 - 4,5 Vpp. Také jsem osciloskopem očuchal piny grafického čipu, kde jsem viděl aktivitu na adresové a datové sběrnici, ale žádnou aktivitu směrem k VRAM (MA0-8, MD0-15) a do RAMDACu (VID0-7), což indikovalo, že čip je asi mrtvý.
      Jelikož jsem měl v šuplíku vypájený grafický čip PVGA1A-JK, který by měl být velmi podobný a podle datasheetu je pinově kompatabilní (někde jsem četl, že ho Western Digital při koupi Paradise Systems patrně jen přejmenoval), tak jsem se kartě ještě rozhodl dát šanci. Naivně jsem si myslel, že jen přepájím tento PLCC100 čip a bude to fungovat, ale tak jednoduché to nebylo. Po výměně jsem stále dostával stejné pípání, jako že VGA není přítomna. Čuchal jsem znovu osciloskopem a nyní už byla vidět aktivita na sběrnici VRAM, ale do RAMDACu nešlo pořád nic, ani žádné HSYNC, VSYNC pulsy. VRAM jsem zkusil vyměnit, ale žádná změna. Pojal jsem podezření, že chyba bude asi v nějakém z hradel 74xx, dokonce i všechny odpory jsem přeměřil. Vypájel jsem pomocí vyhřívané odsávačky celkem 11 hradel 74xx a každý obvod otestoval, ale žádný vadný jsem nenašel, takže jsem je zas vrátil zpět. Kupodivu se ale chování karty změnilo - deska ani nepípla a obraz nikde, no čím dál lepší. Tak jsem zastrčil do MB i POST kartu a viděl, že se AMI BIOS pořád točí v nějaké smyčce, kde se rychle střídalo pár POST kódů. Když jsem vyjmul jeden z čipů video BIOSu, tak k zaseknutí nedocházelo. Napadlo mě tedy, že asi stávající video BIOS nebude se starším grafickým čipem kompatabilní. Podařilo se mi najít image video BIOSu pro PVGA1A-JK a tak jsem vzal 2 EPROMky Am27128A, vymazal je UV lampou, naprogramoval, strčil do karty a ejhle, ono to bootuje s obrazem :) Projel jsem testy všech video módů v Norton Diagnosticu a CheckItu a v pořádku. Kartu by šlo doosadit na 512 kB VRAM, ale UniVBE ji nepodporuje, takže vyšší rozlišení by využily jen DOSové programy přímo podporující PVGA.

po výměně WD90C00-JK	PVGA bez 74xx hradel

      27.8.2023 Dnes jsem zjistil, že mi dříve opravená Paradise VGA záhadně umřela. Ve výše zmíněné 386 desce s AMI BIOSem se POST zastaví s černou obrazovkou na kódu 2Ch, což znamená video ROM check. První, co mě napadlo, že jsem předtím nedokonale naprogramoval EPROMky a došlo k zapomenutí nějakého bitu. Avšak po přečtení v programátoru a porovnání s image jsem žádné rozdíly nenašel. Taktéž jsem zkontroloval obsah programovatelných obvodů PAL a také beze změny, tak netuším, co se posralo...

      31.8.2023 Našel jsem vyhozenou 16-bitovou ISA VGA kartu s čipem OAK OTI067 a 512 kB VRAM. Karta byla bez bracketu, ale jinak vypadala nepoškozená. Po vložení do 386 MB se tvářila, jakoby tam žádná VGA karta nebyla. Zkusil jsem tedy přečíst obsah OTP EPROM 27C256 (plastový čip bez okénka) a programátor hlásil, že nesouhlasí čtení při VCCmin a VCCmax. Když jsem si obsah prohlédl, na první pohled bylo vidět poškození mnoha Bytů (např. v textových řetězcích). Identifikoval jsem verzi video BIOSu jako 1.04 s timestampem Thu May 02 14:37:12 1991. Na tomto webu jsem našel novější verzi video BIOSu 1.06 s timestampem Mon Mar 02 14:23:12 1992, kterou jsem napálil do prázdné EPROMky, vložil do karty a karta ožila. Jak je vidět, tak některé čipy už po 30 letech začínají mít sklerózu a je tedy třeba je včas zazálohovat.

Oprava noname MB 386DX s chipsetem Macronix MX83C305 & MX83C306

      10.3.2023 Od Dušana jsem dále dostal na hraní 2 noname základní desky s onboard SMD CPU Am386DX-40 a chipsetem Macronix MX83C305 & MX83C306 i s origo papírovým manuálem, který jsem následně naskenoval a s BIOS dumpem poslal na Retroweb. Patrně se jedná o desku Soyo SY-015G, akorát ta moje nemá osazenou PGA patici na CPU, což by ale nebyl problém dopájet, stejně jako jsem to udělal u desky výše. Obě desky měly vyteklé NiCd baterky, které částečně poškodily měděné spoje či prokovy na PCB. Jedna deska vůbec nePOSTuje (jen kmitá oscilátor), druhá deska naběhla, ale hlásila chybu keyboard controlleru a klávesnice vůbec nedostávala napájení. Odpájel jsem tedy 5-kolíkový DIN konektor klávesnice a našel u kraje 1 sežranou napájecí cestu, která vedla přes tlumivku na napájení 5 V a propojil jsem ji drátkem. Dále jsem našel 2 vyhnilé prokovy, které nějak souvisely s funkcí KBC, neboť po jejich propojení drátkem chyba zmizela a klávesnice začla normálně fungovat. Desku jsem projel základními diagnostickými testy v Norton Diagnosticu a neobjevila se žádná chyba.
      V SETUPu mě překvapilo, že jsem tam viděl volbu "External cache: enabled", přitom na desce žádné SRAM čipy nejsou. Napřed jsem to považoval za bug, ale když jsem spustil CCT386, tak je evidentně vidět, že podle skokové změny rychlosti má někde schovaných 8 kB cache. A to zřejmě přímo v tom chipsetu, jak se o tom zmiňují na Retrowebu. Tak to jen taková zajímavost, že takové chytré chipsety existují, jen jsem o nich dosud nevěděl...

vyteklý NiCd aku	MB 386DX	oprava PCB	8 kB internal cache

Jak se mnou vyjebal vypínač na redukci od ATX zdroje

      23.9.2023 Pro testování starého PC šrotu používám micro ATX zdroj Fortron FSP200-50SNV (asi třetinové velikosti proti běžnému ATX zdroji). Abych nemusel mít po ruce ještě starý velký AT zdroj, vyrobil jsem si kabelovou redukci z ATX konektoru na AT. Na pin PS_ON# (14) jsem si přidělal malý vypínač pro případ, že bych redukci použil s jiným ATX zdrojem, který nemá vlastní vypínač, ale tento Fortron vypínač má, takže používám spíše ten. V poslední době se mi stávalo, že testované AT desky, které jsem tímto zdrojem napájel, tak se po nějaké době náhodně restartovaly. Někdy krátce po bootu, jindy třeba za půl hodiny. Pojal jsem podezření, že ve zdroji asi vyschly elyty a nějaká proudová špička pak shodí napětí příliš dolů. Kouknul jsem na výstupy zdroje osciloskopem, ale nic podezřelého jsem tam neviděl, jen klasické zvlnění-jehly. I tak jsem zdroj rozebral a proměřil pár elytů, ale ty výstupní byly celkem OK. Pouze 2 mrňavé elyty, které se nacházely v blízkosti evidentně hodně topících odporů 22 kΩ (byl pod nima zhnědlý plošňák), byly vysušené, ale na funkci neměly moc vliv. Vypečené odpory jsem vyměnil za větší. Nicméně i tak problém přetrvával. Pak mě teprv napadlo sáhnout na ten malý vypínač a už při letmém dotyku došlo k restartu. Špatný kontakt způsobil tak krátké přerušení na signálu PS_ON#, že se zdroj viditelně nestihl vypnout (větráček pořád běžel), ale zřejmě stihl shodit signál PWR_OK, což vyvolalo restart. Párkrát jsem vypínač procvakal a umoudřil se. No, takové pinožení a taková kravina...

Úprava Sound Blaster AWE32 CT3900

      2.11.2022 V jednom vláknu věnovaném bugům zvukových karet Sound Blaster na VOGONS fóru jsem se dočetl, že návrháři z Creative dělali i takové prasárny, jako že nechávali plovoucí vstupy nevyužitých operačních zesilovačů. To znamená, že takový OZ pracuje bez zpětné vazby s obrovským zesílením a je tak náchylný k zesilování šumů naindukovaných do vstupů. I když je výstup nezapojený, tak to cvičí s proudovým odběrem a rušení se po napájení přenáší i na sousední OZ zpracovávající signál.
      Vzpomněl jsem si, že v jednom starém PC mám Sound Blaster AWE32 CT3900 a tak jsem si ho podrobně prohlédnul. Na PCB jsem našel tři 4-násobné OZ: 2 bipolární MC3403 - U26 a U27, které byly plně využité 1 JFETový TL074C - U31, z nějž byly využité jen OZ 1 a 4, zatím co 2 a 3 byly ponechány úplně nezapojené. Zapojil jsem tedy nevyužité OZ jako sledovače (invertující vstup spojen s výstupem) s uzemněným vstupem (napájení je symetrické ±5 V). Zem jsem našel na sousedních použitých OZ na invertujících vstupech, takže to stačilo propojit drátkem ob jeden pin. Na novějších PCI Sound Blasterech se už vyskytovaly jen dvojité OZ, které byly plně využité, na AWE64 jsem také žádné plovoucí nenašel.

Upgrade wavetable ROM na zvukové kartě ESS AudioDrive ES1869F

      13.2.2024 Na VOGONS fóru jsem našel zajímavé vlákno uživatele Paar z Čech, pojednávající o výměně originální 1MB wavetable ROMky ES981P za 2MB FlashROM s kvalitnější bankou samplů na zvukových kartách ESS. Naprostá většina karet je osazená 1MB verzí nebo úplně bez ROMky, ale podařilo se mu získat originální 2MB ROM ES982A (vyskytuje se např. v některých noteboocích Compaq) a dumpnul její obsah pomocí programátoru TL866. Obsah dumpu pak lze nahrát do vhodné pinově kompatabilní 2MB FlashROM s 16-bitovou datovou sběrnicí na 5 V, např. MX29F1610.
      Jelikož jsem zrovna při oživování svého projektu LPC2ISA jednu takovou starou zvukovku vyhrabal, rozhodl jsem se mod také vyzkoušet. Objednal jsem 2 FlashROM čipy z AliExpressu za 75 Kč a k tomu přihodil redukci se ZIF paticí SOP44 na DIP44 za 105 Kč. Image jsem do pamětí nahrál programátorem LabProg-48LV. Při tom jsem zjistil, že jeden čip je mrtvý, nepřečetl ani flash ID, data četl samé wordy FF00h a nešel vymazat. Tak jsem ho u Číňana reklamoval a dostal full refund, za který jsem objednal další 2 čipy. Ty pro změnu přišly nesmazané, ještě s původním obsahem nějakého neznámého FW, ale aspoň fungovaly, budou se ještě hodit. Mám někde zabordelenou další zvukovku ESS AudioDrive ES1868 s 1MB ROM a line-out výstupem, tak jí pak taky někdy modnu. Při výměně ROMky za flashku je třeba mít na paměti, že původní ROM má nezapojené piny 1 a 44, které mají u flashky význam WE# a WP#. Tyto vstupy by se neměly nechávat plovoucí, takže jsem je připojil drátkem na nejbližší 5V napájení (na fotce ještě není). Otestoval jsem to pak v Doomu, hraje to pěkně...

ESS AudioDrive ISA	Flash MX29F1610 a redukce	programování FlashROM

ROM ES981P	odpájení ROM	připájení FlashROM

Výroba repliky grafické karty S3 765VL pro sběrnici VLB

      25.4.2024 Jelikož mám i pár historických MB se sběrnicí VLB (VESA Local Bus), ale VLBových grafických karet jen po málu (a dnes už se blbě shání), zaujaly mě na VOGONS fóru projekty replik VLB grafik od uživatele Madao - 968VL a 765VL. Jedná se více méně o reverse engineering zapojení grafických karet SPEA Mercury P64V s čipem S3 Vision 968 (86C968) a STB PowerGraph 64V VL s čipem S3 Trio64V+ (86C765). Na kartu 765VL by měl jít teoreticky bez dalších úprav osadit i S3 ViRGE (86C325), který jako poslední z S3 čipů ještě podporuje duálně sběrnice VLB a PCI, avšak bohužel kvůli sdílené funkci některých pinů může VLB verze obsluhovat pouze 2 MB místo 4 MB videopaměti, což je pro 3D akceleraci málo.

      27.5.2024 Madao publikoval na GitHubu výrobní podklady (GERBERy a BOM) pro kartu 765VL. Až se mi sejdou další PCB designy k výrobě, pošlu to hromadně do JLCPCB.

      27.6.2024 Dnes mi dorazila várka plošňáků z JLCPCB a mezi nimi je též 5 desek na repliku grafické karty S3 765VL ve zlacené povrchové úpravě (ENIG). O všechny 4 zbylé desky se přihlásili další zájemci, kterým je teď budu rozesílat (už jsou pryč).

plošňáky z JLCPCB	765VL PCB-top	765VL PCB-bottom

      1.7.2024 Vyhrabal jsem ze zásob jednu noname S3 Trio64V+ PCI kartu se 2 MB RAM a opatrně sfouknul horkovzduchem paměti a S3 GPU. Pro 765VL jsou použitelné jen 2 DRAM čipy 256 k x 16 ve velkém SOJ40 pouzdru. Přístupová doba by měla být 50 ns nebo kratší. Další dvě 35ns paměti jsem našel vypájené v zásobách. Občas se dají najít třeba ve starých CD/DVD mechanikách, kde slouží jako buffer. Následně jsem se pustil do osazování. Při pájení pamětí v SOJ pouzdru je poněkud nepříjemné, že footprint má dost krátké pady, které z pod pouzdra moc nevyčuhují ven. Dále jsem v BOMu narazil na oříšek v podobě hradel 74F260 (dost obskurní dvojité 5-vstupové NOR hradlo) a 74AHC1G32 (mrňavé 2-vstupové hradlo v SC70-5), které nemám zrovna v šuplíku a nejsou ani na TME. Budu muset počkat na nějakou objednávku u Mousera.

dárcovská PCI karta	vypájené DRAM a GPU

      20.8.2024 Sehnal jsem zbylé součástky a doosadil desku. Pak už zbývalo jen napálit video BIOS do EPROM a otestovat. Vypálil jsem si oba dostupné image s 0 a 1 VLB wait state. Ten s 0 WS by měl být o něco rychlejší, ale má nějaké mouchy a nechodí na všech chipsetech, ten s 1 WS je o něco pomalejší a kompatabilnější. Karta naběhla na první zapnutí a testoval jsem ji zatím v základní desce Abit AB-AH4 s chipsetem SIS 85C471 a CPU intel 486DX-33. Mezi chováním 0 WS 1 WS ROMek jsem našel řadu rozdílů. 0 WS ROM je skutečně o něco rychlejší (7 MB/s banked mode, 11 MB/s LFB mode), VESA módy (testoval jsem svou utilitou VESATEST) běží s refresh rate 60 Hz, ve VESA mode listu jsou nesprávně reportované i videomódy, které jsou platné jen pro 4 MB VRAM (pokud se takový mód nastaví, tak zčerná obrazovka) a při návratu z VESA módu do textového módu jsem dostal taky černou obrazovku nebo hlášení monitoru, že je mimo synchronizaci. 1 WS ROM je o něco pomalejší (5 MB/s banked mode, 10 MB/s LFB mode), VESA módy běží s refresh rate 75 Hz, ve VESA mode listu jsou správně reportované jen videomódy, které jsou platné pro 2 MB VRAM a přepnutí z VESA módu zpět do textového módu proběhne korektně. Oba video BIOSy podporují pouze VBE 1.2. Pro rozšíření na VBE 2.0 (LFB režimy) je třeba použít patchnutou utilitu S3VBE20 3.18, která se nesnaží přeprogramovat bázovou adresu LFB. V rychlosti jsem ještě otestoval výkon v Doomu (doom.exe -timedemo demo1) a proti ISA VGA OAK OTI067 jsem zaznamenal zrychlení z 9,31 na 14,24 FPS (o 53%). Předpokládám, že s rychlejším CPU bude rozdíl markantnější. A skutečně, při testu na ST 486DX4V100 jsem dostal 15,25 FPS s ISA VGA a 29,79 FPS s VLB VGA (rozdíl o 95%).

osazená 765VL-top	osazená 765VL-bottom

      15.10.2024 Vyzkoušel jsem tuto VGA v další VLB desce Alaris Leopard 486SLC2 rev. C, která je specifická tím, že používá CPU IBM 486SLC2 (50G7261) s 16-bitovou externí sběrnicí jako 386SX. VLBus byla primárně navržená jako 32-bitová a grafický čip S3 Trio64V+ 16-bitové přenosy nepodporuje, takže jsem dostal na POST obrazovce jen rozsypaný čaj. Jiná VLB VGA s čipem Cirrus Logic CL-GD5429-86QC tam fungovala správně, ale její benefit proti obyčejné ISA VGA díky úzké sběrnici nebyl v Doomu příliš patrný: 11,80 FPS vs 9,38 FPS. S FPU intel 387SX-25 dala v Quake pouze 1,4 FPS. Zde je screenshot a report z programu SpeedSys.

Oprava 486 MB DataExpert EXP4044 s VLBusem

      24.8.2024 Jeden známý mi na radioburzu v Holicích donesl 2 vraky základních desek 386SX a 486, které měl připravené na součástky. Pro mě byla zajímavější 486 deska DataExpert EXP4044 ver 1.0 a chipsetem OPTi 82C895 a 82C602 se sběrnicí VLB / ISA, tak jsem se ji pokusil oživit. Deska byla nejen klasicky poleptaná od louhu z vyteklého NiCd akumulátoru, ale ještě jí někdo utrhl horní část ZIF patice na CPU. Po propípání spojů jsem zjistil, že byl přerušen akorát 1 prokov na cestě od konektoru klávesnice, tedy nic fatálního.
      S paticí na CPU to bylo poněkud horší, musel jsem ji opatrně vypájet horkovzduchem a pak odsát cín z jednotlivých prokovů. Naštěstí jsem měl v zásobě náhradní patici vypájenou z nějaké jiné desky, kterou jsem tam připájel, osadil CPU a mohl to zapnout. Deska však vůbec nePOSTovala. Zkontroloval jsem napětí a hodiny CPU, který mírně hřál. Dále jsem zkontroloval obsah EPROMky s BIOSem, ten se zdál být v pořádku. Ještě jsem tam zkusil zasunout testovací EPROMku s jednoduchým programem, který v nekonečné smyčce posílá kód na port 80h, ale taky nic.
      Očuchal jsem adresové, datové a řídicí piny EPROMky. Zjistil jsem, že adresy a data se mění, ale CS# a OE# jsou trvale neaktivní (log. 1). Dopípal jsem se, že signál CS# vede na pin 49 - ROMCS#/KBDCS# velkého čipu OPTi 82C895 a OE# na pin 68 - MEMR# malého čipu OPTi 82C602. Předpokládám, že chipset tyto signály generuje na základě signálů W/R#, M/IO# D/C# procesoru, tak jsem je také propípal i s dalšími piny okolo. Poblíž jsem pak našel odpojený adresní pin A3, který vedl na přerušený prokov pod paticí. Nevím, jestli už byl vadný před tím nebo jsem ho poškodil teplem při odpájení patice.
      Po jeho opravě kouskem tenkého drátku začala deska POSTovat, ale jen krátce. během vteřiny jsem zahlédl kódy: C1h, BEh, C6h. Dle seznamu POST kódů k Award BIOSu 4.50G má kód C6h význam "cache presence test" a měl by asi následovat kód 08h - test a inicializace dolních 64 kB paměti. Jeden známý mi doporučil použít alternativní Mr BIOS pro stejný chipset, který by měl mít detailnější POST a beep kódy. Od něj jsem dostal POST kódy: 02h, 03h, 09h, 0Ah, kde poslední znamená "base 64K pattern test failure", takže nějaká chyba paměti. Zkoušel jsem 8MB SIMM modul vyjmout a dostal stejnou sekvenci kódů. Když jsem ho chtěl zasunout do druhé SIMM patice, všiml jsem si, že má 2 ohnutá pérka, která se dotýkala sousedních! Až příliš jsem se soustředil na poleptané cestičky PCB, že jsem si poškozené SIMM patice nevšimnul. Pérka jsem opatrně narovnal pinzetou a voalá, deska naběhla. Zasunul jsem do ní VGA S3 765VL, VLB IDE řadič, připojil HDD a prošel nastavení SETUPu (RAM a cache jsem nastavil na 0 WS). BIOS nemá problém ani s 20GB LBA diskem (Abit AB-AH4 zvládá jen 8 GB, více pak přes XTIDE). Nabotooval jsem do DOSu a spustil pár testů a her. VESATEST reportoval stejnou propustnost RAM - VGA jako s Abitkou, i výsledky v Doomu byly prakticky stejné.
      Dále mě napadlo, že když je na desce přichystaný footprint na CPU v pouzdru QFP208 (onboard CPU lze deaktivovat jumpery JP11, JP12, JP25), mohl bych tam zkusit připájet top speed procák AMD Am486DX5-133V16BHC alias Am5x86-P75, který se dá na AliExpressu koupit výrazně levněji než tytéž keramické PGA CPU. Snad mi nepřijde nějaký fake. Také pak musím pořešit VRM, protože na mé desce není osazený a z fotek se mi nikde nepodařilo identifikovat použité LDO či tranzistory Q1, Q1A, Q1B, ale to se dá pořešit nějakým jiným LDO z šuplíku. Horší může být to, že deska, resp. chipset nepodporuje L1 write-back cache a odpovídající piny CPU, které byly definované až později na 486DX4, zde nejsou nikam zapojené. V lepším případě by snad CPU mohl fungovat v režimu write-through (s o něco nižším výkonem).

EXP4044 ver 1.0	poškozený a náhradní socket	po výměně socketu

      26.9.2024 Až teď jsem si všiml, já kokot starý, že ten footprint na desce není SQFP208, ale pouze PQFP196 pro 486SX. Pinouty jsou totálně odlišné, takže tam objednaný CPU nepůjde připájet :( To mě kapánek nasralo, ale pokusil jsem se tu negativní energii přetavit do vytvoření interposeru, který by umožnil tento SMD CPU strčit do PGA patice. Částečně jsem na to zrecykloval už dříve vytvořený interposer pro Pentium MMX Tillamook. Díky tomu, že 486 má výrazně méně nožiček jak Pentium a jsou v hrubším rastru, tak to šlo naroutovat výrazně rychleji a vystačil jsem se standardními prokovy 0,3/0,6 mm. Deska je 4-vrstvá, kde vnitřní vrstvy tvoří souvislé VCC a GND planes. Od doby, co JLCPCB nabízí výrobu 2 i 4-vrstvých destiček za 2$, tak stejně nemá cenu vrstvama šetřit a souvislá nízkoimpedanční zem je vhodná pro stabilitu, s VCC plane navíc tvoří vestavěný kondenzátor. Díky tomu, že piny 486 jsou v regulérní mřížce 100 mil, tak jako PGA nožičky půjde použít běžná pinová lišta. Akorát vnitřní řadu budu muset ucvakat a připájet jako SMD.

PCB layout	3D model

      30.9.2024 Dnes jsem PCB layout dotáhnul do konce a poslal ho do výroby k JLCPCB. Měl jsem na výrobu pouze tento jeden PCB design, tak jsem byl zvědav, kam se dostanu s cenou poštovného a skutečně je to o dost levnější než u více desek. Vybral jsem dodací službu "Global Standard Direct Line" a zaplatil: 2$ za výrobu PCB, 1,55$ za dopravu a 0,75$ za poplatky a cla, celkem tedy 4,30$.
      Dále jsem se pídil po použitém typu neosazeného LDO pro CPU VRM. Propípal jsem zapojení všech 3 footprintů:
Q1: 1 - ADJ, 2 - Vin, 3 - Vout; k tomu jsem nenašel žádný odpovídající LDO, všechny 3-pinové mají pin 2 jako výstup a pin 3 jako vstup.
Q1B: 1 - Vin, 2 - Vout, 3 - GND, 4 - ADJ; podle tipu od Tomáše by to mohl být Sharp PQ30RV2 a šel by též použít KA278R33, který má na pinu 4 místo feedbacku ovládání ON/OFF#.
Q1A: 1, 2 - Vin, 3 - GND, 4 - Vout, 5 - ADJ; šel by použít SPX29302. Zpětnovazební odpory děliče jsem naměřil 274 Ω mezi Vout a ADJ, 430 Ω mezi ADJ a GND. Později jsem našel zapojení VRM na jednom ruském fóru, kde někdo úspěšně použil LDO LM1084-ADJ na pozici Q1A.

      2.10.2024 Z šuplíku jsem vyhrabal výše zmíněný LDO KA278R33 a připájel ho na desku na pozici Q1B. Pin 4 (ON/OFF#) jsem ohnul a připájel ho k pinu 1 (Vin). Přenastavil jsem jumpery pro 3,3V CPU (BTW na PQFP196 footprint jde stále 5 V napájení) a vyzkoušel desku s CPU ST 486DX4V100. BIOS ho detekoval jako Cx486DX-S na 66 MHz, ale běžel správně na 100 MHz. S VGA S3 765VL jsem otestoval rychlost v Doomu, která se proti intel 486DX-33 zvýšila více než dvojnásobně na 29,79 FPS a v Quake jsem dostal 8,0 FPS v 320 x 200, resp. 3,5 FPS ve VESA 2.0 LFB módu 640 x 480. Zde je screenshot a report z programu SpeedSys.
      Také mi dnes z AliExpressu dorazil CPU. I přes to, že byl dobře zabalený v plastovém rámu, tak měl na jedné straně všechny piny ohnuté do boku. Následně jsem na Číňanovi uhádal slevu 49 Kč a piny srovnal pinzetou. Pro kontrolu, jestli čip není úplně dummy/fake, jsem propípal VCC a GND piny podle datasheetu a překvapilo mě, že 4 z 8 rohových GND pinů, se tváří jako nezapojené a taktéž jsem našel 1 či 2 VCC piny u kraje, které byly v luftu. Jinak další piny tak nějak odpovídají datasheetu. Tak jsem zvědav, jestli bude CPU funkční a co je vlastně uvnitř za křemík...

Am5x86-P75 CPU	Am5x86-P75 CPU

      21.10.2024 V pátek mi přišly plošňáky na interposer z JLCPCB. Koukám, že jsem zapomněl zamaskovat prokovy, ale to nevadí. Dnes jsem koupil v GME oboustranné pinové lišty na PGA nožičky a večer se pustil do osazování. Jelikož by vnitřní řada pinů kolidovala s pady SMD pouzdra CPU nahoře, musel jsem vnitřní řadu pinů udělat jako SMD na spodní straně. SMD piny jsem jednoduše vyrobil uštípáním kratších a tlustších kolíků pinové lišty. Konce jsem pocínoval a po pečlivém zarovnání na plošňák je připájel tenčím hrotem mikropájky z boku. Střední a vnější řadu pinů jsem zapájel klasicky jako THD. Aby piny seděly v rastru, zastrčil jsem je před zapájením do precizní patice PGA168. Nakonec jsem na horní stranu destičky připájel SMD CPU a 10 blokovacích kondíků 100 nF, 10 µF a 22 µF o celkové kapacitě cca 70 µF.

PCB top, bottom	PCB top	PCB bottom	PCB pins-side

      Po vložení mého výtvoru do patice na MB a zapnutí jsem napjatě sledoval displej POST karty, ale nic se neobjevilo. Začal jsem měřit piny a zjistil, že některé visí v luftě, což bylo způsobeno špatně připájenýma nožičkama TQFP pouzdra CPU. Po důkladném propájení a kontrole pod zvětšovákem už deska naběhla a BIOS CPU detekoval jako "80486DX/2" na 100 MHz (při nastaveném násobiči 3x). Po přejumperování násobiče na 2x CPU naběhl na 133 MHz. Samotný CPU ani moc nehřeje, zato LDO se při zátěži rozpálí tak, že na něm neudržím prst, což mi patrně způsobuje nestabilitu, že se občas systém náhodně restartoval či zatuhnul. Také budu muset vymyslet nějakou alternativní sponu na uchycení chladiče k ouškám ZIF patice, protože CPU s interposerem je vyšší než běžný PGA CPU.
      Tento CPU už podporuje instrukci CPUID, takže ho detekuje i můj program CPUID. S VGA S3 765VL jsem otestoval rychlost v Doomu, která se proti intel 486DX-33 zvýšila zhruba 3x na 40,91 FPS a v Quake jsem dostal 12,0 FPS v 320 x 200, resp. 5,3 FPS ve VESA 2.0 LFB módu 640 x 480. Zde je screenshot a report z programu SpeedSys.

Am5x86 CPU v MB	Am5x86 CPU s chladičem	Award BIOS SETUP

      22.10.2024 Chladič na LDO jsem vyměnil za vyšší, že už se na něm dá udržet ruka a pomohlo to stabilitě na 133 MHz. Dále jsem zkusil jít výše na 160 MHz (40 MHz FSB), ale systém byl nestabilní a tuhnul při spouštění programů v DOSu. Zatím co na 133 MHz mi fungovalo všechno na nejrychlejší časování s 0 wait states pro RAM (3-2-2-2) i L2 cache (2-1-1-1), tak na 166 MHz jsem musel prodloužit časování RAM na 1WS (3-2-2-2) a L2 cache na 1WS (2-2-2-2), abych byl schopen dokončit benchmark v Quake. To však výrazně degraduje propustnost paměti a tak efekt zrychlení při přetaktování nebyl příliš výrazný. Podezírám LDO s fixním napěťovým výstupem, že má kvůli vnitřní zpětné vazbě horší dynamickou odezvu, než by měla nastavitelná verze s feedback pinem, který patrně snímá napětí blíže CPU. Zde jsou shrnuty benchmarky výše zmíněných 386 a 486 systémů:

MB	CPU	fCPU	fFSB	Speedsys CPU/MemBW	VESATEST	Doom*	Quake 320/640**
KMC-A419-8	AMD Am386DX-40	40 MHz	40 MHz	CPU: 7,26 / 48,20 MB/s	5 MB/s	7,53 FPS	2,0 / - FPS
KMC-A419-8	TI TX486DLC-40	40 MHz	40 MHz	zásek při detekci CPU	5 MB/s	11,44 FPS	2,5 / - FPS
Leopard 486SLC2	IBM 486SLC2	50 MHz	25 MHz	CPU: 13,78 / 22,82 MB/s	- MB/s	11,80 FPS	1,4 / - FPS
AB-AH4	intel 486DX-33	33 MHz	33 MHz	- / -	10 MB/s	14,24 FPS	- / - FPS
EXP4044	ST 486DX4V100	100 MHz	33 MHz	CPU: 39,95 / 38,39 MB/s	12 MB/s	29,79 FPS	8,0 / 3,5 FPS
EXP4044	AMD Am5x86-P75	133 MHz	33 MHz	CPU: 47,80 / 38,35 MB/s	12 MB/s	40,91 FPS	12,0 / 5,3 FPS
EXP4044	AMD Am5x86-P75	160 MHz	40 MHz	CPU: 57,64 / 46,24 MB/s	13 MB/s	46,25 FPS	14,4 / 6,2 FPS
EXP4044***	AMD Am5x86-P75	160 MHz	40 MHz	CPU: 57,52 / 46,24 MB/s	15 MB/s	48,30 FPS	14,4 / 6,4 FPS
NexGen NxVL	Nx586-P90	84 MHz	42 MHz	CPU: 66,51 / 223,96 MB/s	12 MB/s	38,46 FPS	0,9 / - FPS#

RAM: 4 x 4 MB 60 ns 30-pin FPM SIMM / 1 x 16 MB 60 ns 72-pin FPM SIMM
VGA na KMC-A419-8: S3 Vision 928 (ISA @10MHz, VBE 1.2 bank-switched)
VGA na Alaris Leopard 486SLC2: Cirrus Logic CL-GD5429-86QC (VLB, VBE 1.2 bank-switched)
VGA na Abit AB-AH4, DataExpert EXP4044, NxVL: S3 765VL 1 WS ROM (VLB, VBE 2.0 LFB)
* Doom v DOSu, 320x200, "-timedemo demo1"
** Quake v DOSu, 320x200 / 640x480, "timedemo demo1.dem"
*** DataExpert EXP4044 a VGA S3 765VL s 0 WS ROM
# Quake běžel na NxVL s emulátorem FPU Q87X 4.13

      17.11.2024 Vytáhnul jsem osciloskop, abych se podíval na zvlnění napájecího napětí procesoru Vcore a vyřešil problém s nestabilitou. Frekvenci FSB jsem nastavil zpět na 33 MHz. S fixním LDO KA278R33 jsem naměřil zvlnění při zátěži ve Quake 530 mVpp a poklesy někam ke 3,0 V (měřil jsem přímo na horní straně PCB interposeru mezi Vcore pinem a GND přilehlého jumperu JP38). Napřed jsem zkusil vyměnit 1 tantal 10 µF se změřeným ESR 0,4 Ω za low-ESR elyt 100 µF se změřeným ESR 0,1 Ω, ale nemělo to prakticky žádný vliv. Napadlo mě, že regulátor s fixním napětím, který si bere zpětnou vazbu přímo uvnitř obvodu, se asi bude chovat dynamicky hůře, než LDO s ADJ vstupem, který je krmený z děliče blíže CPU a může tak reflektovat poklesy napětí na vedení.
      Našel jsem v šuplíku LDO LT1587, který je pinové kompatabilní s LM1084-ADJ a připájel ho na pozici Q1A. S výchozími hodnotami odporů děliče jsem naměřil na prázdno napětí 3,28 V. Při zátěži však byl výsledek měření překvapivě horší. Zvlnění se zvětšilo na 640 mVpp a poklesy k 2,86 V. Zkusil jsem tedy další LDO LX8383A-00, s nímž byl výsledek o něco lepší: zvlnění 488 Vpp a pokles k 2,92 V.
      Je evidentní, že pro úspěšné přetaktování bude třeba napětí zvýšit úpravou děliče. To jsem provedl změnou horního odporu R63 z 270 Ω na 240 Ω, abych získal 3,5 V. Stabilita se zvýšila tak, že se mi na 160 MHz (40 MHz FSB) s nejrychlejším časováním RAM a L2 cache podařilo dokončit timedemo benchmark ve Quake, ale při druhém kole už crashnul a ve VESATESTu jsem dostával jen černou obrazovku. Přistoupil jsem k dalšímu zvýšení napětí na 3,7 V změnou R63 na 220 Ω. Přímo na blokovacím kondu na interposeru s CPU jsem naměřil reálně 3,45 V, což ukazuje na nezanedbatelný úbytek napětí na vedení od LDO. S tímto Vcore už zdá se běží vše stabilně tak jak má. Ještě jsem vyzkoušel otestovat Doom a Quake s použitím 0 WS ROMky ve VGA S3 765VL a u Doomu dostal asi o 2 FPS více, u Quake se to moc neprojevilo (tam nestíhá CPU).

KA278R33 3,3V DC	KA278R33 3,3V AC	LT1587 3,3V DC	LX8383A-00 3,3V DC	LX8383A-00 3,5V DC

      Chladiči na LDO jsem musel dole částečně odfrézovat žebra, protože při otočené montáži pouzdra LDO na pozici Q1A kolidoval s jumpery JP45 a JP46. Na CPU jsem přidělal menší černý chladič z nějakého starého síťového switche a připevnil ho sponou vyrobenou z ocelového drátku, která je zaháknutá za ouška Socketu 3. Chladič se ani moc nehřeje, při testování jsem na něj jen foukal větráčkem z PC zdroje ležícího vedle.