Antigüedades: la actualización despiadada de la computadora 386

Despiadado y sin sentido! En el proceso de construcción de la computadora número 386 "a la velocidad máxima", quería organizar algo como esto, además de un estudio completamente lógico de cualquier periferia. Elegí entre atornillar la refrigeración por agua con retroiluminación y la actualización del procesador, aunque ya tengo el procesador AMD más potente con una frecuencia de 40 megahercios. Pero había una manera de hacer que la computadora "casi 486a" fuera de la 386a, y eso fue interesante.

Los kits para una actualización del sistema de presupuesto utilizando procesadores de próxima generación han existido desde el comienzo de la era de las computadoras compatibles con PC de IBM. El hierro en esos días era más fácil, y adaptar, por ejemplo, el procesador 386 para la placa madre 286 no fue difícil. La competencia en el mercado de circuitos integrados fue mayor: además de los actuales Intel y AMD, Cyrix, Texas Instruments e IBM estaban presentes en el mercado de procesadores. La industria aún no se ha librado por completo del legado de los primeros días, cuando el lanzamiento de procesadores por parte de diferentes compañías de acuerdo con las especificaciones generales era algo común. Pero tampoco nadie canceló la ingeniería inversa, debido a que a veces se obtuvieron muestras muy interesantes, aparentemente compatibles con los "originales", pero que tenían muchas de sus propias características.

En 2020, la actualización del antiguo sistema probablemente no tenga ningún sentido, solo si es por curiosidad. Es más fácil construir una computadora 486 real si realmente quieres. Pero al final, repetí el camino del propietario de la computadora 386, que quiere ahorrar dinero, aumentando la productividad con poco esfuerzo. Entonces, imagínese en el lugar de un rico año de fanáticos de las computadoras de esa manera en 1994. Acaba de completar una transacción exitosa intercambiando un carro de grano por un garaje en los suburbios, y por dos Zaporozhets usados. Al venderlos en el mercado de automóviles, obtienes una pequeña cantidad en efectivo, muy poco para una nueva PC basada en 80486 o incluso en el Pentium. Y finalmente quiero jugar normalmente en Doom. ¿Qué hacer? Te lo diré ahora.

Todos los artículos sobre el tema:

0. 1992 en la prensa de la computadora
1. Considere la placa base de la computadora 386.
2. El punto de referencia del procesador 386 y los noventa novedosos.
3. Difícil elección de la tarjeta de sonido para los juegos de DOS
4. Características de Sound Blaster Pro 2
5. Roland MT-32, un sonido alternativo para los juegos de DOS
6. Ruthless actualización del PC 386a - <- usted está aquí el

diario de un colector de viejas piezas de hierro que guardo en Telegram .

Actualización de la placa base sin piedad
Afortunadamente, no tuve que comercializar "Zaporozhtsy" en el mercado, y comencé la actualización de la computadora reemplazando la placa base. Permítame recordarle que inicialmente tenía esta placa base para el procesador 386:

El año pasado, en el proceso de compra de componentes, compré otra placa base "sin garantía de operabilidad", con una batería con pérdidas tradicionales, pero con 256 kilobytes de memoria caché. La placa resultó ser bastante operativa, y el daño del electrolito fue mínimo. La foto ya tiene una batería nueva instalada:

El modelo de placa base es ISA-386SIQ. Hay especificaciones en stason.org que dicen que el fabricante de la placa es Asus. Esto no se indica en ninguna parte del tablero. El BIOS de este modelo es un poco más moderno: hay una utilidad para trabajar con un disco duro para formateo de bajo nivel, pero aún no hay detección automática de parámetros. Puede omitir la prueba de RAM por encima de 1 megabyte, acelerando así la descarga y apagando el caché. Pero lo más importante: en esta placa hay dos ranuras de expansión adicionales de ocho bits, y en total puede instalar ocho placas en lugar de seis. La interfaz MIDI HardMPU para el sintetizador Roland MT-32 se instalará en uno de los puertos de ocho bits . Con el tiempo, espero una escasez de espacios, por lo que esta expansión es muy útil.

Al reemplazar la placa, era necesario asegurarse de que el conjunto inicial del procesador y coprocesador AMD Am386DX-40 funciona con el mismo rendimiento. Para esto, utilicé el Test System Speed ​​Test o SpeedSys:

En comparación con las mediciones anteriores, la diferencia es pequeña: la cantidad de puntos en la prueba del procesador disminuyó ligeramente (6.85 en lugar de 7.07), pero la velocidad de trabajar con memoria aumentó notablemente de 27 a 31 megabytes por segundo cuando se trabaja con memoria caché y de 12 a 17 MB / s para la memoria ordinaria Lo más probable es que esto se deba a la única degradación en la nueva configuración: reduje la cantidad de RAM de 32 a 16 megabytes. Incluso 16 megabytes para un sistema de este tipo son muchos, y 32 trajeron muchos inconvenientes (pruebas largas en el momento del arranque, errores en algunos programas y juegos antiguos). El aumento de rendimiento esperado en Windows 95 no ocurrió: en la plataforma 386, este sistema operativo parece estar limitado por las capacidades del procesador y no por la cantidad de memoria.

Agregue un punto de referencia más: el CheckIt clásico, una utilidad multifuncional para evaluar los parámetros de operación del sistema. Devuelve dos dígitos: rendimiento para operaciones de enteros y para cálculos de coma flotante. En otras palabras, se prueban las capacidades del procesador central y el coprocesador 80387, lo que será útil durante la próxima actualización. Al mismo tiempo, CheckIt compara la potencia de su sistema con la computadora IBM PC XT (1983, procesador Intel 8088 a 4.77 megahercios). Si bien resulta 34 veces más rápido, pero esto es solo el comienzo.

Actualización de coprocesador despiadado
No solo es una actualización obligatoria (no hay actualizaciones obligatorias en este artículo), sino que después de que comencé a recolectar piezas de silicio con patas doradas, fue difícil de detener.

Cyrix FasMath es considerado uno de los coprocesadores más rápidos para sistemas 386. Esto en sí mismo es beneficioso solo en un pequeño número de programas especializados, pero durante la actualización resultó que el chip IIT original no era "amigable" con los nuevos procesadores: la computadora simplemente no arrancaba. Todo funcionó bien con FasMath, y si es así, veamos qué nos ofrece.

No mucho 3% de ganancia de rendimiento de FPU. El beneficio de Cyrix FasMath es que funciona de manera estable con procesadores más rápidos.

Quería agregar algún programa real a los dos puntos de referencia sintéticos. Doom es ideal aquí: el juego realmente funciona bien en sistemas 486, en 386 se ralentiza, y sería lógico que los propietarios de computadoras "obsoletas" actualicen a "Doom" para trabajar. Probé Doom en la configuración de gráficos "máxima" (de hecho, con una imagen de pantalla completa, incluso sin una barra de menú). El resultado inicial para 386DX-40 es 6.61 fps .

Medias tintas. Cyrix Cx486DLC-40 o TI TX486DLC-40

¿Cuáles son las diferencias entre los procesadores 80486 y 80386? Los 486 procesadores tienen caché integrada (8 kilobytes al principio, 16 más tarde), la unidad de punto flotante está integrada (no hay necesidad de un coprocesador externo, aunque se lanzaron modelos 486SX sin FPU), una tubería informática optimizada que ejecuta algunos operaciones por menos medidas, nuevas instrucciones. Los primeros procesadores de 1989 tenían una frecuencia de 20 megahercios, en 1991 se lanzó un procesador con una frecuencia de 50 megahercios, después de lo cual se introdujo la práctica de duplicar, triplicar e incluso cuadruplicar la frecuencia. Esto era necesario, ya que es imposible aumentar infinitamente la frecuencia del bus del sistema; ya a 50 MHz hubo problemas con los periféricos en el bus VLB. Los primeros procesadores 80486DX2 tenían una frecuencia de 40 a 66 megahercios, con una frecuencia de bus del sistema de 20-33 megahercios.El zócalo también ha cambiado: los procesadores 386 tienen 132 patas, 486 tienen 168 patas (más tarde 169, 237 y 238, según el modelo).

Pero estos son los verdaderos 486. Lanzados en 1992, los procesadores Cyrix Cx486DLC fueron, en primer lugar, el resultado de la ingeniería inversa de "sala limpia" y, en segundo lugar, no tenían todas las características de los procesadores 486 completos. Había un caché en el chip, pero de un volumen más pequeño, solo 1 kB. No había FPU: estos procesadores requieren un coprocesador externo. Wikipedia describe estos chips como "un núcleo de 386 con memoria caché y soporte para instrucciones de 486". En otras palabras, no debe esperar de Cx486DLC o TI 486DLC (estos son esencialmente los mismos procesadores con diferentes etiquetas) con una frecuencia de 40 megahercios el mismo rendimiento que un 80486 completo con la misma frecuencia.

Pero para la computadora 386, esta es la actualización más simple y más fácil de obtener: saca Am386, inserta Cyrix y todo funciona. Los problemas pueden surgir solo con la memoria caché: para algunos sistemas, debe ser "activada" por una utilidad especial:

En mi caso, incluso no se requiere una utilidad: el caché está habilitado de forma predeterminada. Pero aquí queda claro que estamos empezando a utilizar no las soluciones más estándar. El BIOS nos dice que algunos "80486" están instalados en la placa base, incluso sin indicar la frecuencia. Velocysys, que puede determinar el caché de primer nivel en el procesador, no lo ve en Cyrix / TI, pero no determina correctamente la frecuencia. La utilidad especializada CacheCHK no ve la memoria caché, y solo es posible verificar la operabilidad mediante el apagado forzado y la comparación. Entonces, los resultados para 486DLC-40 sin caché:

Aumento del 21% en productividad en CheckIt y 31% en SpeedSys. Doom obtuvo 7.45 fps, + 12%. Regrese el kilobyte de caché y vea si hay alguna diferencia:

¡Tal cual! En comparación con la configuración básica, el aumento es del 33%, en SpeedSys - 42%. En Doom: 9.64 fps, + 45%. Incluso el rendimiento de FPU según CheckIt ha crecido un 43%. Me detendría y me calmaría sobre esto, pero me gustaría incluso un poco más de poder. "Las actualizaciones" 386-486 fueron lanzadas por muchas compañías, pero el problema es que estos procesadores no son tan fáciles de encontrar ahora. Sospecho que la actualización de 386 sistemas rápidamente dejó de ser relevante, y las soluciones más potentes, aunque estaban disponibles, ya se vendían en cantidades muy pequeñas.

Medidas completas. TI 486 SXL2-50
Tuve suerte, compré un nuevo kit en caja para actualizar la computadora 386. No era barato y, como he dicho más de una vez, no tiene sentido. Pero comprar algo muy antiguo en un estado "como en una tienda entonces" es una alegría especial para cualquier recolector de basura vieja.

En el interior se encuentran las instrucciones de instalación (con un error en el lugar más importante, donde se indica cómo orientar el procesador en relación con la placa base), el procesador TI 486 SXL2-50 en la versión PGA168, el adaptador PGA168-PGA132, un pequeño disipador de calor en una cinta térmica, un disquete con un controlador y una herramienta extremadamente útil para quitando cuidadosamente los procesadores del zócalo.

El adaptador resultó ser un poco más complicado que simplemente conectar una pata a otra.

Los procesadores SXL2-50 también estaban disponibles en una versión que se conecta directamente al zócalo 386, sin adaptadores, pero aún más interesante. Esta actualización trajo consigo un nuevo conjunto de problemas. El procesador TI utiliza la duplicación de frecuencia: con 25 megahercios normales, funciona a cincuenta. La frecuencia del bus del sistema en mi placa base es de 40 megahercios, y está claro que este procesador no funcionará a 80 MHz con duplicación. ¿Cómo cambiar la frecuencia en la placa base? Ahora se puede hacer directamente en el BIOS, en 486s reales, puentes, pero en el 386 solo hay una forma: reemplazar el generador de frecuencia.

Mientras pedí y esperé la entrega de osciladores de cristal adecuados, nada me impidió intentar ejecutar este procesador a una frecuencia de 40 megahercios sin duplicarlo. 486 SXL2 está equipado con un caché de 8 kilobytes, como en "adultos" 80486, que en sí mismo debería proporcionar un aumento de rendimiento.

A diferencia del DLC40 con un caché de kilobytes, Velocysys reconoce 8 kilobytes de caché SXL2. Sin embargo, la velocidad del intercambio de datos es solo un poco más rápida que la velocidad de trabajar con el caché en la placa base: 35 megabytes por segundo frente a 31. En Pentium III, el caché incorporado de primer nivel es una vez y media más rápido. Sin embargo, tenemos un aumento (en comparación con la base 386DX-40) en un 42% según Velocysys.

Entonces, el adaptador y el procesador se ven en la placa base. Las tarjetas de expansión largas en este diseño pueden colindarse con el disipador térmico:

+ 51% en CheckIt. El rendimiento en Doom aumentó a 10.37 fps, + 56%. ¡Aceleré mi PC 386 una y media veces! Volvamos a la frecuencia del bus del sistema. Para que funcione un procesador de 40 megahercios, se requiere un oscilador de cristal de 80 MHz, respectivamente, para obtener 25 MHz. Ordené un nuevo oscilador de 50 MHz. Disminuir la frecuencia del bus del sistema es una decisión controvertida, trae una caída en la velocidad de trabajo con RAM y caché. ¿Duplicar la frecuencia del procesador compensará esto? Los resultados de la prueba a 25 megahercios honestos devolvieron el rendimiento del sistema al nivel del 386DX-40 original. Active la duplicación: esto se hace utilizando la utilidad de la consola, cuyo lanzamiento deberá escribirse en autoexec.bat. Entonces, los resultados finales:

¡20904 puntos en CheckIt, un aumento del 76%, 60 veces más rápido que IBM PC XT! Pero la velocidad de los cálculos de coma flotante ha disminuido, debido a la menor frecuencia del bus del sistema.

Pero el resultado en Velocysys fue menor que en 40 MHz sin duplicar. La velocidad del caché en el chip ha aumentado, la velocidad del caché en la placa base y la RAM normal han disminuido. Los resultados de medir el rendimiento de la tarjeta de video y el disco duro disminuyeron. Lo más importante, el resultado en Doom, como en una aplicación real, se mantuvo igual que en el modo "40 MHz sin duplicar" - 10.39 fps versus 10.37.

Terminaré esta búsqueda por ahora, aunque hay formas de aumentar aún más la productividad. ¿Puedo overclockear este procesador? No se pudo iniciar un intento de iniciarlo con una frecuencia de 33 MHz y duplicar la frecuencia del procesador a 66 MHz. A juzgar por las reseñas en el foro de Vogons, el máximo posible aquí es de 55 megahercios en el procesador y 27,5 en el bus. Puede intentar cambiar la configuración del propio procesador: hay bastantes y no todas las optimizaciones están habilitadas de forma predeterminada.

Finalmente, puede intentar obtener una "actualización" aún más potente o un adaptador activo completo que le permita instalar el 486º "real". Pero espera, porque mi adaptador me permite instalar el procesador 486. Lo principal es cumplir con los requisitos de energía: el modelo debe tener una tensión de funcionamiento de 5 voltios. Y, por supuesto, lo intenté, y por supuesto no funcionó para mí: el procesador IBM DX2-66 de la imagen de arriba, probado en una placa base 486 normal, no funcionó en 386. Idealmente, debe buscar procesadores IBM en la serie Blue Lightning, diseñados para funcionar en sistemas 386. Tales fueron producidas con frecuencias de hasta 100 megahercios, pero ahora son una rareza de coleccionista. Finalmente en este hiloen el foro de Vogons puede ver los puntos de referencia de la 386ª PC con un procesador AMD Am5x86 de 160 MHz instalado a través de un adaptador 486HPi más complejo (que el mío). Este es un 386º muy rápido, pero el mismo procesador a la misma frecuencia, instalado en la 486ª placa madre normal, funciona en promedio una vez y media o dos veces más rápido.

Por cierto, ¿cómo se compara mi franken386 con el sistema real del procesador 486? Un poco más tarde lo descubriré en la práctica, pero por ahora, puede examinar esta gran prueba colectiva de 80486 en el foro de Vogons. En la prueba de Velocysys, un 486SX barato con una frecuencia de 25 megahercios obtuvo 9,1 puntos comparables. El resultado de 486DX-33 es 12.5 puntos.

Precios
¿Cuánto costó tal actualización? En junio de 1994, PC Magazine enumera los siguientes precios:

145 dólares ($ 250, incluida la inflación) para Cyrix o TI 486DLS-40 es probablemente la mejor compra, 33-50% de ganancia de rendimiento después de la actualización más simple. TI SXL2-50 cuesta $ 299 ($ ​​515), y esta es una compra dudosa: dos precios 486DLC dan solo el 30% de la ganancia de rendimiento en el mejor de los casos, y el 7% en Doom. Pero preste atención al rango más amplio: la actualización al "tipo 486" fue posible incluso en sistemas de 16 bits con procesadores 80286 o 386SX. Incluso hay un IBM BL3 con una frecuencia triple de 100 megahercios y un costo de $ 749 ($ 1292).

¿Cuán justificado estaba? Una nueva computadora basada en un procesador 80486 con una frecuencia de 66 megahercios (25 puntos en Velocysys, tres veces más rápido que mi computadora después de la actualización) cuesta $ 1,300-1600 ($ 2250-2700), pero es un sistema con una caja, un teclado y un monitor. La actualización independiente era menos común entonces, pero el anuncio anterior da una idea aproximada de esta opción. Una placa base con el mismo DX2-66 cuesta $ 430 ($ 740). Lo más probable es que tenga que comprar tanto memoria como una tarjeta de video estándar VLB: el mismo Doom en algún momento se basa en el rendimiento del video de 16 bits y no en el procesador. La conclusión es esta: si te actualizaste en 1994, entonces estaba bastante justificado, pero no deberías haber esperado un rendimiento igual al "real" 80486. Es mucho peor si vendiste un DLC bajo el disfraz (y a un precio) del 486 real .En este escenario, me vendieron Celeron en 2001 bajo la apariencia de un Pentium III real. Pero esta es una historia completamente diferente.

La mesa final con los resultados. Disponible en Google Docs aquí .

recomendaciones
En este método ambiguo (y costoso, considerando el costo de una caja sellada con TI SXL2), tuve la oportunidad de jugar en la computadora 386 en Doom, no solo al mínimo. Los indicadores de "pantalla completa" aún están lejos de ser ideales, pero si reduce ligeramente el tamaño de la ventana, entonces todo funciona bien. Por supuesto, me hice una pregunta de coleccionista tan típica: acabo de tener la 386a auténtica, y ahora no está claro qué, unas 486 son mínimas, y ¿por qué es todo esto? Probablemente fue importante para mí repetir la experiencia del propietario de dicho sistema a principios de los noventa. Obtuve un sistema muy no estándar, que aún es compatible con el hardware y software antiguo. Si lo deseo, puedo "ralentizarlo" hasta el nivel de 386 o incluso la 286ª PC: deshabilitar la duplicación de frecuencia, el caché en el procesador y la placa base. El placer de girar viejas glándulas que,además, funcionan y ni siquiera tienen errores, vale la pena el costo.

Por lo tanto, finalicé la configuración básica de mi computadora 386. Resultó esto:

• Procesador TI SXL2-50 con 8kB de caché
• Placa base con 256 KB de caché (20 ns) y 8 ranuras de expansión ISA
• 16 megabytes de RAM con paridad (4 módulos 4MB 60ns)
• Tarjeta gráfica Diamond SpeedStar Pro con chipset Cirrus Logic GD5426 y 1 megabyte de memoria
• WinBond multicard con IDE, controladores FDD, dos puertos serie y paralelo
• Disco duro USB flash drive 256 MB por adaptador IDE-CF
• Tarjeta de sonido Creative Sound Blaster Pro 2
• Controlador MIDI HardMPU y sintetizador externo Roland MT32

¡La construcción continúa!

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