Tento článek bude o upgrade modulu G3 pro AmigaOne XE a Micro A1-C. A stejně jako předchozí článek o CPU cache také původně vůbec neměl vzniknout. Důvodem proč tu nakonec je, že jsem se přesvědčila že dvojnásobná cache se vyplatí a procesor jsem vyměnila. A další důvod je, že pro větší přetaktování procesoru 750GX nestačí jen informace z manuálů AmigaOne XE a Micro ale je třeba i něco malého navíc.

1. Kdy měnit CPU v G3 modulu

G3 moduly byly dodávány se dvěma verzemi CPU: 750FX a 750GX. Obě verze použité v modulech byly taktovány na 800 MHz a převážná většina většina modulů byla s verzí FX. I můj modul byl původně osazen právě procesorem 750FX.
Moduly vyráběla pouze firma Mai Logic / Eyetech. Upgrady G3 modulů žádná firma neprováděla.
Firma IBM vyráběla procesory 750FX s frekvencemi až do 900 MHz a procesory 750GX až do 1000 MHz.



Původně, bez hlubší znalosti těchto procesorů, jsem se domnívala, že se výměna G3 nevyplatí. Zatímco u G4 modulu můžete použít nové CPU s nominální frekvencí vyšší až o 80%, tak u G3 je to jen o 20%. To je za tu práci a risk docela málo muziky. Jenže GX verze má ještě jednu další výhodu - dvojnásobně velkou L2 cache, 1024 kB. A to nám přinese dalších 10 až 20% na rychlosti videa, webu a her ( viz Síla keše https://www.amigaportal.cz/node/162841 ). Takže nakonec bych doporučila upgrade takto:

- máte-li 750FX 800 MHz, vyměňte jej za 750GX 1000 MHz a přetaktujte;
- máte-li 750GX 800 / 933 MHz, pouze jej přetaktujte.

2. Výměna procesoru 750FX za 750GX

Oba procesory mají pouzdro 292 BGA a jak říká manuál GX: "This is a signal and power compatible footprint to the PowerPC 750FX RISC Microprocessor module", tedy původní FX můžeme novějším GX bez obav nahradit.



Kdo umí pájet BGA a má na to vybavení se pustí do výměny sám a ti ostatní, stejně jako já, si procesory raději nechají vyměnit u zkušených.

A jak je to s hodnotou napětí jádra VCore? U procesorů G4 je riziko chyby poměrně velké, jednotlivé procesory se v tomto parametru od sebe dosti liší. Ale u procesorů G3 je riziko omylu ve VCore prakticky nulové - takto totiž vypadají tabulkové hodnoty:

750FX ( platí pro všechny procesory Design Revision Level DD 2.X ):
Recommended Operating Conditions: 1.4 - 1.5 V
Absolute Maximum Ratings: 1.6 V

750GX ( platí pro všechny procesory Revision Level DD1.X ):
Recommended Operating Conditions (733 MHz – 800 MHz): 1.4 - 1.5 V
Recommended Operating Conditions (933 MHz – 1.0 GHz): 1.45 - 1.55 V
Absolute Maximum Ratings: 1.6 V

Splést se zde nemůžeme. A protože budeme chtít provozovat 750GX na co nejvyšší frekvence, stačí zvednout VCore z defaultních 1.44 V na 1.54 V. Potřebné údaje ke změně VCore jsou v "The Unofficial μA1-C Handbook" a "AmigaOne-XE Motherboard User Manual", ke stažení například na www.intuitionbase.com.
Pozor, nastavení VCore závisí na motherboardu, tedy pro AmigaOne XE a Micro jsou nastavení různá (resp. jsou zde jinak označené jumpery).

3. Nastavení frekvence a oscilátoru CPU

Pro změnu frekvence G3 procesorů je nutné nejen nastavit signály PLL_CFG [0:4] jak jsme zvyklí u G4 procesorů, ale také PLL_RNG[0:1]. PLL_CFG určují frekvenci a PLL_RNG nastavují interní stav VCO ( voltage controlled oscillator ).

AmigaOne G3 CPU modul má signály PLL_CFG [0:4] vyvedené na dip-switch ( PLL_CFG [0:3] ) a JP1 ( PLL_CFG 4 ). Modul dále obsahuje jumpery JP2 a JP3, v manuálu nikde nepopsané. Na první pohled se tedy nabízí hypotéza, že PLL_RNG[0:1] jsou vyvedeny právě na JP2 a JP3.


Zde je můj modul ( se starým popiskem 750FX V3 ) již osazen novým procesorem PPC750GX ECB6543T, to "65" znamená 1000 MHz verzi. Jsou zde vyznačeny dip-switch a jumpery JP1 - JP3. Některé moduly mají JP1-JP3 umístěny odlišně, zkontrolujte si tedy vždy popisky na modulu.


Bohužel mě nenapadlo po sejmutí starého procesoru nechat změřit je-li tomu skutečně tak. No nenapadlo - o tom že je třeba nastavit ještě navíc nějaké PLL_RNG jsem si přečetla až po výměně CPU a to už pak změřit nešlo.
PLL_RNG0 by měl vést z CPU pinu W15 na jumper JP2 a PLL_RNG1 z pinu U14 na jumper JP3. Prosím tedy, jestli někdo budete dělat upgrade procesoru G3, zkuste tyto trasy po sejmutí CPU proměřit.

Nastavení PLL_RNG[0:1] u PPC750FX


U FX je to celkem jednoduché, budeme chtít frekvence vždy 800 MHz a vyšší, tedy PLL_RNG bude mít vždy hodnotu "00". To je i defaultní nastavení z výroby, na jumpery JP2 a JP3 sahat nemusíme, ať již znamenají cokoli, zůstanou vždy zapojené, tedy "Short".

Nastavení PLL_RNG[0:1] u PPC750GX


Tady je to již složitější. Pokud necháme defaultní nastavení CPU modulu "00", měli bychom procesor taktovat nejvýše na 900 MHz. Defaultní nastavení lze ve skutečnosti použít i pro frekvence o něco vyšší ( u mě až do 1133 MHz ), ale nejen že to není optimální pro běh CPU, také to zabrání použití vyšších frekvencí. My tedy potřebujeme nastavit PLL_RNG na hodnotu "01" (fast).

Malý experiment
Kvůli tomu že jsem si nezměřila včas vše potřebné když byl procesor sejmutý, jsem musela provést malý experiment. Nastavila jsem CPU na vysokou frekvenci 1333 MHz a vyzkoušela spuštění při defaultním nastavení jumperů ( JP2= Short, JP3=Short ). Počítač havaroval již při startu U-Bootu.
Použila jsem tedy výše uvedenou hypotézu, tedy že PLL_RNG0 = JP2 a PLL_RNG1 = JP3 a nastavila hodnoty JP2= Short, JP3=Open, tedy hypoteticky "01" ( fast ).
Tentokrát již U-Boot naběhl, log ukázal správnou frekvenci 1333 MHz a načetly se moduly kernelu. Pak sice spadl systém, ale víme alespoň že tato konfigurace je pro velké frekvence vhodnější než defaultní. Zkoušela jsem to vícekrát kvůli ověření, vždy se stejným výsledkem.
Obecně je ale takovýto způsob testování velmi nevhodný, ty jumpery teoreticky mohly být od čehokoli jiného, takže bychom se mohli velmi snadno dočkat ošklivého překvapení.


Na svoji omluvu mohu říct jen to, že jsem při testech měřila teplotu CPU a také to, že v manuálu sice význam JP2 a JP3 není popsán, ale oba jumpery se vyskytují ve výše uvedené tabulce "Clock Speed adjustment", tedy mají pravděpodobně co dělat s nastavením rychlostí. Tolik tedy na omluvu, ve skutečnosti jsem to ale udělala především proto, že se mi nechtělo zůstat na těch 1133 MHz. Nechovám se vždy opatrně ani logicky, i když bych už ve svém věku mohla.

4. Přetaktování G3

Zde je úplná tabulka pro nastavení CPU modulu s PPC750GX:


Pro procesory PPC750FX můžete výše uvedenou tabulku použít též, ale pak ignorujte poslední dva sloupce - JP3 a VCore. Procesor 750FX má vždy JP3=Short a VCore 1.4 - 1.5 V.

A nezapomeňte, nastavení JP2 a JP3 děláte na vlastní odpovědnost, zde uvedený test PLL_RNG je empirický a nedokazuje nic stoprocentně. Jistotu by přineslo až proměření tras k jumperům.

Můj procesor 750GX s nominální frekvencí 1000 MHz se povedlo přetaktovat na 1200 MHz. Na této hodnotě je dlouhodobě stabilní, teplota při plném vytížení CPU nepřesáhne 38°C na patě chladiče. To je velmi bezpečná hodnota, protože maximální pracovní teplota tohoto procesoru je 105°C.

5. Testování výkonu po výměně a přetaktování

Teď si ověříme k čemu jsme vlastně dospěli a jestli se výměna CPU za novější typ vyplatila. Srovnávat budeme samozřejmě původní i novou konfiguraci Micro s procesorovým modulem G3 a k tomu vezmeme pro srovnání již známé výsledky dalších AmigNG první generace, tedy AmigaOne XE a Pegasos 2, oba s přetaktovanými moduly G4.





Protože již víme, jak velký může mít velikost cache vliv na některé úlohy, v tabulce jsou uvedeny i velikosti L2 a L3 u použitých procesorů. Shodou okolností má procesor s nejvyšší frekvencí současně i nejmenší cache, tak uvidíme jak se jednotlivé vlivy sečtou.

5.1 Rychlost CPU bez FPU a VMX

Testováno programem Dhrystone 1 z balíčku WhetDhryStone.


Výsledky zajímavé, protože Micro s 1200 MHz má o maličko více než Pegasos 2 s 1333 MHz.

5.2 Rychlost CPU včetně VMX

Testováno pomocí lame, G3 bez AltiVecu, G4 s AltiVecem.


AltiVec je tady veliká výhoda. Výměna CPU u Micro přinesla navíc jen 16% výkonu, což je celkem málo.

5.3 rychlost pamětí

Testováno pomocí programu Stream.


Tento graf je trochu zbytečný, přetaktování ani výměna CPU by neměly mít na rychlost paměti vliv. To že má teď Micro paměti o něco pomalejší než měla původně je způsobeno tím že dnes používám jiný, stabilní ECC / REG modul. Cena za stabilitu je ovšem o něco nižší rychlost.

5.4 Rychlost Video RAM

Rychlost zápisu do videopaměti je měřena pomocí pomocí GfxBench2D.


U obou hodnot došlo ke zvýšení rychlosti zápisu do videopaměti, nicméně efekt je téměř neznatelný kvůli grafické kartě starého typu v Micro.

5.5 rychlosti SSD

Testováno programy SCSISpeed ( sběrnice ) a DiskSpeed ( diskový subsystém vč. cache )




Tady je to ovšem velmi zajímavé. Zejména u DiskSpeed se výměna za rychlejší CPU velmi vyplatila. Nejenže je Micro rychlejší než AmigaOne XE a Pegasos 2, ale dokonce předstihne jak v průměrné, tak v maximální rychlosti i Mac Mini s G4 / 1.83 GHz. Kromě velikosti cache má Micro v tomto testu ale vůči ostatním ještě jednu další výhodu - SATA řadič SiI 3512, který je z testovaných nejmodernější.
Sice jsem původně myslela že dám tento řadič také alespoň do Pegase 2 ( můj oblíbený ), ale protože SiI 3512 má jen dva SATA porty, kdežto SiI 3114 čtyři, nechala jsem vše při starém. Pegasos 2 i AmigaOne XE jsou již počítače většího formátu a více disků využijí.

5.6 rychlost ethernetu

Měřeno programem TCPSpeed proti rychlému Windows workstationu. Lze to pokládat za skutečnou maximální rychlost TCP stacku.


Opět další zbytečný graf, u Micro se přes interní 100 MbE NIC již více provozu neprotlačí a výkon Pegase 2 je degradován tím, že v testu má jen interní 100 MbE NIC, ačkoli by mohl mít také 1 GbE PCI kartu jako AmigaOne XE.

5.7 MPlayer

Testováno pomocí Serenity-HDDVDTrailer.mp4, rozlišení HD 1280x720, kodek H.264.


Micro výměna CPU pomohla o 22%, ale přesto na výkony procesorů G4 s AltiVecem nestačí.

5.8 Cow3D

Test Warp3D.


Žádná změna, nic. Z grafické karty v Micro se již více výkonu nedostane.

5.9 HTML5 3D gfx benchmark

Testováno pomocí wirple.com/bmark, jedná se o test grafiky a údaj zobrazuje FPS na začátku testu.


Ovšem zde je veliký nárůst výkonu. V tomto testu je nový CPU u Micro dokonce o 1 FPS rychlejší než Mac Mini 1.83 GHz. Takže prohlížení webu s rychlým G3 ano.

5.10 SDLBench

Jako základ je vzat výkon Micro A1-C s původním CPU 750FX / 866 MHz.


U Micro nárůst o 11%, to ale ani zdaleka nestačí na AmigaOne XE ani Pegasos 2 s lepšími grafickými kartami.

5.11 Blender

Testováno pomocí test.blend.


Další velmi zajímavý výsledek. Micro je teď o maličko rychlejší než AmigaOne XE se 1400 MHz. Pegasos 2 nemám změřený.

5.12 FPS hry

A naše oblíbené hry.


GLQuake +10%, ioQuake3 +26%, Tower57 +50%. Zrychlení je pěkné, ale stejně se Micro na náročnější FPS hry příliš nehodí. Kromě Tower57 ovšem, zde se její výkon ( 42 FPS ) pohybuje mezi Mac Mini 1.42 MHz ( 34 - 37 FPS )* a Powerbookem 1.67 MHz ( 45 - 48 FPS )* a to je hodně pěkné.
U WingsBattlefield žádné zrychlení nenastalo a 1941 nelze spustit kvůli malé VRAM.
)* údaje z Trevorova blogu

5.13 Emulátory

E-UAE
Testováno s JiT SDL verzí, nainstalován Picasso96 s uaegfx. Testovala jsem SysInfo a ADoom.




Tady není co dodat. Excelentní. Emulace klasické Amigy je po výměně CPU na špičkové úrovni. Rychlejší než AmigaOne XE i Pegasos 2. Tímto výkonem Micro zrychlila o 50% a již se blíží k AmigaOne X1000.

DOSBox
Testováno s JiT verzí. K testování jsem použila SpeedTest ( zobrazuje násobek rychlosti původního PC / XT ) a Quake.




Opět skvělé zrychlení, platí totéž co u předchozího odstavce.

Takže, můžeme si opravit výsledky z článku "Malé AmigyNG - díl IV, závěrečné porovnání". Micro je teď rychlejší než Mac Mini 1833 MHz nejen v TCPspeed, ale i v HTML 3D benchmark a DiskSpeed. Na první místo to ani zdaleka nestačí, ale ztráta se o malinko zmenšila. Micro dále přeskočila Sam440ep v disciplíně ioQuake3.

6. Závěr

I když procesor 750GX nelze taktovat tak vysoko jako procesory G4, nárůst výkonu je přesto velmi znatelný. Často je 750GX / 1200 MHz rychlejší než 7455 / 1400 MHz. Je zajímavé že technické benchmarky ( až na DiskSpeed ) nijak velký nárůst výkonu neukazují, ale reálné aplikace i hry jsou rychlejší výrazně.
Jak se opět ukazuje, velikost cache je velká výhoda. Procesor v mé AmigaOne XE má L2 cache ve srovnání s Micro A1-C čtvrtinovou, tedy jen 256 kB. Velká škoda, že XE nemůže využít své 2 MB L3 cache, výsledky by mohly být jiné.

Navzdory mé počáteční nedůvěře musím říci, že poslední verze procesorů G3 jsou velmi výkonné. Zejména model 750GX s 1024 kB cache je skvělý. S tímto CPU je teď z Micro A1-C slušně výkonný počítač pro prohlížení webu, užitkové aplikace, emulátory a dokonce i pro některé FPS hry. Zaostává pouze v úlohách kde je třeba AltiVec či lepší grafická karta.


Mimochodem, modely 750FX a 750GX již také uměly ( stejně jako poslední modely G4 ) šetřit energii tím, že mohly přepínat mezi dvěma frekvencemi. V našich Amigách NG to ovšem opět využito není.
A z výsledků je také vidět, že vžité označení generací procesorů G3 a G4 je do jisté míry pouze marketingový tah. Obě tyto vývojové větve procesorů jsou srovnatelné: obě splňovaly stejnou verzi PowerPC Architecture 1.10 a jsou podobné i výkonově.
Ale abych jenom nechválila. Zatímco všechny procesory G4 počínaje 7440/7450 až do 7447/7457 jsou pinově zpětně kompatibilní a jdou tedy zaměnit za vyšší verze, u G3 tomu tak není. Z vyšších verzí jsou zaměnitelné pouze zmíněné dva - 750FX a 750GX a to znemožňuje upgrade G3 u AmigaOne SE, Pegasos 1/2 a spousty Powermaců.

Myslím, že kdybych osadila takto upgradovaný G3 modul do AmigyOne XE ( která může použít lepší grafickou kartu i 1 GbE NIC ), výsledky by byly ještě mnohem lepší. A tedy bych měla ten v minulém článku zmíněný nejrychlejší stolní G3 počítač na světě . Dělat to ovšem nebudu. Tak jak to mám osazeno vše funguje dobře.

Takže směle do výměny CPU, udělá z našich dvacet let starých AmigNG první generace velmi schopné stroje i pro dobu současnou.

A při pohledu na výsledky jsem si uvědomila, že Micro A1-C spolu s AmigaOne XE jsou teď ve spoustě disciplín lepší než Pegasos 2. To se mi tak nechce nechat, takže se v budoucnu určitě podívám, jestli by s tím nešlo něco udělat.

Obrázky použity z:
en.wikipedia.org
www.spacedaily.com
amigaos.net

​