DOITF030 - Tips u. Tricks zum Atari Falcon F030: F030 Beschleunigen

Falcon-Computer sind aufgrund ihrer Hardware und des eigentlich guten Betriebssytems doch schon sehr leistungsfähig, was Computergrafiken angeht. Leider wird diese Sparte meiner Meinung nach noch nicht genügend unterstützt, so fehlen schon seit langem Programme wie z.B Video für Windows oder Ähnliche. Einfache .AVI und .MOV-Player gibt es ja seit einiger Zeit von Dieter Fiebelkorn. Auch die DSP_MPEG-Player erreichen erstaunliche Geschwindigkeiten, wenn man den DSP mit einem höheren Takt versorgt. Was immer noch fehlt, sind z.B. ein richtiges ElektroCAD und Software, die es z.B ermöglicht die IC Kataloge (CD-ROM) einiger Halbleiterhersteller zu lesen

Da uns hier wie eigentlich sonst auch immer die Fa. Atari im Regen stehen lässt, sind hier die wenigen, noch vorhandenen Programmierer gefragt. Programmierer, die in der Lage sind, so etwas zu schreiben ohne sich dabei an schon vorhandenen schlechten Beispielen zu orientieren

Um die Leistungsfähigkeit eines F030 noch um einiges zu steigern, bieten einige Hardwarehersteller sog. Beschleuniger an. Zwei Beispiele sind hier z.B. PowerUP2 von Catch oder die wesentlich bessere MightySonic, welche leider so ohne weiteres nicht mehr erhältlich ist. Als weitere Module, die zu empfehlen sind, gibt es hier noch die verschiedenen Skunk-Modelle, um einige der günstigen Vertreter genannt zu haben. Beschleuniger wie den "Barracuda" kennt man ja bisher leider nur als "Anschauungsobjekt" und kann darauf hoffen, daß der irgendwann auch mal verkauft wird. Der Afterburner ist seit der ProTos '95 für ca. 1200 DM zu beziehen und hat recht erstaunliche Leistungsdaten, die bereits mehrfach im Mausnetz publiziert wurden. Leider ist aber auch diese Erweiterung wohl nur noch gebraucht zu erhalten. Die letzten Exemplare wurden Anfang 1998 noch von Titan Design LTD in England verkauft. Es wird vermutlich auch keine Nachfolgemodelle laut Titan Design geben

Zum Afterburner findet man bei mir auf dem Rechner ein gesondertes Textfile im Verzeichnis "Beschleuniger"
Filename: AFTER040.ZIP

Mit einem Beschleuniger kann man auf relativ einfach Art u. Weise die Rechenleistung der CPU um ein Mehrfaches steigern. Alle Beschleuniger verdoppeln hierzu den Takt für die CPU. So werden aus 16Mhz z.B. einfach 32Mhz gemacht, um diese dann eben der CPU zuzuführen. Natürlich geht es noch wesentlich schneller, wenn man die CPU gegen z.B. eine 68040er Version tauscht. Die im Falcon eingebaute 68030 CPU verkraftet ein gutes Stück höheren Takt, hier also keine Panik. Andere Beschleuniger heben den Takt auch bis auf 40Mhz CPU und auch schon 50Mhz DSP-Takt an. Hier ist zu bemerken, daß wenn der DSP kräfig beschleunigt wird, die CPU 'nachhinkt'. Es sollte also gleichzeitig auch die CPU höher getaktet werden. Eine noch relativ neue Entwicklung ist der Nemesis- Beschleuniger, welcher auch den gesamten Bustakt des Falcons auf 25Mhz anhebt. Das bringt eine deutlichere Leistungssteigerung als das einfache Anheben des CPU-Taktes.

Nach dem Nemesis ist noch bei CENTEK der CenTurbo2-Beschleuniger nach langer Entwicklungszeit entstanden. Mit einem Takt von bis zu 50Mhz stellt dieser Beschleuniger wohl das momentane obere Ende des Leistungsspektrums dar.

Einige der größeren Beschleuniger machen das so und stellen gleichzeitig auch noch eine größere Portion von schnellem RAM-Speicher zur Verfügung. Ein Falcon kann hier ohne Weiteres um ein Vielfaches schneller werden als z.B. ein normaler Atari TT-Rechner. Andere Prozessoren gibt es bedingt durch den höheren Schaltungsaufwand nur auf Erweiterungskarten, die den internen Expansionsport belegen. Weitere Karten können hier dann Huckepack aufgesteckt werden, ein neues Rechnergehäuse wird dann in jedem Fall fällig.

Weitere Möglichkeiten bestehen darin, auch die FPU und den DSP getrennt mit einen höheren Takt zu versorgen. Nicht ganz unerwähnt sollte beleiben, daß es hierbei bei den verschiedenen F030-Computern zu unterschiedlichen Reaktionen kommen kann. Die einen Boards verkraften das, ohne zu Murren während andere nach 2 Betriebsstunden anfangen, irgendwelche dummen Sachen zu machen. Die einfachsten Probleme sind einfache Systemhänger oder simple Abstürze, besonders wenn der Bustakt erhöht wird. Nimmt man den erhöhten Systemtakt weg, wird man sehen, daß der Rechner danach wieder einwandfrei arbeitet. Bei dem Einbau z.B. des PowerUP2 wird aus diesem Grund ebenfalls gleich der sog. ClockPatch mit vorgenommen. Das ist die Lösung mit dem 74F04 Huckepack auf U63 unter dem Keyboard. Eine genauere Beschreibung dazu finden Sie unter ClockPatch hier in diesem Archiv.

Einzigartig finden Sie hier farbige Bilder und Photos der Einbaustelle.
Neben den Bildern finden Sie dort auch die verschiedenen Varianten des ClockPatches und eine genaue Beschreibung inkl. den passenden Einbauanleitungen

Man sollte bei einem solchen Umbau peinlichst genau die jeweilige Arbeitsanleitung des Herstellers bzw. die einzelnen Schritte in dessen Anleitungen befolgen. Dennoch kann leider niemand eine 100%ige Funktionsgarantie übernehmen. Bei späteren Abstürzen oder Systemhängern kann schon das Aufkleben eines kleinen Kühlkörpers auf die CPU, die FPU oder eben die DSPs richtige kleine Wunder wirken. Abhänging davon, welchen Teil man beschleunigt hat. Zu beachten ist auf jeden Fall, daß der Rechner genügend Luftdurchsatz zum Kühlen hat, ja schon eine ganz einfache Bildschirmerweiterung treibt die Innentemperatur des Rechner weit nach oben, da hier der Videochip eben reichlich warm wird. Auch Zusatzlüfter könnten hier eine wesentliche Verbesserung bringen.

Kühlkörper sollten niemals anderen Teile im Falcon berühren und auch nur mit einem speziellen Wärmeleitkleber auf die entsprechenden Bauteile aufgeklebt werden. Der Kühlkörper sollte schon genau passen, größere Kühlkörper verhindern nachhaltig das Arbeiten in der näheren Umgebung. Wärmeleitkleber bekommt man im einschlägigen Elektronikfachhandel. Ein Kühlkörper für z.B. die CPU sollte schon eine relativ flache Ausführung haben, da es sonst Platzprobleme mit Erweiterungskarten geben kann. Sämtliche Leitungen, die von einem Beschleunigermodul zur Falconplatine führen, sollten so kurz wie möglich gehalten werden. Diese Leitungen, einige davon, führen in jedem Fall den hohen Systemtakt und wirken im ungünstigsten Fall wie eine Antenne. Hier auch gleich in zwei Richtungen. Zum einen wird der Takt abgestrahlt und von der anderen Seite jede größere Störung 'empfangen'. Ganz gut geht das z.B. mit einem Handy in der Nähe. Taktleitungen verlegt man am besten immer sehr dicht auf der Falconplatine. Nach dem Einbau und dem erfolgreichen Testen der Erweiterung hätte man da die Möglichkeit, die Leitungen hin und wieder mit einem winzigen Tröpfchen Heißkleber auf der Platine anzukleben. So sieht das ganze dann auch noch sehr sauber aus, vorausgesetzt, der Kleber wird sparsam verwendet.

Einfacher ist ein Einbau, bei dem der Beschleuniger auf den Erweiterungsbus gesteckt wird. Hier sind die meisten Leitungen vorhanden und man braucht nur sehr wenig bis überhaupt nicht zu löten. Das erleichtert die Sache ungemein und ist eigentlich auch von jedem Anwender selbst auszuführen. Kritische Umbauten wie z.B. den Takt der FPU oder des DSPs zu erhöhen sollte Leuten vorbehalten beleiben, die wisssen, wie ein Computer von innen aussieht und die auch genau wissen, was sie da machen. Bei der FPU geht es in den meisten Fällen nur, in dem man am Pin 11 des FPU-Sockels hantiert. Welche Folgen das haben kann, darf sich jeder selbst ausmalen, wenn er sich den Sockel genauer ansieht. Der Sockel befindet sich direkt unter dem internen Netzteil des Falcon und ist i.d.R. bei einen Neugerät leer. Wurde der Sockel beschädigt, ist in den meisten Fällen kein korrekter Betrieb einer FPU mehr möglich; ein neuer Sockel muß in jedem Fall eingelötet werden. Man sollte seinen Umbau so planen, daß der Rechner jederzeit wieder in seinen Ursprungszustand zurückversetzt werden kann. Hat man hier Leiterbahnen unterbrochen oder Beinchen an irgendwelchen Bauteilen abgeschnitten, sieht man recht dumm aus, sollte die Erweiterung aus welchen Gründen auch immer nicht arbeiten.

Neigt der Beschleuniger zum Rumspinnen, kann schon eine einfach Ferritperle auf der Leitung, welche den Takt in den Rechner einspeist, wahre Wunder bewirken. Kürzen der Taktleitung bis auf das wirklich benötigte Minimum an Länge natürlich auch. Aus thermischen Gründen sollte ein Beschleunigermodul niemals auf einem Chip im Rechner aufgeklebt werden.

Einige dieser Beschleuniger werden von einem .CPX-Modul aus dem Kontrollfeld heraus aktivert. Das hat den Vorteil, daß man hier keinen extra Schalter einbauen muß. Bei einem Towergehäuse kann man hierzu allerdings den sowieso vorhanden "Turbo-Schalter" an der Vorderfront des Gehäuses verwenden. Auch gibt es hier die dazu passende Anzeige-LED, mit der man sofort sehen kann, mit welchem Takt die Maschine läuft. Auch das Ansteuern der eigentlichen Taktfrequenenzanzeige ist hiermit in den meisten Fällen kein Problem.

Hier genügt es meistens, eine einzige Steuerleitung mit entweder +5 oder GND zu verbinden. Einige Beschleuniger haben zu diesem Zweck extra einen eigenen Anschluß, mit dem man entweder eine einfache LED oder eben die Umschaltleitung einer Taktanzeige ansteuern kann. Beim Ansteuern einer LED ist auf jeden Fall ein entsprechender Vorwiderstand nötig, abhängig natürlich von der verwendeten Leuchtdiode. Bei positiver Steuerung kann man mit einem Transistor oder einem IC-Gatter negieren oder eben umgekehrt.

Daß diese Lötarbeiten ein gewisses Maß an Grundwissen mit
sich bringen, kann man nie laut genug sagen, prinzipiell wird
am Rechner nur gearbeitet, wenn der Netzstecker gezogen ist.
Lötarbeiten sind sehr sauber und gewissenhaft auszuführen.
Lötzinnreste werden nicht durch Wegblasen entfernt!

Wichtige Eingriffspunkte für einen Beschleuniger bleiben die jeweiligen Quarzoszillatoren im Falcon, bei einem reinen CPU-Beschleuniger die gleiche Stelle, an der auch der sog. ClockPatch ausgeführt wird, also die SMD-Widerstände R216, R221 und R222 sowie R217. Per .CPX-Modul kann man auch über die ACIAs 6850 die Speeder Ein- bzw. ausschalten. Hierfür dürfte meistens Pin 5 in Betracht kommen. +5 Volt und GND für die Versorgung können eigentlich an jedem beliebigen Punkt im Rechner entnommen werden. Es befindet sich z.B. eine GND-Leiterbahn rund um die Falconplatine an deren Rand. Mehr oder weniger unterscheiden sich die verschiedenen Einbauvarianten, herstellerabhänging eigentlich nur geringfügig. Bei dem Einbau sollte man die Ruhe bewahren und sich auch mindestens mal 2 Stunden Zeit nehmen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist es, nach dem Einbau alles genau zu kontrollieren. Sämtliche Leitungen von A nach B nochmals nachsehen und sehen, ob die auch wirklich am richtigen Punkt angelötet wurden. Wenn der Rechner nach dem Einschalten nicht korrekt bootet, ist in den meisten Fällen nur eine Leitung nicht am richtigen Punkt oder aber einfach nicht richtig angelötet. Keine Panik, an diesem Teil des Rechners kann unter normalen Umständen eigentlich nichts zerstört werden. Ausnahmen bestätigen allerdings auch hier die Regel. Bootet das Gerät nicht, ist auf jeden Fall zuerst zu kontrollieren, ob überhaupt die Versorgungsspannung richtig am Beschleunigermodul anliegt. Als nächsten Schritt nimmt man sich nochmals die Taktleitungen vor. In den meisten Fällen ist hier der Ein- bzw. der Ausgang vertauscht worden. Liegt die Versorgungsspannung am Beschleuniger falsch an, ist hier mit einem Defekt desselben zu rechnen. In jeden Fall sollte der Falcon aber im ursprünglichen Zustand wieder laufen.

Nicht ganz unwichtig ist das eigentliche 32 Mhz Taktsignal, daß im Falcon mit einem Quarz analog erzeugt wird und im COMBEL auf 16Mhz geteilt wird. Unten finden Sie dazu einen Oszilloskop-Schnappschuß, der ein sauberes Signal anzeigt.

Wenn alle Stricke reißen, gibt es noch die Möglichkeit, in die Leitung, welche den höheren Takt aus dem Beschleunigermodul wieder zum Mainoard transportiert, wieder einen Widerstand in der Grössenordnung von 22-33 Ohm einzulöten. Das begrenzt die Signalbelastung und kann unter Umständen sehr schnell zum gewünschten Erfolg führen. Ebenso lässt man auch schon mal die Ferritperle weg, die hat eine fast gleiche Auswirkung auf die Taktleitung. Noch eine Möglichkeit ist es, den Takteingang des Beschleunigers von R216 auf Pin 8 vom 74F04 (Huckepack auf U63) umzulöten. Einige Versuche sind hier schon angesagt, ansonsten ist es der beste Weg, die Hotline des entsprechenden Händlers anzurufen. Hier gibt es in den meisten Fällen eine sehr kompetente Hilfe, wenn erst mal auch nur per Telefon. Ist der Umbau geglückt und der Falcon läuft auch über mehrere Stunden stabil kann man seinen Erfolg mit z.B. dem Programm GEMBENCH austesten; alleine an diesen Meßwerten kann man sehen, wie leistungsfähig der Rechner mit einem höheren Systemtakt geworden ist. Im Grafikbereich ist eine erneute Berechnung alter Raytracersequenzen mit dem POV-Raytracer angesagt. Man wird ganz erstaunliche Ergebnisse erzielen. Benutzt man einen Beschleuniger, der zusätzlich noch über einen Cache bzw. FastRam verfügt, macht sich der Zuwachs noch wesentlich stärker bemerkbar. Prinzipiell kann man jedem den Einbau eines Speeders empfehlen. Keinerlei Auswirkungen hat das Stück Hardware auf Terminalprogramme ;-)

Ein günstiges Preis-Leistungsverhältniss hat die FX-Karte von BlowUp, diese Karte trägt FastRam bis zu 32Mb und stellt gleichzeitig eine Bildschirmerweiterung mit eingebautem CPU, FPU & DSP-Beschleuniger dar. Die Karte wird mit handelsüblichen 30 poligen SIMM-Modulen bestückt. Bei einem Preis von momentan 298.- ohne Ram sicherlich aber eine gute Alternative zu den ansonst fällig werdenen drei einzelnen Erweiterungen. Die "FX" wird einfach auf den internen Erweiterungsport des F030 gesteckt. Wird keine Bildschirmerweiterung oder ein Beschleuniger benötigt, fallen auch keinerlei Lötarbeiten an. Sie dient dann lediglich als FAST-Ram Erweiterung. Weitere Informationen erteilt sicher gerne die

Zur FX-Karte finden Sie in diesem Archiv neuere Informationen!
Siehe unter FX-Karte und FX-Board.

Hier im DOITF030 Archiv findet man die ungefähre Lage der Bauteile und auch den schematischen Anschluß am Beispiel eines Speedermoduls. Viele dieser Speedermodule arbeiten nach genau dem gleichen Prinzip. Die genauen Anschlußpunkte entnimmt man in jedem Fall der entsprechenden Einbauanleitung des Beschleunigers. Sollte z.B. eine MightySonic aufzutreiben sein, trifft diese Zeichnung nicht zu, da dieser Einbau wesentlich umfangreicher ist.
Eine komplette Einbauanleitung zur MightySonic finden Sie auf meinem Rechner und auf der Homepage von Werner_Frey

Abbildung 2 - schematische Verdrahtung eines Falcon Speeders

Wie oft zu lesen ist gibt es bei der Verwendung der SpeedResolutionCard von Hard & Soft das Problem mit dem Abfragen der JAGUAR-Joypads an eben dem Padports. Sofern einer der beiden nicht sowieso schon durch einen externen ScreenBlaster belegt ist. Leute, die eine SRC im Rechner haben, werden sich sicher wundern, daß an Ihrem Rechner selten Spiele korrekt laufen, die die Padbuchsen abfragen. Das liegt daran, daß man an manchen Stellen offenbar glaubt, daß diese Buchsen nur zum Spass in den Falcon eingebaut wurden und man dieses daher für irgendwelche obskuren Umschaltarbeiten für einen CPU-Beschleuniger vergewaltigen könnte.

Beim Einbau der SRC wird an einem der Padports ein Kabel angelötet. Diese Leitung wieder entfernen oder über einen einfachen Schalter führen. Sollte der SRC-Takt geändert werden, so ist dieser Schalter zu schließen, ansonsten kann er offen verbleiben. Der Padport kann bei offenem Schalter wieder normal benutzt werden.

Probleme mit der Taktumschaltung entstehen hier auch, wenn CPU und FPU nicht mit der gleichen Taktfrequenz betrieben werden. Stellen Sie dann sicher, daß CPU und FPU mit der gleichen Geschwindigkeit arbeiten.

11.1 F030 Beschleunigen