home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ STraTOS 1997 April & May / STraTOS 1 - 1997 April & May.iso / CD01 / UTILS / @FALCON / CPU_ACC / CPU_ACEL.TXT < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1995-07-03  |  18.0 KB  |  368 lines

  1.         FALCON 030 CPU (68030) ACCELERATION MODIFICATION
  2.                     DESIGNED BY PETER GREEN.
  3.  
  4.  
  5.                            DISCLAIMER
  6.                            ----------
  7.      The author cannot be  responsible  for  any  damage to  your
  8. equipment, other  software or  hardware  products, or physical or
  9. mental    well    being   caused   by the   use,  misuse,  abuse,
  10. misinterpretation, or inability to use this hardware modification.
  11. The author also makes no guarantee as to the compatibility of this
  12. hardware   modification, I  only  give  an  assurance  that  this
  13. hardware  modification will function correctly as part of my  own
  14. personal  computer.    By using this information leading  to  the
  15. proposed    modification    you   are   agreeing   to accept FULL
  16. responsibility  for ANY and  ALL  circumstances arising from it's
  17. implementation.  If   you   do  not  agree   with   these   terms
  18. AND understand  them,  DO NOT  attempt this modification.
  19. -----------------------------------------------------------------
  20. WARNING 1; OPENING YOUR COMPUTER AND CHANGING IT'S INTERNAL PARTS
  21. IN ANY WAY WILL INVALIDATE YOUR MACHINE'S WARRANTY.
  22.  
  23. WARNING 2; THIS MODIFICATION WILL CHANGE VIDEO CLOCKS WHICH COULD
  24. POTENTIALLY DESTROY CONNECTED MONITORS,   OR  ANY OTHER CONNECTED
  25. PERIPHERAL DEVICE.
  26.  
  27. WARNING 3; IF YOU LACK SUFFICIENT TECHNICAL ELECTRONIC KNOWLEDGE,
  28. THEN YOU SHOULD NOT BE ATTEMPTING THIS MODIFICATION.
  29.  
  30. WARNING 4; DON'T LET THIS PUT YOU OFF!!
  31. -----------------------------------------------------------------
  32.  
  33. ****** This information for CPU acceleration is SHAREWARE  ******
  34.  
  35.  
  36.  
  37.         FALCON 030 CPU (68030) ACCELERATION MODIFICATION
  38.                     DESIGNED BY PETER GREEN.
  39.  
  40.  
  41.  
  42.      This   accelerator   modification  for  the  Falcon030   was
  43. designed to give a little extra processing power to the 68030 CPU
  44. and more specifically, to increase  the  bus  through put for FPU
  45. intensive  programs to take full advantage of my FPU acceleration
  46. mod. ( see FPU_ACEL.ZIP ).
  47.  
  48. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  49.  
  50.                 TEST RESULTS USING GEMBENCH 3.25
  51.                                                  
  52. (note that % varies slightly, dependant on graphics resolution)
  53.  ________________________________________________________________
  54. |          |   CPU 16      |   CPU 18      | CPU 36 (power up2)* |
  55. |          |_______________|________|_______\____________________|
  56. |__________|FPU 16| FPU 50 |FPU 18  | FPU 50 | FPU 18 |  FPU  50 |
  57. |PROGRAM;  |      |        |        |        |        |          |
  58. |PVOC-A    |73.6s |  55.2s |  64.5s | 49.2s  | 58.1s  | 40.6s    |
  59. |PVOC-T2   |277.7s|  202.0s|  237.4s| 180.7s | 213.5s | 144.9s   |
  60. |__________|______|________|________|________|________|__________|
  61. |FLOAT MATH|      |        |        |        |        |          |
  62. |CPU       |100%  | 141%   | 120%   | 153%   | 135%   |  180%    |
  63. |average of|      |        |        |        |        |          |
  64. |CPU+FPU   |1570% | 2094%  | 1780%  | 2272%  | 2015%  |  2670%   |
  65.                                                                  
  66. NOTE  1;  THE  36MHZ  OPTION  WAS  OBTAINED  BY  USING  BOTH  THE
  67. MODIFICATION DESCRIBED IN THIS TEXT AND THE 'POWER UP2' MOD .
  68.  
  69. NOTE  2;  FPU at 50MHZ is in reference to 'FPU_ACEL.ZIP' .
  70.  
  71. NOTE 3; with 68882 at 50Mhz, CPU 18Mhz performance is 102% of TT,
  72. with CPU at 36Mhz(power up2 fitted),performance is 120% of TT !!!
  73. (FLOAT MATH only, TT in fast ram).
  74. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  75.      If  you lack electronic experience,  don't let this put  you
  76. off since it won't cost that much to get an experienced friend or
  77. even qualified engineer to perform this modification, and  should
  78. still work out considerably cheaper than  any  other  accelerator
  79. board that can be purchased.  Approximate cost for parts is under
  80. £6.00.
  81.  
  82.      Before  you start hacking with your  circuitry,  it's  worth
  83. noting that my CPU is CLEARLY labelled as a 16Mhz device (denoted
  84. by  '16'  at the end of it's product number),  but I  have  quite
  85. happily  had  my CPU running at 36.4 Mhz,  more than  TWICE  it's
  86. stated  operating speed.  However,  long term 'exposure' to  this
  87. kind  of  speed  is  unknown,  and  I  strongly  suggest  that  a
  88. switchable  version be made,  only switching to high  speed  when
  89. NEEDING high perfromance from the CPU.
  90.                           ____________
  91.                            START HERE
  92.                                       
  93. WARNING; I STRONGLY ADVISE THAT YOU REMOVE THE INTERNAL IDE DRIVE
  94. AND   DISCONNECT  ALL  EXTERNAL  DEVICES  WHEN  PERFORMING   THIS
  95. MODIFICATION. AS YOU WILL BE CHANGING CLOCKS, CENTRAL TO THE CPU,
  96. SHOULD YOU MAKE ANY  ERRORS IT IS  CONCEIVABLE  THAT DATA WILL BE
  97. LOST  OR THE DEVICE DAMAGED.      You may find  it  useful  while
  98. testing this modification to run your 030 from a television in ST
  99. medium resolution,  as T.V.  set's are protected on their antenna
  100. inputs against high voltage,but monitors have direct connections.
  101.  
  102.  
  103.      First  of all I have assumed that  you have already had  the
  104. buffer  modification applied to the Falcons clocks,  if not  then
  105. why not? (.......details are enclosed anyway, see 'BUFFER.IMG').
  106.  
  107. STAGE 1      'BUFFER.IMG'
  108.  
  109.      If you haven't already got the buffer mod.   fitted do  this
  110. now(!!), and forget about the CPU mod for the moment, making sure
  111. that it functions correctly.
  112.  
  113. STAGE 2      'CPU_1.IMG'
  114.  
  115.      In principle,  acceleration is extremely simple;  just put a
  116. faster crystal in place of the old one!  However this is not with
  117. out it's problems.
  118.      'CPU_1.IMG' shows how simple this can be,  just cut one wire
  119. and  solder in a new oscillator block.By using a 36Mhz block  you
  120. will  have a CPU clock of 18 Mhz (the clock control  'glue'  chip
  121. divides by 2 before sending the clock to the CPU).  However  this
  122. is  a  SYSTEM  WIDE  clock,  and  will  change  the  majority  of
  123. operations  inside the 030.  If you have successfully  made  this
  124. modification, after switching on, all will LOOK normal.
  125.  
  126. *****************************************************************
  127. NOTE  THAT  IF  YOU  ARE USING ANY  KIND  OF  GRAPHIC  RESOLUTION
  128. BOOSTING  PROGRAM (E.G.  FALCON SCREEN,  VIDEL INSIDE,  BLOW  UP,
  129. SCREEN  BLASTER ETC.) IT IS POSSIBLE THAT YOU WILL  FIND  STRANGE
  130. THINGS HAPPENING TO THE SYNCHRONISATION OF THE MONITOR.  THIS  IS
  131. BECAUSE  THERE  ARE ONLY 2 CLOCKS AVAILABLE FOR  SCREEN  DRIVING;
  132. 25MHZ, 32MHZ,  AND YOU HAVE JUST CHANGED THE   32 TO   36 MHZ !!!
  133. IT IS POSSIBLE THAT PROLONGED EXPOSURE TO 'WRONG' SYNCHRONISATION
  134. SIGNALS COULD DAMAGE YOUR MONITOR.
  135. *****************************************************************
  136.  
  137.      In practice I could not see ANY difference between 32 and 36
  138. Mhz when my screen was set to; 2 colours, 80 columns, double line
  139. OFF.  The monitor used is an ancient LOW resolution mono which  I
  140. have  converted to run in high resolution VGA.  If this can  take
  141. the pace, anything should be able to!! A reasonable rule of thumb
  142. is that if your screen looks stable,  then it IS stable,  but  no
  143. guarantees.
  144.  
  145.      Back to the plot,  all being well you should now have a nice
  146. faster 030,  BUT....... your keyboard or mouse won't work (pretty
  147. fundamental I think!!).
  148.  
  149. STAGE 3;    'MIDI_KEY.IMG'
  150.  
  151.      Well, that didn't inspire you with confidence did it? Here's
  152. how to do a proper job.
  153.      What I haven't mentioned up until now is that any change  in
  154. CPU clock will also make the MIDI ports,  keyboard and mouse  un-
  155. usable (!!), just a 'slight' problem......
  156. This  is  beacause the 500 Khz clock which feeds  BOTH  the  6850
  157. serial keyboard driver AND the 6850 serial MIDI driver comes from
  158. the glue chip and is clock/64,  therefore at 36 Mhz the clock  is
  159. now 562.5 Khz.
  160.  
  161.      You  must  first locate 'U 52' (6850) which  is  the  serial
  162. interface  for  the keyboard,  this can be found just  above  the
  163. recess  in  the  PCB where the mouse and joy  stick  sockets  are
  164. placed when the keybaord is removed.            ( Bottom right ).
  165.      Now the tricky bit, you must find and CUT pin 3 on this chip
  166. and bend it upwards,  leaving enough pin left to be soldered  to.
  167. Check  this connection first with a continuity  tester,  it  will
  168. have a direct connection to pin 23 on the expansion socket 'J 20'
  169. It will also have a direct connection to 'U 24',(6850) pins  2+3,
  170. which  is located underneath the power supply and just  right  of
  171. the  ROM ports and slightly below the MIDI sockets.(This  is  the
  172. MIDI serial converter).  Now solder a wire between pin 3 of U  24
  173. and pin 3 of U 52,  and another wire which from one of these  two
  174. points which will be the new 500 Khz input.
  175.      There is no easy way to do the next part,  coming out of the
  176. 'GLUE' chip 'U 56' is a PCB track which must be cut, this is very
  177. small and there are lots of tracks on this part of the PCB.  This
  178. can  be found between the 68030 (U 55) and the GLUE  chip  (U56).
  179. There is a wire that runs out of U 56 just underneath R  217,  it
  180. then  takes  a  sharp  bend before  straightening  again  and  is
  181. terminated  by  a small 'through PCB' hole about 0.75 cm  to  the
  182. right  of 'U 55' 68030.  **BEFORE CUTTING** carefully check  that
  183. this  is in fact the correct connection with a continuity  tester
  184. and that it has zero resistance between pins 2+4 on 'U24' and pin
  185. 3  on  'U52',  and pin 23 on the expansion socket 'J 20  '  (just
  186. left  of the CPU U 55,  and forth pin to the left on  the  bottom
  187. row).If you are satisfied that you have found the right wire then
  188. cut it about 1cm infront of the through-PCB hole.
  189.  
  190. STAGE 4 'CLOCK.IMG'
  191.  
  192.      Now that you have separated the two serial drivers from  the
  193. clock  on  the glue chip (U 56) they must now be fed with  a  new
  194. 500Khz  clock.  By far the best option would be to use  a  ripple
  195. counter  chip  to divide the 32 Mhz clock  (74HC4024),  I  simply
  196. didn't have one fast enough (an HC device MUST be used) so I used
  197. a small 500 Khz ceramic resonator (crystal) and buffered it using
  198. a  CMOS 4069UB chip in stead.  Both circuits are included in  the
  199. image file.
  200.  
  201.  
  202.  
  203. STAGE 6;  'CIRCUIT.IMG'
  204.  
  205.      This circuit is very straight forward,  it comprises just  2
  206. chips  and  a switch.  A 74HC08 AND gate is used as  a  means  of
  207. switching on/off the clock sources.  The gate used to switch  the
  208. 32Mhz  clock  is kept at high level by a  10K  pull-up  resistor,
  209. keeping this clock permanently on,  this same pin is also fed  to
  210. one  NOR  gate in the 74HC02,  which is used here  simply  as  an
  211. inverter.  This inverted signal is then fed to the control  input
  212. of the 36 (40) Mhz clock source,  this enables the two clocks  to
  213. be instantly switched between simply by shorting to 0V the  pull-
  214. up  voltage  from the 10K resistor.  The outputs of the  two  AND
  215. gates  are  then fed to the two inputs of one of  the  NOR  gates
  216. 74HC02,  strictly speaking this should then be inverted since the
  217. gate  is a NOR rather than an OR,  but in practice this makes  no
  218. difference  at  all,  I actually chose not to invert  the  clocks
  219. again to keep them as clean as possible.
  220.      I  also  chose to mount my 36.4Mhz oscillator block  on  the
  221. same  piece of VERO board that these 2 chips  were  mounted,  the
  222. whole  thing measures around 5 X 6 cm,  and I have  located  this
  223. just left of the fan,  just below the RAM,  where there is a nice
  224. little space for it.
  225.  
  226.      While  you are at this stage I see no reason why it may  not
  227. be possible to push the clock even higher,  I am not able to test
  228. this at the moment since all I have is a 36.4 Mhz block,  and  my
  229. next highest is 45 and 48Mhz osc.blocks which do not work.  I can
  230. imagine getting up to 40Mhz or even around 42Mhz if you're really
  231. lucky!
  232.  
  233.      Switch-over  is pretty much rock solid,  and you'll have  to
  234. switch  about 10-15 times at high speed to cause a crash,  so  in
  235. normal use this will NOT happen.    If you encounter problems, or
  236. are paranoid about a crash happening during important work, there
  237. is a very reliable solution;  disable all processing,  see below.
  238.  
  239.  
  240. *******  YOU ONLY NEED TO DO THIS IF  YOU  HAVE PROBLEMS  *******
  241.  
  242.      Fortunately there is a convenient 'process halt' built  into
  243. the system designed to allow expansion boards. This is VERY handy
  244. since to use this it will require no soldering or cutting of  the
  245. PCB.  To  locate this,  look just left of the CPU (U  55,  68030)
  246. where you will find 2 rows or pins labelled 'J 20'.  Plugged into
  247. this  you will find a small plastic jumper plug,  you  will  also
  248. notice that there is a white mark printed on the PCB to show it's
  249. exact position (W 11).  This plug should be removed and all  that
  250. you  need now do is connect a switch to these  two  pins,  either
  251. soldered directly to the pins, or by using a small plug connected
  252. to a switch (as I used).
  253.  
  254.           USING THE PROCESS SWITCH FOR CPU CLOCK CHANGE
  255.                                                        
  256.      This may seem a little awkward to use, but is in fact by far
  257. the  best  option  in terms of it's  lack  of  complex  switching
  258. electronics.
  259.      When  you want to switch first take the process switch  into
  260. OFF  position,  then  click or move the mouse  until  the  cursor
  261. disappears  (or attempt a keyboard command if not running  a  gem
  262. program),  the whole processing within the computer is now  fully
  263. 'frozen'.  CPU  clock  switching  can now  be  performed  without
  264. harming  or  crashing  the system.  Once a  new  clock  has  been
  265. switched over,  the process switch should then be put back to the
  266. 'ON'  position.  Instantly the system will pick up from the  last
  267. point  you were at and continue at the new  speed.  This  process
  268. must be repeated when ever a new clock speed is required.
  269.  
  270.                       1)   PROC SWITCH OFF
  271.                       2)       CLICK MOUSE
  272.                       3)  SWITCH CPU CLOCK
  273.                       4)    PROC SWITCH ON
  274.  
  275. _________________________________________________________________
  276.  
  277.                         FLOPPY PROBLEMS ?
  278.                                          
  279.  
  280.      I have not yet experienced problems of any kind relating  to
  281. the floppy drive (format, copy disk image, copy files etc.) It is
  282. possible  that  you could get trouble,  but so far  at  36Mhz  my
  283. floppies are happy.  Floppy writing has NOT been tested at 40Mhz,
  284. as  I've yet to obtain a 40 Mhz block,  please consult  the  text
  285. relating  to protecting floppies contained within  'FPU_ACEL.ZIP'
  286. if  you go to 40 Mhz and find problems.  You can obtain a 16  Mhz
  287. clock  from  pin 12 of the 74HC4024 chip used to  give  a  500Khz
  288. clock to the Keyboard and MIDI ports.ONLY DO THIS IF YOU NEED TO.
  289.  
  290.                        MUSIC SAMPLE RATES
  291.                                            
  292.      If you are using the AD/DA converters for musical use, it is
  293. possible  that sampling rates will be effected.  However  I  have
  294. tested 49, 32, 24, 19, 16 Khz at BOTH 16Mhz and 18Mhz (36Mhz) and
  295. found NO audible pitch change at all.  I even switched from 16 to
  296. 18Mhz  DURING a recording!  I found NO problems or obvious  pitch
  297. shift at all, everything seemed as normal
  298.      If an external DIGITAL source is used for music, this should
  299. never  be  a problem since 44.1 Khz provides  it's  own  external
  300. clock to the DSP port, also the DSP has it's own dedicated 32 Mhz
  301. clock which CANNOT be changed.
  302.      It  is  also  possible  that there  will  be  tempo  changes
  303. (B.P.M.)  within  sequence  programs. 'LOGIC  AUDIO' and 'NOTATOR
  304. LOGIC' have been tested and do NOT suffer tempo problems.
  305. 'CUBASE  AUDIO', and others have not been tested.
  306.  
  307.  
  308. ************************   SHAREWARE   **************************
  309.  
  310. All files in this archive, are protected by copyright. The author
  311. does however, reserve full copyright of this modification.
  312. The archive may be distributed freely,  so long as all the files
  313. are distributed together in a single archive.
  314.  
  315.      Anyone using this  information  to carry  out  the described
  316. modifications  should register with the author.  If you  register
  317. you will not only get enormously large warm feeling  inside,  but
  318. will also be sent (if requested) details of further modifications
  319. regarding changing the microphone inputs and headphone output  to
  320. give  standard line levels,  and a (simple,  but powerful)  noise
  321. reduction circuit, and/or FPU acceleration. (Please state).
  322.  
  323.      If you find my information useful please register with me by
  324. sending  me £5 - £15 (U.K.).   I NEED your registration fees  !!!
  325. I'm  a  humble student trying to save up for my  Masters  Degree;
  326. there's no government grant, and I DON'T come from a rich family!
  327. WAKE UP! education is the life blood of a healthy society.
  328.  
  329.      To  register,  or send any donations to help put me  through
  330. University, contact;
  331.  
  332.                PETER GREEN
  333.                179 CHURCH ROAD,
  334.                KESSINGLAND,
  335.                LOWESTOFT,
  336.                SUFFOLK,
  337.                NR33 7SG,
  338.                ENGLAND.
  339.  
  340.  
  341.  
  342.      Please  feel  free  to  add  comments  or  possible  updates
  343. concerning  CPU acceleration (e.g.if ATARI ever produce a  Falcon
  344. 040 ),and if necessary additional graphic images to this archive,
  345. but  the  full original documentation  must  remain  intact;  any
  346. additional material must be clearly labelled in a folder separate
  347. to the original. I do however  give  my permission for additional
  348. material  to be re-archived with the original files into one  NEW
  349. archive with a new name (e.g. CPU_ACL2.ZIP).
  350.  
  351.  
  352.  
  353. And finally......BUILD A WIND GENERATOR, YOU KNOW IT MAKES SENSE!
  354.  
  355.      They DON'T make noise (far,far less than cars,  air  planes,
  356. trains, BIRDS, WIND!! )I recently visited a local generator which
  357. was  spinning  very fast in a strong wind and took note  of  it's
  358. noise  level.  I then walked less than 20 meters to a group of  2
  359. or 3 averaged sized trees blowing in the wind, and was absolutely
  360. astonished  to find that the generator was COMPLETELY SWAMPED  by
  361. the noise of these trees blowing in the wind,  the turbine  could
  362. NOT  be  heard above the sound of the trees  at  all!
  363. What does  this say for the main argument of the anti-wind lobby?
  364.  
  365.                VOTE GREEN!!
  366.                PETER GREEN 27/6/95
  367.  
  368.