Obligement - L'Amiga au maximum

Mercredi 26 avril 2017 - 19:45  

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Bidouille : Accélérer un Amiga 1200
(Article écrit par Ivan Daou et extrait d'Amiga News - juillet 1994)


Depuis quelque temps, presque chaque mois voit sortir une nouvelle carte d'extension pour A1200. Les performances apportées par ces cartes sont diverses. Quelle carte choisir ? Faut-il acheter un A1200 avec carte accélératrice ou bien un A4000 ? Faut-il choisir une carte avec coprocesseur, ou un processeur avec MMU, et à quelle vitesse ? Ce petit dossier est là pour aider dans vos recherches.

Amiga 1200 On peut accélérer un A1200 simplement en ajoutant de la mémoire

Afin d'y voir plus clair, il est bon de faire quelques rappels utiles sur le matériel de l'Amiga (ceux qui connaissent déjà un peu l'architecture de l'Amiga peuvent sauter ce qui suit).

La mémoire de l'Amiga est composée de deux parties, la mémoire Chip et la mémoire Fast. La mémoire est appelée "RAM" pour Random Access Memory car les premières mémoires mettaient des temps variables à donner les informations qu'elles contenaient suivant l'adresse à laquelle se trouvait l'information. En anglais, aléatoire, se dit "random" d'où leur nom. L'A1200 a malheureusement été un peu bridé dès le départ par Commodore qui a préféré lui donner 2 Mo de mémoire Chip et pas de mémoire Fast. Certes, la mémoire Chip est une mémoire précieuse mais elle a quelques inconvénients.

L'Amiga, comme vous le savez déjà, est un ordinateur possédant des coprocesseurs. Ces coprocesseurs (à ne pus confondre avec le coprocesseur mathématique - on y reviendra) lui servent à effectuer certaines tâches que le processeur central ne pourrait faire lui-même ou qu'il ferait beaucoup moins rapidement. Le Blitter par exemple, est spécialisé dans la copie de blocs mémoire. C'est lui qui bouge vos fenêtres dans le Workbench. Le Copper permet d'avoir plusieurs écrans Workbench superposés et on peut également l'utiliser pour faire les fameuses listes Copper... Enfin, les sons sur Amiga sont générés par Paula.

Cependant, tous ces coprocesseurs ont besoin de données pour travailler (échantillons sonores, listes Copper, images pour le Blitter...). Ces données se trouvent donc forcément en mémoire. Le processeur central (en l'occurrence sur l'A1200 : le 68EC020) peut lui aussi accéder à cette mémoire.

Or, une mémoire est un composant électronique qui ne peut être lu par deux autres composants à la fois (sauf certains types de mémoires dits "double accès" mais qui ne nous intéressent pas ici). On voit donc la nécessité de rajouter un gestionnaire de mémoire afin que tous les coprocesseurs puissent y accéder : le DMA (pour "Direct Memory Access") qui gère donc l'accès à cette mémoire suivant la priorité des demandeurs. Signalons que le processeur peut ne pas avoir la priorité. En anglais, composant se dit "chip" : cette mémoire partagée a donc été nommée mémoire Chip. En revanche, la mémoire Fast n'est pas gérée par DMA et le processeur seul y a accès. De ce fait, il n'y pas d'attente, d'où le nom de mémoire Fast.

Sachez que l'Amiga 1200 avec de la mémoire Fast est déjà deux fois plus rapide que l'Amiga 1200 de base avec ses 2 Mo de mémoire Chip, ce qui est extrêmement intéressant.

Les accélérateurs à base de processeurs 68020 et 68030

Nous allons maintenant aborder les extensions conçues autour d'un processeur cadencé à une fréquence plus élevée que celle de l'A1200 classique (14 MHz). Ces cartes sont jusqu'à présent construites autour d'un 68020 ou bien d'un 68030. Quelle est la différence entre ces deux processeurs ?

A vrai dire, deux processeurs sont pratiquement identiques du point de vue de la rapidité. La différence entre le 68030 et le 68040 est, quant à elle, beaucoup plus flagrante. Par exemple, l'A1200 + Blizzard 1220 (68020) est à peu près à la même vitesse que l'A4000/030 (68030) : les fréquences sont voisines. En revanche, il n'en va pas de même entre l'A4000/030 et l'A4000/040 (tous deux à 25 MHz) car l'A4000/040 est en effet environ 3 fois plus rapide !

Un processeur, de manière générale, exécute des instructions qui elles-mêmes agissent sur des données. Ces données et ces instructions se trouvent en mémoire. Le processeur, qui doit savoir ce qu'il doit faire, cherche donc les instructions à exécuter à partir de la mémoire. Dès qu'il a besoin de données, il va également les chercher en mémoire. Or, plus le processeur est rapide, plus la mémoire a du mal à suivre sa cadence car une mémoire est un composant dimensionné pour une certaine vitesse de travail. Les constructeurs se sont penchés sur le problème et l'ont en partie résolu en inventant la mémoire cache.

La mémoire cache est une mémoire tampon extrêmement rapide que le processeur met sans arrêt à jour lorsqu'il utilise des informations situées en mémoire. Si jamais le processeur a besoin d'une information se trouvant déjà dans la mémoire cache, l'accès est beaucoup plus rapide que s'il allait la chercher en mémoire. Le 68020 et le 68030 ont chacun 256 octets de mémoire cache d'instruction. Le 68030 a en plus un cache de données de 256 octets. Pour information, le 68040 a deux caches d'instructions et de données de 4096 octets chacun, ce qui explique en partie sa vitesse.

En pratique, il s'avère que le cache d'instructions est beaucoup plus utile que le cache de données, ce qui explique alors le peu de différence qu'il y a entre le 68020 et le 68030. Le grand avantage du 68030 sur le 68020 est d'avoir été conçu pour être cadencé à haute vitesse (50 MHz au maximum à ma connaissance) tandis que le 68020 n'existe au maximum qu'à 28 MHz en carte accélératrice.

Le "copro" ou FPU

Tous ces processeurs, tout rapides qu'ils sont, ne font des opérations mathématiques que sur des nombres entiers. Or, on a souvent l'utilité de travailler sur des nombres à virgule pour faire de l'image de synthèse, des fractales, enfin tout ce qui a besoin de calculs.

On utilise un format spécial de nombres sur 80 bits nommé "à virgule flottante" (floating point dans la langue de Bruce) qui permet de coder pratiquement n'importe quel nombre (2^80 combinaisons sont possibles !). Et comme les processeurs travaillent en 32 bits et qu'il serait fastidieux pour eux d'effectuer des opérations en 80 bits, on préfère utiliser des processeurs spéciaux qui effectuent les dites opérations plus vite que ne le ferait le processeur.

On inventa donc les coprocesseurs mathématiques qui, en plus d'effectuer des opérations comme les additions, multiplications, etc., effectuent des opérations complexes : logarithmes (base 10, e et 2) exponentielles, sinus, cosinus, etc. le tout sur 80 bits. Pour la série 68000, Motorola a créé deux coprocesseurs : le 68881 et le 68882. Ils sont prévus pour fonctionner avec un 68020 ou avec un 68030. Le 68040 possède, quant à lui, son propre coprocesseur intégré (le 68LC040 et le 68EC040 n'ont pas ce coprocesseur).

Le 68882 est une version plus évoluée que le 68881 et n'offre rien de plus que ce dernier si ce n'est une plus grande vitesse (certaines versions vont jusqu'à 60 MHz) tandis que le 68881 ne travaille pas à plus de 20 MHz. De plus, à la même fréquence, le 68882 est déjà plus rapide que le 68881. On peut trouver les coprocesseurs sous deux formes : en format PGA ou en format PLCC. Le format PGA (ou fakir) est un peu plus cher (de 100 à 200 FF). En général, les cartes mémoire sont équipées du format PLCC.

La MMU

MMU est le doux surnom de l'unité de gestion de mémoire ("Memory Management Unit", à ne surtout pas confondre avec le DMA). Cette unité n'est disponible que sur le 68030 non-EC et sur le 68040 et 68LC040 (elle est intégrée à ces processeurs). Il existe également une version de cette MMU en externe pour le 68020 et le 68EC030, mais je n'en ai jamais vu sur des cartes Amiga.

Une MMU est un système capable de faire croire au processeur qu'une partie de la mémoire se trouve ailleurs... Par exemple, on peut s'en servir pour faire de la mémoire virtuelle sur le disque dur. Elle peut être indispensable pour traiter des images gigantesques avec ADPro (une image 2000x2000x24 bits pèse 12 Mo de mémoire en continu !). La MMU peut également protéger des parties de la mémoire de mauvaises manipulations. Elle peut aussi permettre d'accélérer le système d'exploitation en relogeant la ROM 3.0 en mémoire (en prenant 512 ko, il est vrai...).

En conclusion, je dirai qu'elle est très utile pour ceux qui désirent disposer d'une énorme quantité de mémoire sans pour autant en avoir beaucoup mais elle n'est pas indispensable.

Pourquoi acheter une carte accélératrice ?

Avant d'accélérer votre A1200 (ou bien de le vendre pour un A4000 ?), il faut bien réfléchir à vos besoins. Pour faire du traitement de texte ou de la mise en page, il n'est pas forcément nécessaire d'avoir une carte 68030 avec 68882 à 50 MHz et 10 Mo de mémoire !

Il faut également réfléchir aux possibilités d'extension pour l'avenir. Un A1200 avec carte accélératrice ne peut pratiquement pas être étendu à part par le port PCMCIA et par des extensions de certaines cartes comme l'A1230 Turbo+ II de GVP, tandis qu'il en va tout autrement pour les A4000 qui peuvent accepter toutes sortes de cartes graphiques, accélératrices, disques durs, etc.

En ce qui concerne la puissance, l'A4000/040 est de loin la référence donc si votre budget vous le permet, choisissez-le de préférence à un A1200, vous aurez également une grande possibilité d'extension que l'A1200 n'offre pas. Il faudra encore choisir entre l'A4000/040 normal ou le nouvel A4000/040/LC, qui est un A4000 sans coprocesseur mais avec MMU, suivant les besoins que vous avez d'un coprocesseur.

Si par contre votre budget est serré, le choix entre l'A1200 et l'A4000/030 sera plus difficile car si un Amiga 1200 étendu peut être plus rapide qu'un A4000/030, il est moins extensible. Donc encore une fois, il faut identifier vos besoins. Signalons finalement que de plus en plus de cartes accélératrices pour A4000 voient le jour, ce qui peut faire pencher la balance en faveur de l'A4000/030.

Quelle configuration choisir ?

Bon, vous avez décidé d'acheter un A1200 ou bien de garder le vôtre et de lui adjoindre une carte d'extension. Mais quelle carte acheter ? Une carte mémoire ? Une carte accélératrice ? Un coprocesseur ?

L'intérêt d'avoir une carte accélératrice peut paraître plus évident que celui d'avoir de la mémoire ou un coprocesseur. Il est vrai qu'avoir de la puissance de calcul est primordial mais il ne faut pas négliger le reste... et les cartes accélératrices à base d'un processeur plus rapide sont beaucoup plus chères que les simples cartes mémoire.

La mémoire à mon avis est la première priorité car un travail avec l'Amiga en multitâche sans mémoire conséquente est impensable. ADPro, pour travailler de grosses images (724x566 en HAM8) nécessite 1,2 Mo de mémoire libre en continu. Real 3D 2.47 prend environ 2,5 Mo de mémoire et d'autres programmes comme Scala Multimedia nécessitent de plus grandes quantités de mémoire encore... 6 Mo de mémoire totale semblent être le minimum pour un travail confortable.

L'utilité du coprocesseur est plus discutable. Tout d'abord, sachez que de plus en plus, les logiciels de 3D ou de fractales sont livrés avec une version pour coprocesseur (Real 3D 2.47, Imagine 3.0, Vista Pro). Les textures Essence d'Imagine ainsi que de nombreux modules d'ADPro ne fonctionnent qu'avec un coprocesseur. Tout dépend de l'utilisation que vous ferez de votre Amiga. Mais si vous désirez toucher un peu à tout, je vous conseille vivement le coprocesseur.

Enfin, la puissance de calcul est très appréciable en image de synthèse et en manipulation d'images (ADPro, Brilliance, etc.). En effet, on se sent vite freiné par la vitesse de l'A1200.

Certaines cartes peuvent accueillir d'autres périphériques comme l'A1230 Turbo+ II qui peut accueillir soit une interface SCSI, soit un numériseur sonore 16 bits Flipper. L'Apollo 1230 dispose d'un connecteur SCSI II. Cela peut rentrer en compte dans le choix de l'A1200 par rapport à l'A4000.

Les cartes mémoire

Les performances des cartes mémoire sont toutes à peu près du même niveau, soit deux fois plus rapides que l'A1200 de base. Par contre, les coprocesseurs que l'on peut y trouver sont très différents ainsi que le nombre de barrettes de mémoire que l'on peut y mettre.
  • AMem 32 : option coprocesseur, horloge, jusqu'à 8 Mo de mémoire (SIMM), un emplacement SIMM.
  • DKB 1202 : option coprocesseur jusqu'à 40 MHz, horloge, jusqu'à 8 Mo de mémoire (SIMM).
  • Blizzard 1200 : option coprocesseur jusqu'a 50 MHz, horloge, version 4 ou 8 Mo (extension Blizzard).
  • GVP 1208 : option coprocesseur 33 MHz, contrôleur SCSI II, jusqu'à 8 Mo de mémoire.
L'horloge

Il est vrai que l'horloge n'est pas vitale pour l'A1200 mais elle est quand même bien appréciable et rend la gestion du disque dur plus aisée (allez donc chercher entre dix versions d'un fichier le dernier en date, ou bien celui de vendredi...). Elle peut être un avantage entre deux cartes d'extension mémoire...

Les tests de performance

Les tests du tableau ci-dessous présentent les cartes suivantes :
  • DKB 1202 avec 68881 à 16 MHz.
  • AMem 32 avec 4 Mo de mémoire.
  • A1230 Turbo I avec 68EC030 et 68882 à 40 MHz.
  • A1230 Turbo II+ avec 68EC030 et 68882 à 40 MHz.
  • Blizzard 1220 à 28 MHz.
  • Amiga 4000/040.
  • Amiga 4000/030.
  • Apollo 1230 Turbo avec 68030 et 68882 à 50 MHz.
  • M-Tec 1230 avec 68030 et 68882 à 28 MHz.
La valeur 1.00 représente l'Amiga 1200 de base. Les chiffres de la Blizzard et de l'A4000/030 proviennent des tests précédents et ne tiennent pas compte du coprocesseur (NT = non testé). Les tests de l'Apollo 1230 ont été faits tous les caches mis, la ROM relogée en mémoire Fast avec la MMU. Une précision sur le test MemTest pour l'Apollo 1230 : si l'on désactive le mode rafale de la mémoire, on passe au-dessus des cartes GVP. L'explication est assez simple. Le mode rafale force le 68030 quand il va chercher des instructions en mémoire à charger un peu plus d'informations (au cas où) mais ça lui coûte un peu de temps et ça ne réussit pas au MemTest !

A mon sens, les deux tests importants sont le test Dhrystone et InstTest. Le premier essaie de simuler un environnement de travail standard donc est assez représentatif des performances en utilisation courante. Le deuxième mesure le nombre d'instructions par seconde qu'est capable d'effectuer le processeur (il s'agit dun test de MIPS spécifique à AIBB et non un test standard).

Tests DKB 1202 AMem 32 Turbo II+
68030/40
Turbo I
68030/40
Blizzard 1220
68020/28
A4000
68040/25
A4000/030
68030/25
Apollo 1230
68030/50
M-Tec 1230
68030/28
EmuTest 1,96 1,92 3,82 4,41 3,43 8,66 2,67 5,55 3,59
Writepixel 1,46 1,45 1,72 1,75 1,93 5,16 1,86 2,64 1,93
Sieve 1,20 1,19 3,40 3,47 2,30 2,70 2,15 4,25 2,48
Dhrystone 1,80 1,77 4,06 4,48 3,17 9,34 2,73 5,89 3,51
Sort 1,43 1,41 4,15 4,26 2,67 7,31 2,67 5,44 3,09
Ellipse 1,36 1,35 1,48 1,52 1,59 2,28 1,54 1,89 1,58
Matrix 1,59 1,57 4,28 4,48 2,94 4,40 2,77 5,34 3,28
Imath 1,22 1,22 3,29 3,38 2,38 4,86 2,13 4,27 2,45
MemTest 2,17 2,12 3,40 3,99 3,66 1,27 2,39 3,37 3,23
TGTest 1,24 1,24 1,29 1,31 1,37 1,79 1,37 1,63 1,37
EmuTest 1,08 1,07 1,08 1,08 1,08 1,09 1,08 1,12 1,08
InstTest 2,01 1,98 4,56 5,03 3,52 5,73 3,14 6,40 3,96
Tests sur le coprocesseur
Savage 1,27 NT 57,90 157,89 NT 117,06 NT 197,37 112,06
Fmath 6,85 NT 22,05 22,24 NT 124,15 NT 28,10 15,79
FMatrix 1,66 NT 4,84 5,05 NT 8,25 NT 6,01 3,59
Beachball 10,52 NT 29,89 30,57 NT 76,59 NT 40,35 24,58
Flops 15,27 NT 52,30 53,21 NT 193,77 NT 64,94 37,74
TranTest 30,64 NT 71,87 76,79 NT 81,25 NT 95,06 57,64
FTrace 30,71 NT 94,57 96,36 NT 107,83 NT 120,23 68,00
CplxTest 2,25 NT 5,58 5,94 NT 14,43 NT 7,46 4,42

Test 3D

Test de temps de calcul d'une image sur le logiciel de raytracing Real 3D 2.47 :
  • DKB avec 4 Mo de mémoire et 68881 à 16 MHz : 57 mn 40 s.
  • A1230 Turbo I avec 68030 à 40 MHz : 20 mn 50 s.
  • Apollo 1230 Turbo avec 68030/68882 à 50 MHz : 17 mn 11 s.
Conclusion

Il ne faut pas perdre de vue le fait qu'avec un peu de mémoire et un coprocesseur, vous pourrez (presque) tout faire avec votre A1200. Il est certain qu'une carte accélératrice en plus est toujours mieux mais la mémoire Fast double la vitesse de l'A1200 et c'est déjà bien appréciable. Donc c'est à voir selon le budget disponible, suivant vos besoins et enfin selon les possibilités d'extension future que vous envisagez sur votre Amiga.

Si vous comptez l'étendre ou tout simplement garder votre Amiga longtemps, revendez votre A1200 et achetez un A4000 comme le conseille Jean-Paul Deloffre dans cet article. Vous pourrez pourquoi pas acheter un futur 68060...


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