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Bidouille : Surcadencer la CyberStorm Mk3
(Article écrit par Whaka - juillet 2010)


Je crois qu'il n'est plus vraiment utile, en 2010, de faire la présentation de ce qui fut la Rolls des cartes accélératrices pour A3000/A4000. Mais pour résumer, il s'agit de la version sans PowerPC, mais avec toutes les autres options, de la CyberStormPPC, de chez Phase 5/DCE.

Surcadencer CyberStorm Mk3

Cet article a donc pour but d'expliquer le plus simplement possible comment surcadencer la CyberStorm Mk3. Cela en tenant compte des risques et des défauts de la carte.

Je pose ici mon avertissement : je pars du principe que si vous voulez vous lancer dans le surcadençage d'une telle carte, c'est que vous avez le minimum requis en électronique, et que vous en savez un minimum sur ce que vous faites. Donc ni moi, ni Obligement, ne pourrons être tenus pour responsables en cas de pulvérisation atomique de votre carte. Vous prenez vos responsabilités. :)

Petit rappel : le surcadençage, c'est quoi ?

Eh bien, pour faire court et simple, c'est tout simplement faire tourner le processeur, la mémoire, à une fréquence au-delà de ce qui est prévu à l'origine par le constructeur du composant.

Ce n'est évidemment pas sans risques pour le matériel. Le surcadençage du processeur/mémoire entraînant forcément une production supplémentaire de chaleur, il faut donc considérer sérieusement le refroidissement des éléments surcadencés.

Alors ? Jusqu'où peut-on aller avec la Mk3 sans la mettre en danger ?

Pour la carte en elle-même, électroniquement parlant (sa partie logique programmée qui contrôle les divers éléments, etc.), il n'y pas de limites.

Elle a été initialement conçue, en théorie, pour gérer les 68060 jusqu'à 80 MHz (source : BBoAH). En revanche, il y a des risques de dommages physiques pour la carte, j'expliquerai lesquels plus loin. Le seul élément qui pourrait réellement être endommagé par le surcadençage, c'est le 68060 : selon ses révisions, il accepte plus ou moins facilement le surcadençage.

Les points faibles de la Mk3...

Eh oui, comme tout, elle a aussi ses points faibles, dont il faudra tenir compte pour le surcadençage, surtout si la carte est installée dans un A3000D (ce qui est mon cas).

Le défaut majeur

Il provient d'un défaut de conception de la logique programmable qui contrôle la mémoire, elle se compose de quatre puces, les voici :

Surcadencer CyberStorm Mk3

Ces quatre puces chauffent de manière excessive, et quand je dis excessive, le mot est faible ! Disons plutôt, colossale, voire dantesque... (pas facile à placer celui- là, hein ?). En effet, j'ai mesuré l'une d'entre elles (la deuxième en partant de la droite) à pas moins de 87,7°C ! C'est un défaut connu des CyberStormPPC et Mk3 (confirmation par Jean-Jacques Boulet d'Amiga Center lui-même). Une chose est sûre, ces puces ont une santé d'acier pour tenir le choc aussi longtemps.

Mais, ce n'est pas normal pour autant, il faut les refroidir, et ce, même si la carte n'est pas vouée à être surcadencée. Je peux facilement prédire que les cartes encore en circulation et en utilisation à l'heure actuelle, finiront par mourir à cause de cela si rien n'est fait !

D'ailleurs, on a déjà vu des cas de CyberStormPPC ou Mk3 qui, du jour au lendemain, ne reconnaissaient plus la mémoire, ni la CyberVisionPPC, ni le SCSI. Bref, des cartes qui devennaient uniquement accélérateur processeur. La cause, ne cherchez pas plus loin, la voilà. Vous êtes prévenus.

Et donc, l'ensemble de la surface de la carte, et surtout la mémoire, sert malgré elle de radiateur pour ces puces... inutile de dire que cela peut mener à des problèmes de stabilité de la machine si la mémoire ne le digère pas bien.

Heureusement, le surcadençage n'affecte en rien le fonctionnement de ces puces. Mais elles peuvent affecter le fonctionnement de la mémoire qui peut facilement devenir plus instable, étant donné que la mémoire, qui en plus de devoir encaisser la chaleur dégagée par ces puces, se met obligatoirement à chauffer plus ou moins en fonction de la fréquence à laquelle elle doit travailler. La mémoire ne chauffe pas énormément en elle-même, mais avec un sucrcadençage, 4 ou 5°C d'écart, cela peut faire une différence.

J'insiste sur ce point : il faut impérativement les refroidir, c'est indispensable pour la durée de vie de la carte en général, pas uniquement en cas de surcadençage !

Le support du processeur

En effet, il est soudé en surface de la carte, ce qui veut dire que lors d'un changement de processeur, des précautions sont à prendre pour l'extraction.

Normalement, il faut un outil d'extraction spécial, qui applique une contre-force, pour ne pas risquer de casser des soudures, et donc, de répartir l'effort sur toute la surface du support. Bon, on peut faire sans, en y allant doucement avec un tournevis et en faisant très doucement levier entre le processeur et le support.

N'ayant pas cet outil, j'ai personnellement eu la mauvaise surprise de casser une/des soudures... Mais, dans mon cas, le support a subi plusieurs extractions. Quand cela se produit, ça ne se voit naturellement pas, mais ça peut s'entendre... si pendant l'extraction il y a des "clac" qui se font entendre, c'est que des soudures lâchent, je m'en suis aperçu à l'utilisation de la carte, un jour, en bousculant légèrement la machine en fonctionnement, le Workbench gelait...

La solution la plus simple dans ce cas, c'est de refaire toutes les soudures du support, avec un fer à souder qui dispose d'une panne très pointue, fine, qui peut rentrer partiellement dans les picots du support. Je préconise une température de soudage de l'ordre de 450-500°C pour cette opération, ça doit chauffer fort, et vite. Et les refaire une à une : dans mon cas, cela à parfaitement fonctionné.

Les barrettes de mémoire double face

Elles semblent moins bien gérées que la mémoire simple face en cas de surcadençage, et d'une façon générale, elles n'aident pas au refroidissment de la carte. Je recommande personnellement, l'usage de barrettes simple face.

Voilà, le tour des points faibles. Ceux-ci ayant été vus, passons aux choses sérieuses. :)

Le refroidissement des puces de logique programmable

Voyons maintenant comment refroidir simplement et efficacement ces fameuses puces. Il n'existe pas de radiateurs aux dimensions adaptées à la carte (bon, j'avoue ne pas avoir trop cherché non plus...). Il faut donc en adapter/fabriquer soi-même, ou alors bien chercher. :)

Dans mon cas, ce sont des radiateurs pour transistor, découpés et pliés comme il faut, et fixés sur les puces avec de l'adhésif thermique double face, qui ont été utilisés. On peut bien entendu toujours placer une barrette de mémoire, simple ou double face.

Surcadencer CyberStorm Mk3

Si vous optez pour la même solution, veillez à croiser les ailettes des radiateurs, cela favorise le passage de l'air entre, donc la dissipation de la chaleur.

Mais ces petits radiateurs seuls ne suffiront pas à dissiper les presque 90°C dégagés par les puces. Il va donc falloir ventiler. Dans l'A3000D, voici la solution que j'ai adoptée :

Surcadencer CyberStorm Mk3

Coller un ventilateur, de 4x4 cm sur le flanc de la carte fille, tombe pas loin du tout des puces. On obtient un flux d'air au dessus et en dessous de la carte. Bref, c'est simple et efficace !

Surcadencer CyberStorm Mk3

Je recommande la cyanoacrylate liquide comme colle (la Super Glue 3 de Loctite). Elle devient suffisamment résistante au séchage, et le jour où il faudra retirer le ventilateur, il suffira de pousser un petit coup sec dessus, la colle cassera comme du verre.

La solution si la carte est montée dans un A3000T, A4000D/T, est de coller le ventilateur directement sur le flanc de la carte accélératrice, au plus près des puces, bien entendu.

Voilà, pour cette étape cruciale, voyons la suite...

Le surcadençage

Attaquons-nous maintenant au principal.

Ce qu'il faut savoir c'est que la MkIII adresse la mémoire sur 64 bits, ce qui exige de la mémoire capable de gérer des accès inférieurs à 60 ns passé les 70 MHz. C'est certainement la carte la plus difficile à surcadencer pour cette raison.

Elle offre un menu de configuration de la mémoire dans sa flashROM accessible via la touche "Esc" au démarrage de l'Amiga, pour ajuster quelques paramètres tel que la vitesse d'accès en nanosecondes (60 ou 70 ns) ou carrément activer/désactiver les "wait states" littéralement, les états d'attente du processeur, pour accéder à la mémoire en lecture/écriture. Cela peux parfois s'avérer utile en cas de surcadençage d'aller y faire un petit tour pour tester, on peux gagner en stabilité... ou pas.

Ce qui veux dire, en général, qu'un surcadençage à 66 MHz, est un surcadençage fiable pour la mémoire certifiée 60 ns. Passé 66 MHz, ça commence à devenir la loterie, certaines barrettes certifiées 60 ns peuvent supporter 75-80 MHz sans problèmes, alors que d'autres vont buter et rendre le système instable, au point de ne plus amorcer du tout. L'idéal étant de trouver des barrettes certifiés à 50 ns passé les 70 MHz. Mais elles ne sont, hélas, pas monnaie courante.

66 MHz ? Et le SCSI dans tout ça alors ?

Oui, lorsque l'on pousse le surcadençage au-delà de 64 MHz sur la plupart des cartes accélératrices disposant d'un contrôleur SCSI interne, celui-ci cesse de fonctionner. Mais lorsque le contrôleur SCSI dispose de son propre oscillateur, le problème n'existe pas.

D'origine, la Mk3 ne cadence pas le 68060 indépendamment du bus interne de la carte, il n'y a qu'un seul oscillateur à 50 MHz pour tout le monde, et un diviseur de fréquence qui donne son lot de MHz à tout le monde. L'oscillateur se trouve ici :

Surcadencer CyberStorm Mk3

Mais la carte a été prévue pour pouvoir le faire. Pour cela, il faut rajouter, et activer l'oscillateur manquant, il se place ici :

Surcadencer CyberStorm Mk3

Bien entendu, l'oscillateur doit être de la fréquence à laquelle on veut voir fonctionner le 68060, dans notre exemple, 66 MHz. Pour l'installer, il suffit de déboucher les trous et de le souder en faisant attention au sens de positionnement. Il y a un détrompeur sur l'oscillateur, il suffit de regarder son voisin soudé à côté, il se soude dans le même sens. En cas d'inversion du sens, l'oscillateur sera détruit.

Maintenant, il faut dire au 68060 d'aller chercher son horloge sur cet oscillateur. Pour cela, il faut bouger un cavalier sur la carte, il se trouve ici :

Surcadencer CyberStorm Mk3

La photo montre la bonne position, après modification.

Il suffit de dessouder le composant soudé d'origine et de faire un pontage à l'étain entre les deux autres points. C'est aussi simple que ça.

Après, il faudra poser un radiateur et un ventilateur sur le 68060. C'est d'ailleurs l'occasion de faire le point sur les diverses révisions des 68060. Il en existe une multitude, avec ou sans FPU/MMU, que je ne connais pas forcément, je me bornerai aux 68060 dit "complets", avec FPU/MMU, que l'on croise le plus souvent.

Les plus anciens, dont le masque est 01F43G (il est gravé en haut à droite du processeur), sont ceux qui montent le plus difficilement en fréquence. Pour ceux-là, il vaut mieux se limiter à 60 MHz : au-delà, il faut lui fournir un refroidissement assez efficace (celui qui était monté d'origine sur ma Mk3 n'a pas supporté les 66 MHz, c'était complètement plantogène).

Les masques un peu plus récents, 01G65V, peuvent supporter sans problèmes les 66 MHz voire, à l'extrême, 75 MHz toujours en ventilant, évidemment ! (là, je parle un peu sans savoir, je n'ai jamais surcadencé de 68060 avec ce type de masque, mais de ce que j'ai pu lire par-ci, par-là, c'est ce qu'ils supportent sans difficultés particulières).

Et enfin, la Rolls des 68060, j'ai nommé, le MC68060RC50 avec masque 71E41J. Pour le surcadençage confortable et de "luxe", c'est lui le roi, il peut fonctionner à 100 MHz. C'est le moins exigeant et c'est celui qui chauffe le moins. Après essais personnels, il s'est avéré qu'à 80 MHz, sans aucune dissipation thermique, et en pleine charge (à 100%, par exemple en encodant du MP3 en débit variable avec Lame 3.98.2, et en jouant simultanément du MP3), il était stabilisé, au coeur, à 57°C. C'est tout simplement hallucinant, mais c'est aussi le moins courant...

Ça c'était du microprocesseur, ma bonne dame !

Reste une dernière chose à voir, qui a quand même sa petite importance, lorsqu'on veut faire des essais à différentes vitesses. Devoir se taper des soudages/déssoudages de l'oscillateur, c'est plutôt ennuyant, et assez risqué pour les délicates pistes de la carte, qui peuvent très bien lâcher suite aux répétitions.

Il y a deux options possibles :
  • Souder temporairement un support et faire ses essais avec deux barrettes de mémoire. Souder l'oscillateur une fois les essais concluants.
  • On peut aussi déporter l'oscillateur à une autre place, ce que j'ai personnellement fait. Il existe un angle creux sur la Mk3 qui convient parfaitement, il suffit de l'utiliser. Pour cela, il faudra coller (toujours à la cyanoacrylate, pour les mêmes raisons que j'ai évoquées plus haut) un support pour l'oscillateur dans l'angle en question, et de câbler le tout, en faisant bien attention à ne pas inverser un fil. Une photo, ça parle toujours mieux :
Surcadencer CyberStorm Mk3

Pour cette opération, je recommande d'utiliser du câble blindé. Il s'agit tout de même de faire passer un signal d'horloge, sans blindage, il pourrait très bien se retrouver perturbé, et une microcoupure dans ce signal, c'est le plantage de l'Amiga... Mais bon, sur ce point, je pinaille sûrement :), du fil monobrin tout simple fera sûrement tout aussi bien l'affaire.

Conclusion

Eh bien, voilà... je crois qu'on a fait le tour de la question.

Pour résumer, ce qu'il faut pour surcadencer une Mk3 :
  • Prévoir une très bonne ventilation de la carte.
  • Un bon fer à souder, vraiment.
  • Un/des oscillateur(s) à différentes vitesses du type DIL8.
  • Un support pour oscillateur du type DIL8.
  • De la mémoire en acier trempé pour passé le cap des 70 MHz sans soucis.
  • De la patience. :)


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