PC Werkstatt Ausgabe 2000- P35 pdf

Dadurch ist es also nicht möglich, eine 486SX- einfach gegen eine 486DX-CPU auszutauschen was wohl der Sinn dieser veränderten Belegung ist, sondern auf dem Mainboard muss hierfür ein Ju

Fortsetzung der Tabelle:

Bezeichnung Pin-Nr Richtung Bedeutung/Funktion

(PGA)

den Status der Page Attribute Bits

den Status der Page Attribute Bits /PLOCK Q16 Ausgang Pseudo Lock signalisiert, dass die aktuelle

Datenübertragung mehr als einen Buszyklus benötigt

ob der Buszyklus beendet ist, verwendet

(15 us)

B11, C4, C5, E2, E16, G2, G16, H16, J1, K2, K16, L16, M2, M16, P16, R3, R6, R8, R9, R10, R11, R14

A11, B3, B4, B5, E1, E17, G1, G17, H1, H17, K1, K17, L1, L17, M1, M17, P17, Q2, R4, S6, S8, S9, S10, S11, S12, S14

Fortsetzung der Tabelle:

Bezeichnung Pin-Nr Richtung Bedeutung/Funktion

(PGA)

Schreib-von Lesezyklen Hat in Verbindung mit den Signalen D-/C und M-/IO die folgenden Bedeutungen:

M-/IO D-/C W-/R

0 0 0 Interrupt Acknowledge

0 0 1 spezieller Zyklus

1 0 0 Befehl aus Speicher

lesen

Tabelle 7.7: Die Signale der 486DX-CPUs mit 25 und 33 MHz Takt

Die üblichen Taktfrequenzen eines 486DX sind 25 und 33 MHz Eine relativ kurze Zeit war auch der 486DX-50, der mit 50 MHz arbeitet, verfügbar Diese CPU wird auf Mainboards verwendet, bei denen die weitere Elektronik (Speicher, Controller) eben-falls mit 50 MHz betrieben wird Dies stellte zur damaligen Zeit (1992) allerdings eine besondere Herausforderung für die Mainboardhersteller dar, denn eine zuverlässige Arbeitsweise des Systems musste gewährleistet sein, obwohl zahlreiche Systeme mit dieser relativ hohen Arbeitsfrequenz ihre Probleme hatten und nicht stabil liefen

Bild 7.11: Die Signalbelegung der 486DX-CPU für einen Takt von 50 MHz, die gegenüber den Typen

mit 25 und 30 MHz einige zusätzliche Anschlüsse besitzt

Auf der anderen Seite bieten echte 486DX50 MHz-PCs, wenn sie optimal

konfigu-riert sind und die weitere Umgebung (Speicherausbau, Grafikkartentyp) »stimmig« ist, eine vergleichsweise immer noch akzeptable Leistung Die 486DX-Version mit

50 MHz besitzt vier zusätzliche Anschlüsse, die bei den CPUs mit 25 und 33 MHz nicht belegt sind Diese Signale sind für den JTAG Boundary Scan (Testfunktion) vorgesehen

Bezeichnung Pin-Nr Richtung Bedeutung/Funktion

(PGA)

Dateneingang

Datenausgang

Selektierung der jeweiligen JTAG-Testfunktion

Tabelle 7.8: Die zusätzlichen Signale des 486DX-50

Dem 486DX-50 war kein langes Leben vergönnt, denn die Firma Intel brachte kurz darauf die 486DX2-Prozessoren auf den Markt, die extern mit maximal 33 MHz getaktet werden und diesen Takt intern verdoppeln (486DX/66) Dabei konnte die Mainboardelektronik im »alten« 33-MHz-Design belassen werden, was sich für die Hersteller als äußerst günstig erwies

Bild 7.12: Der »echte« 486-Prozessor mit 50 MHz-Takt war nur kurze Zeit auf dem Markt und

wurde von den 486-CPUs verdrängt, die intern den angelegten Takt verdoppeln

7.4.2 Die 486SX- und 487SX-CPU

Als die Firma AMD im Jahre 1991 mit ihrem schnellen 386-Prozessor (Am386DX-40) auf den Markt kam, konterte Intel mit dem i486SX, der Billigversion des i486DX Bei diesem Typ ist der integrierte mathematische Coprozessor deaktiviert, aber ansonsten ist er funktionell identisch mit dem i486DX Des Weiteren beträgt die Taktfrequenz typischerweise 16, 20 oder maximal 33 MHz und ist demnach beim SX geringer als beim i486DX, der maximal einen Takt von 50 MHz verarbeiten kann Wie bei den vorherigen CPU-Generationen hat Intel damit aus einem leistungsfähi-gen Prozessor einen abgemagerten Ableger (vergl Tabelle 7.5) hergestellt Der 486SX wird wie der 486DX sowohl im 168-poligen PGA-Keramik-Gehäuse als auch im preiswerteren 196-poligen Plastikgehäuse angeboten (Plastic Quad Flat Pack) In der PQFP-Version ist er auf dem Mainboard festgelötet

In der PGA-Version ist er fast mit dem 486DX identisch, jedoch leider nur fast Ihm fehlen die – wohl verzichtbaren – vier Testpins der 50 MHz-Version (TCK, TDI, TDO, TMS) und die Signale FERR (Floating Point Error) sowie IGNNE (Ignore Numeric Error), welche aufgrund des fehlenden Coprozessors beim 486SX auch nicht benö-tigt werden

Aber unverständlicherweise hat man das NMI-Signal, welches eine nicht maskierbare Interrupt-Anfrage (z.B Speicherfehler) an die CPU leitet, an den ursprünglichen IGNNE-Pin geführt Dadurch ist es also nicht möglich, eine 486SX- einfach gegen eine 486DX-CPU auszutauschen (was wohl der Sinn dieser veränderten Belegung ist), sondern auf dem Mainboard muss hierfür ein Jumper vorhanden sein, der die Leitungen entsprechend umschaltet, und den besitzen leider nicht alle Mainboards

Bild 7.13: Die gegenüber einer 486DX-CPU geänderten Signale der 486SX-CPU

Darüber hinaus besitzt der 487SX einen zusätzlichen Pin, passend für den

Overdrive-Sockel (Kapitel 7.5) Dieser Pin (D4) ist als Key ausgeführt, besitzt keine

elektri-sche Funktion und soll lediglich das versehentliche Einstecken eines 487SX in ei-nen 486DX-Sockel mechanisch verhindern

Wie Tests gezeigt haben, ist ein i486SX mit 20 MHz keineswegs schneller als ein 80386DX mit 33 MHz und externer Cache-Elektronik bei gleicher Cache-RAM-Größe Ein Vergleich mit dem 386DX-AMD-Typ mit 40 MHz zeigt eine Überlegenheit dieses Typs zum i486SX-20, und erst die 25 MHz-Version zieht mit der Leistung des Am386DX-40 gleich

Bild 7.14: Das Intel-Overdrive-Konzept, das einiges an Verwirrung bei Anwendern und auch bei

Herstellern erzeugte, begann mit dem 486SX und dem Overdrive-Sockel

Auf vielen 486SX-Mainboards, bei denen der Prozessor sich im PQFP-Gehäuse befin-det und daher festgelötet ist, finbefin-det sich neben dem 486SX oftmals ein so genann-ter Overdrive-Sockel, der über 169-Anschlüsse verfügt Dieser Sockel kann einen 487SX, einen Overdrive 486SX oder einen Overdrive 486SX/2 aufnehmen Diese Sockelbelegung weicht von der üblichen 486DX-Belegung ab, wie es im Bild 7.13 gezeigt ist Näheres zu den Overdrive-Prozessoren findet sich im Kapitel 7.5

Da der 486SX keinen mathematischen Coprozessor enthält, wird von INTEL ein Zusatzprozessor angeboten In der Tradition der Bezeichnungen für Coprozessoren trägt er die Bezeichnung 487SX Doch diese Bezeichnung allein trügt, denn es handelt sich dabei um einen kompletten (!) 486DX-Prozessor

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Die Belegung des Intel-Overdrive-Sockels weicht von der üblichen 486DX- und

486DX2-○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Belegung ab und entspricht dem Layout des 487SX.

Wird der 487SX in den Overdrive-Sockel gesteckt, wird damit der vorhandene 486SX komplett abgeschaltet und der vermeintliche Coprozessor übernimmt komplett des-sen Funktionen Wenn sich der 486SX in einem PGA-Gehäuse befindet, sollte man ihn vom Mainboard entfernen, was insbesondere für mobile PCs (Laptops) sinnvoll ist, denn er verbraucht nur unnötig Strom

Bild 7.15: Die Anschlussbelegung der 487SX-CPU

Für die Abschaltung des 486SX durch den 487SX besitzt der 487SX den zusätzli-chen Anschluss MP (Math Present), der einen Low-Pegel liefert Dieses Signal wird

an den UP-Anschluss (Upgrade Present) des 486SX gelegt, woraufhin sich dieser abschaltet

Der UP-Anschluss ist aber lediglich in der 486SX-PQFP-Version vorhanden, so dass für die PGA-Version auf dem Mainboard eine kleine Zusatzschaltung mit zwei AND-Gattern realisiert werden muss, die die Signale BOFF und FLUSH mit dem MP-Signal verknüpft

Bild 7.16: Die Abschaltung eines 486SX durch einen 487SX

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Für unerschrockene Bastler

Möchte man aus irgendeinem Grunde einen 487SX in einem 486DX-PGA-Sockel ver-wenden, wofür auf dem Mainboard aber keine Jumpermöglichkeit zu finden ist, braucht man, sofern man den Umgang mit dem Lötkolben nicht scheut, lediglich eine Draht-brücke von C14 auf A13 zu löten, damit das FERR-Signal getauscht wird Das ist schon alles, denn der jeweils andere Pin (vergl Bilder 7.13, 7.15) ist nämlich nicht angeschlossen Der Jumper auf dem Mainboard muss dann aber auf jeden Fall auf die 486DX-Stellung gesetzt werden Diese Möglichkeit ist ebenfalls für einen Overdrive-Prozessor (Kapitel 7.5) in einem 486DX-Sockel anwendbar.

Da das NMI-Signal vertauscht werden muss, ist eine Brücke von A15 auf B14 auf dem Mainboard zu löten, oder aber man verwendet einen entsprechend gelöteten Zwischen-sockel Da man nicht sicher sein kann, ob der IGNNE-Pin nicht doch verwendet wird, weil der Coprozessor im 486SX nicht komplett lahmgelegt ist, sollte man diesen Pin

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(A15) am Prozessor oder Zwischensockel sicherheitshalber abkneifen.

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Die Angaben der Pinnummern beziehen sich auf das Layout eines PGA-Sockels!

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Bild 7.17: Der 486SX wurde hier vom Hersteller auf eine Platine gelötet, damit er in einen

übli-chen PGA-Sockel passt; daneben ist ein freier Sockel für einen mathematisübli-chen Coprozessor der Firma Weitek vorhanden (kein Wunder, dass das Mainboard nicht läuft, siehe abge-fallenen Jumper)

7.4.3 Die 486DX2-CPUs

Im Jahre 1992 führte Intel den 486DX2 ein, wiederum eine Variante des 486DX Aus dem Anschlusswirrwarr der SX-Versionen hat man offensichtlich etwas gelernt und daher ist der 486DX2 völlig pinkompatibel zum 486DX Das Besondere der 486DX2-CPUs ist die Tatsache, dass die angelegte Taktfrequenz auf diesem Chip intern verdoppelt wird Damit ist es leicht möglich, die Leistung eines 486-PCs, der beispielsweise mit 25 MHz läuft, zu steigern: Der Prozessor wird gegen einen 486DX2/

50 ausgetauscht, was – je nach Anwendung – eine Leistungssteigerung von 50-95 % zur Folge haben kann, wem man allein die CPU-Leistung betrachtet Dabei bleibt die übrige Hardware des PC unverändert und es ist kein Overdrive-Sockel nötig Der ausgetauschte alte Prozessor kann dann in einem anderen PC weiterverwendet werden und liegt nicht etwa auf dem Mainboard neben dem neuen Prozessor brach Nach der Umrüstung brauchen keine Jumperstellungen verändert

zu werden

Der echte 50-MHz-Prozessor (486DX-50) war nur eine relativ kurze Zeit auf dem Markt und wurde durch die 486DX2-CPUs ersetzt Ein Computer mit einem 486DX2-50 ist demnach (s.o.) kein echter 50MHz-PC, sondern die Elektronik des Mainboards arbeitet hier lediglich mit 25 MHz, was zu einem merklichen Perfor-mance-Verlust gegenüber einem 486DX-50 führt

Interessanterweise ist es jedoch nicht möglich, Windows 98 auf einem PC zu instal-lieren, bei dem ein 485DX-50 »werkelt«, mit dem 486DX/2 (66 MHz) hingegen funktioniert dies einwandfrei Dieses Phänomen gibt es bei Windows 95 jedoch nicht

Generell ist es bei der Umrüstung auf einen DX2-Prozessor ratsam, auf die Kühlung der CPU zu achten Dies gilt generell für alle mit Taktfrequenzen ab 33 MHz betrie-benen CPUs, die eine Gehäusetemperatur von bis zu 85 Grad aufweisen können Näheres zur CPU-Kühlung findet sich in Kapitel 7.10

Bild 7.18: Das vereinfacht dargestellte Innenleben einer 486DX2-CPU

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Die 486-DX/2-Prozessoren arbeiten intern mit dem doppelten externen Takt und kön-nen ohne irgendwelche durchzuführenden Änderungen (Setup, Jumper) eikön-nen 486DX

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ersetzen.

Da das Bus-Interface einer 486DX2-CPU nicht mit dem doppelten externen Takt arbeitet, erscheint der Prozessor für die übrige Elektronik wie ein normaler 486DX, allerdings mit dem wichtigen Unterschied, dass er Befehle zweimal so schnell aus-führt

Die Firmen Cyrix und AMD haben ebenfalls pinkompatible Typen zu den INTEL-DX2-Prozessoren gefertigt Während sich die Intel- und die AMD-Typen bis zu den

66 MHz-Versionen nicht voneinander unterscheiden, bietet der Cyrix-Typ demge-genüber einen Cache, der im leistungsfähigeren Write-Back-Modus betrieben wer-den kann, wenn dies der Mainboard- beziehungsweise BIOS-Hersteller berücksich-tigt hat Der AMD 486DX2 mit einer internen Taktfrequenz von 80 MHz wird ausschließlich in der 3,3-Version (DXLow Power) gefertigt

DX/2-CPU-Typ ersetzt 486DX Hersteller

Tabelle 7.9: DX2-Prozessoren in der Übersicht Achtung: Die Prozessoren arbeiten mit

unterschiedli-chen Betriebsspannungen (5V, oder 3,3V)

Ein 486DX2-Prozessor hat bis auf eine Ausnahme dieselbe Anschlussbelegung wie ein 486DX-50, was jedoch die oben beschriebene Umrüstung nicht behindert; er ist bereits für eine Umrüstung auf einen noch leistungsfähigeren Typ ausgelegt Dies

ist der 1995 vorgestellte P24T, der als Pentium-Overdrive bezeichnet wird (Kapitel

7.5)

Die erwähnte Ausnahme in der Signalbelegung betrifft den Anschluss C11, der bei

allen normal getakteten 486DX-Ablegern nicht verwendet wird (NC) Beim 486DX2 wird er mit UP bezeichnet, was für Upgrade Present steht Befindet sich dieser

Anschluss auf Low-Potential, schaltet der Prozessor alle Ausgangssignale ab und geht in den Power-Down-Mode, d.h., der alte Prozessor »wird ruhig gestellt«, wie

es bereits bei der 486SX-487SX-Kombination beschrieben ist

Bild 7.19: Der 486DX2-Prozessor arbeitet in einem ZIF-Sockel 2 oder 3, wobei der Sockel 3 bereits

die Unterstützung für den DX4 bietet, der gegenüber den vorherigen 486-CPUs mit 3,3 V arbeitet

7.4.4 Die 486DX4-CPU

Im Jahre 1994 wurde von Intel der 486DX4-Prozessor eingeführt Anders als man in Analogie zum 486DX2 vielleicht vermuten würde, arbeitet dieser Typ intern jedoch nicht mit einer Taktvervierfachung, sondern mit einer Taktverdreifachung Er ge-neriert aus einem externen Takt von 33 MHz (genauer 33,33 MHz) etwa 100 MHz Gerüchte besagen, dass der Name DX4 deshalb verwendet wurde, weil diese CPU

summa summarum die vierfache Leistung eines normalen 486DX zur Verfügung

stellen soll

Der DX4 ist pinkompatibel zum 486DX Er besitzt aber einige zusätzliche

Anschlüs-se (vergl Tabelle 7.10), über die ihm beispielsweiAnschlüs-se signalisiert wird, welche

exter-ne Taktfrequenz verwendet wird Weiterhin ist ein zusätzlicher Pin (VOLTDET) für eine Spannungserkennung vorgesehen, denn der DX4 arbeitet nicht wie die Vor-gänger mit 5 V, sondern mit 3,3 V

Daher ist es für den DX4 tödlich, wenn er direkt gegen einen 486DX oder 486DX2 ausgetauscht wird, was aber ansonsten prinzipiell möglich wäre Ein DX4 darf nur auf solchen Mainboards verwendet werden, die über einen zusätzlichen 3,3-Span-nungsregler verfügen Oftmals wird dafür der Typ LT1085 oder der LT1086 einge-setzt, der sich in unmittelbarer Nachbarschaft des CPU-Sockels befindet

Ein DX4-taugliches Mainboard, wie beispielsweise das Mainboard PCI/I-486SP3G der Firma Asus, muss also explizit den DX4 unterstützen und über entsprechende Jumper verfügen Alternativ dazu kann auch ein DX4-Zwischensockel eingesetzt werden, welcher einen 3,3-V-Spannungsregler enthält, wie er im folgenden Bild gezeigt ist