Jak jsem už mnohokrát zmínila, Pegasos 2 je má úplně nejvíc oblíbená NG Amiga. A protože jsem v minulosti provedla upgrady u Mac Mini, AmigaOne XE a Micro A1-C, takže jsou v některých věcech rychlejší, tak jsem přemýšlela jak opět vylepšit i Pegasos 2.
Další přetaktování již nepřicházelo se stávajícím procesorem v úvahu a nemohla jsem osadit ani víc paměti. Proto jsem cílila na větší přestavbu - výměnu CPU. Začala jsem se poohlížet po dalším G4 modulu, abych v případě že se výměna nepovede měla alespoň jeden funkční modul. Tahle část nakonec dopadla lépe než jsem čekala.
Když totiž HunoPPC pracoval na portu Doom3 ( Dhewm3 ) pro AmigaOS, účastnila jsem se betatestování. A jen tak mezi řečí jsme přišli na to, že Hughues má přebytečný funkční Pegasos 2 G4. To bylo skvělé. A ještě skvělejší bylo, když Pegasos dorazil a podívala jsem se dovnitř - byla to poslední revize 2B5.
Proto ( a také jako odkaz na jednotku síly ) dostal přestavěný Pegasos 2 označení HP.


V tomto článku uvidíte jak se mi podařilo Pegasos 2 vylepšit. Protože je dlouhý, je rozdělený na dva díly. V prvním díle se ale krátce podíváme na historii a podrobně na přestavbu. Druhý díl pak bude plný benchmarků jak jsem zvyklá.

1. Historie

První MorphOS počítač - Pegasos 1 - vznikl roku 2000 úsilím firem Genesi / bPlan ( psala jsem o něm zde https://www.amigaportal.cz/node/154597 ). Tehdy se ovšem jmenoval pouze Pegasos. Použitý northbridge Articia S byl problémový, zejména s procesory G4. Proto vznikl nástupce který měl northbridge firmy Marvell. Nový počítač se začal prodávat v říjnu 2003 a dostal jméno Pegasos 2.

Pegasos 2 se vyráběl ve dvou verzích - s procesory G3 750Cxe / 600 MHz a G4 7447 / 1000 MHz. Procesory jsou na samostatné procesorové desce a lze je zaměnit. Existovaly plány i na rychlejší procesory. Modul 7447A / 1.4 GHz byl v prototypové verzi a byl distribuován vývojářům - takže pokud budete mít štěstí, můžete na něj někde narazit. Modul 7448 / 1.7 GHz, stejně jako modul se dvěma G4, zůstal jen na papíře.

Od počátku byl Pegasos 2 dodáván s linuxem nebo MorphOSem. Podporovány byli také BSD unixy, QNX a OpenSolaris. AmigaOS ve verzi 4.1 pro Pegasos 2 přibyl až mnohem později, v roce 2009.


Po dobu výroby se základní specifikace Pegasu neměnily, ale docházelo k vylepšení základní desky: zatímco u dřívějších revizí ve většině případů nefungovaly oba paměťové moduly současně, revize 2B5 již použití dvou modulů umožňuje.

Genesi uvolnila technické specifikace Pegasu 2, aby usnadnila případné licencování​. Typizovaná počítačová sestava měla název Open Desktop Workstation ( ODW ) a byla dodávána s 512 MB RAM, Radeon 9250 a USB 2.0.

Hřebíček do rakve Pegasu zatloukla směrnice EU RoHS. Pegasos směrnici nesplňoval, přeprojektován na nové materiály nebyl a poté co došly původní skladové zásoby byla jeho výroba v listopadu 2006 ukončena.

Genesi / bPlan vyvíjeli i výkonnější pokračovatele Pegasu - Pegasos III ( alias TetraPower 970MP Platform, OSW = Open Server Workstation ) a Pegasos 8641D, ale k jejich uvedení do praxe již nedošlo ( specifikace viz. https://www.amigaportal.cz/node/160705 ). Takže jak vidíte, pokud chceme rychlejší Pegasos musíme si ho prostě udělat sami.

Co je ale přesto dobré, že Pegasos 2 má i dnes podporu operačních systémů MorphOS, AmigaOS a NetBSD v aktuálních verzích.

2. Specifikace Pegasos 2

Motherboard: Mini-ATX
CPU: G3 750CXe / 600 MHz nebo G4 7447 / 1000 MHz ( oba PowerPC Architecture 1.10 )
RAM: až 2 GB DDR 266
GPU: není vestavěná
řadič HDD: 2x ATA 100, 4 zařízení
Firewire 400: 2x externí, 1x interní
Ethernet: 1 GbE, 1x100 MbE
USB: v1.1, 2x externí, 1x interní
Rozšiřující sloty:
1x AGP konektor v módu PCI 66 MHz
3x PCI v 2.2 33 MHz

3. Mé dojmy

Pegasos 2 má northbridge Marvell Discovery II - MV64361. Tím se odlišuje od počítačů Pegasos 1 a AmigaOne, které měli northbridge Articia S. A právě tento northbridge je důvod proč je Pegasos 2 o řád lepší.
Marvell Discovery II obsahuje čtyři řadiče DMA, řadič přerušení a zajišťuje koherenci L2 cache. Zde koherence zde funguje, není nutno cache mazat jako u Articie.
Marvell sice nemá řadič AGP, ale za to má dva velmi rychlé řadiče PCI v.2.2.
První sběrnice je taktována na 66 MHz a je osazena AGP konektorem. Dosahuje rychlosti 234 MB/s - tedy neskutečných 88% teoretického maxima ( PCI 66 MHz, 266 MB/s ). Zcela za sebou nechává nejen AmigaOne se 111 MB/s ( AGP x2, teoreticky až 533 MB/s ) ale dokonce i Mac Mini G4 s 215 MB/s ( AGP x4, teoreticky 1066 MB/s ).
Druhá sběrnice je taktována na 33 MHz, je na ni připojen Firewire 400 a tři PCI konektory. Dosahuje rychlosti 115 MB/s ( PCI 33 MHz, teoreticky 133 MB/s).
Navíc jsou sběrnice taktovány asynchronně a k přenosu dat mezi sběrnicemi funguje PCI bridging bez účasti CPU.
Také kompatibilita PCI karet osazených na 33 MHz PCI sběrnici je výborná, nejsou nutné žádné experimenty se sloty jako u AmigaOne či modifikace firmware jako u Powermaců.

Řadič paměti je DDR 266 a má plusy i mínusy. Na jednu stranu umí bank interleaving což zvyšuje rychlost, ale na druhou stranu moc nefunguje se dvěma moduly. Pouze poslední verze Pegasu 2 ( 2B5 ) je kompatibilní se dvěma moduly a umožňuje využít celých 2 GB RAM. U předchozích verzí většinou zůstáváme omezeni na jeden modul a tedy 1 GB.
Pegasos 2 má dva síťové konektory. 1 GbE je připojen na northbridge a 100 MbE na southbridge.

V letech 2003 kdy Pegasos 2 vznikl byl na úrovni doby. Měl příznivou cenu a dosahoval výkonu Powermaců.
Apple ale od roku 2004 začíná zvyšovat frekvence procesorů a také zvedl rychlost FSB u většiny typů na 166 MHz.
Marvell Discovery II umí frekvenci CPU pouze 133 MHz. A i když by měl teoreticky zvládnout frekvenci pamětí až 183 MHz ( DDR 366 ) v praxi zůstal na 133 MHz ( DDR 266 ). Zde bych si dovolila spekulovat že důvod je spíše na straně Marvellu než bPlanu - nasvědčují tomu potíže s kompatibilitou dvou paměťových modulů.

Já jsem si svůj Pegasos 2 s MorphOSem 1.4.2 pořídila v květnu 2004. Byl to tenkrát skvělý stroj, nejlepší NG Amiga první generace. Dlouhou dobu zastával pozici mého hlavního domácího počítače. Po letech samozřejmě trochu zastaral a tak jsem osadila 1 GB RAM a v roce 2019 jej přetaktovala na 1.33 GHz a vyměnila grafickou kartu za lepší.

4. Výběr nového procesoru

Teď se konečně podíváme jak se vlastně dá Pegasos 2 přestavět. Samozřejmě začneme u procesoru.
Když jsem pátrala po fórech zjistila jsem že výměna CPU se ještě nikomu nepovedla ( nebo o tom alespoň nejsou písemné zmínky). Nicméně mělo by to jít, protože firmware ( na rozdíl od Powermaců ) žádné omezení na typ CPU nemá.
Zbývá tedy otázka, jaký nový procesor použít. Originální procesor je typu MPC7447 ( 360 BGA ) a nabízí se tedy několik možností náhrady:

• MPC7447: taktovány do 1267 MHz, kompatibilita stoprocentní.
• MPC7447A: mají navíc teplotní diodu a DFS ( Dynamic Frequency Switching ) pro úsporu energie, jsou taktovány do 1420 MHz a manuál o nich praví: "The MPC7447A is a footprint-compatible, drop-in replacement in an MPC7447 application if the core power supply is 1.3 V", nicméně mají malé odchylky ve vnitřním časování, takže mohou a nemusí fungovat s původním firmwarem. Také mají zapojeno více pinů než 7447 a to by mohlo způsobit problémy, pokud jsou na CPU desce připojeny.
• MPC7447B: taktovány do 1667 MHz. Nenašla jsem oficiální manuál, pouze zmínku že jsou jako verze A pro vyšší frekvence.
• MPC7447C: o nich jsou pouze záznamy, ale nikdy jsem neviděla ani procesor ani specifikaci.
• MPC7448: jejich hlavní výhoda je 1 MB L2 cache, dále mají jemnější DFS a jsou taktovány do 1700 MHz. Nevýhoda je že používají opět více pinů než předchozí verze.

Zatímco procesory 7447A a B jsou celkem levně dostupné samostatně nebo jako součást motherboardů Powerbook, procesory 7448 jsou dostupné většinou jako "new old stock" a jsou dosti drahé. Jako alternativy je ale možné použít i custom build verze s označením SC7448. Dají se sehnat celkem levně, ale nejsou od nich technické údaje.
Já nakonec dlouho váhala mezi pomalejší verzí 7447A a rychlejší verzí B u které chybí detailní technické údaje. 7448 jsem zavrhla, tam jsou sice detailní informace dostupné, ale možných nekompatibilit při nastavení firmware a zapojení CPU je více.
Nakonec jsem zvolila MC7447B VH1667ZH za 15,- USD z ebay. Tento procesor má VCore 1.3V -100/+50mV, max. 85°C.

5. VCore

Originální G4 moduly mají většinou procesory MC7447 RX1000LB ( VCore 1.3 V, 105 °C ) nebo MC7447 RX1000NB ( VCore 1.1 V, 105 °C ). Liší se tedy ve VCore a na to bude třeba dát při výměně pozor.
Můj procesor je MC7447B VH1667ZH a má VCore 1.3 V. Je tedy třeba použít adekvátní CPU modul. Pokud byste potřebovali v budoucnu radu o napětí jednotlivých procesorů a G4 modulů, můžete mě kontaktovat. S VCore buďte opravdu opatrní.

6. Změna frekvence

Pokud bychom pouze vyměnili CPU, měli bychom stále na modulu nastavenou frekvenci procesoru na 1000 MHz. Proto místo napevno napájených rezistorů napájíme dip-switch, abychom pak mohli frekvenci libovolně měnit.




Takto pak bude vypadat změna frekvence u všech verzí procesorů 7447 a také 7448:


Piny switche 1, 2, 3, 4 a 7 pak slouží k vlastnímu nastavení frekvence. Pro počáteční nastavení zvolte nominální hodnotu svého procesoru. V mém případě je to 1667 MHz - tedy jako na obrázku 6.2.

7. Chlazení

Pokud budeme chtít CPU provozovat na vyšší frekvence - a to chceme - je třeba vyměnit originální chladič za výkonnější.
Mám úspěšně vyzkoušené tyto tři možnosti:


Thermalright HR-05 SLI:
+ velmi snadná instalace
- blokuje paměťové moduly a IDE konektory a je dnes prakticky nedostupný


ARCTIC Alpine M1-Passive Socket AM1:
+ neblokuje IDE konektory
- je třeba mechanická úprava aby se vešel mezi kondenzátory, blokuje paměti a dnes je také prakticky nedostupný


AMD K7cooler Socket A/7/370:
+ neblokuje ani IDE ani RAM moduly
- je také třeba mechanická úprava, ale menší než u Alpine M1

Použijte kvalitní termální pastu, jako například Arctic MX-4. Vybraný chladič pak ještě osaďte kvalitním ventilátorem.


Pokud budete dimenzovat chlazení sami, můžete použít tento údaj o spotřebě CPU přepočítaný pro vyšší frekvence:

8. Výměna CPU

Tato kapitola je krátká - sama výměnu neumím, tak se obracím na odborníky z Megafix.cz



A pak vše sestavit a zapojit.

9. Testování a přetaktování

První spuštění provádíme na nominální frekvenci CPU, tedy:

9.1 1667 MHz

Vše proběhlo hladce a takto mě uvítal firmware:



3428 MHz - tohle je historicky nejrychlejší Pegasos 2!
No tak zpátky na zem, je to opravdu jen 1667 MHz, pouze firmware který s takovými frekvencemi nepočítá uvádí hezké ale špatné číslo.
Vše je v pořádku, zátěžový test také, tak můžeme začít s přetaktováním.

9.2 1800 MHz

Můžeme postupovat po jednotlivých stupních, ale protože 1733 je zvýšení jen o 4% rozhodla jsem se tuto frekvenci vynechat. Při přetaktování poroste i teplota, tak ji musíme hlídat, aby nepřerostla 60°C. Procesor má maximum 80°C a chci si nechat nějakou rezervu.


Tentokrát MorphOS hlásí správnou frekvenci. Až teď jsem si všimla že L2 cache hlásí jen 256 KB, což je poloviční než by měla být. Cache je ale skutečně 512 MB, jak uvidíme dále. Při testování je vše stabilní, teplota CPU něco přes 50°C.

9.3 1867 MHz

Opět firmware uvádí špatnou velikost cache a vše je stabilní i při zátěži.
Teplota CPU 56°C je v pořádku, ale teplota zdroje VCore měřená zespodu plošného spoje stoupla o pět stupňů na 72°C. Tedy teplota vlastní součástky bude 80° až 90°C. To je nějak hodně. Tento typ má sice pracovní maximum 150°C, ale obecně se mi nechce jít do takto vysokých teplot. Rozdíl výkonu je zanedbatelný, tak se vracím na 1800 MHz.

10. Paměť

Pegasos jsem dostala s osazeným 1 GB modulem RAM PC-3200. Pro Pegasos 2 s rychlostí sběrnice 133 MHz stačí moduly PC-2100, tedy DDR-266.


Pegasos 2 nižších revizí obvykle se dvěma moduly nefunguje, ale rev. 2B5 při vhodné volbě modulů 2 GB umí. Proto když jsem narazila na rychlé moduly 2x 1 GB, PC-3200, CL2, hned jsem je musela vyzkoušet.


Protože se nové moduly jmenují celkem honosně Extreme performance, rozhodla jsem se je důkladně otestovat. V manuálu Northbridge MV64361 se praví, že řadič paměti podporuje Bank interleaving pro fyzické i interní banky ( ranks and banks ) takže jsem měřila jednotlivé moduly i dvojici.

10.1 Rychlost paměti

Nejprve jsem je změřila klasicky na stálý proud dat pomocí benchmarku Stream:


Tady jsem byla velmi mile překvapena, protože z měření vyplynulo několik věcí:

• při použití dvou fyzických modulů je stream rychlejší o cca 8%, bank interleaving tedy funguje přes oba moduly
• moduly Patriot PEP dostály svému jménu a rychlejší opravdu jsou
• pokud máte jen jeden modul, osaďte jej do slotu 1 - tedy vzdálenějšího od CPU. Je to zajímavé, ale někdy je rychlejší

10.2 Velikost L2 512 KB ?

A když už si hrajeme s pamětí, vrátíme se ještě k velikosti L2 cache. Firmware Pegasu 2 hlásí velikost L2 takto:
Tento výstup ze Smart Firmware je stejný pro původní i nový procesor. Takže ve firmware chyba není.

Takto vypsaný údaj z firmware ovšem není zcela přesný. L2 cache je ve všech procesorech 7447: „On-chip, 512-Kbyte, eight-way set-associative unified instruction and data cache“. Tedy 512 KB, společná pro data a instrukce. Lze ji konfigurovat, ale pouze tak že je povolena pro data, pro instrukce, pro obojí nebo je zakázána. Omezit velikost nelze a nelze ji ani rozdělit na 256 KB pro data a 256 KB pro instrukce.


Takže jsem si byla jistá že L2 je 512 KB, přesto jsem se rozhodla velikost L2 v MorphOSu změřit. Měřit velikost L2 sice přímo nejde, ale můžeme změřit rychlosti u různě velkých paměťových bloků. Na to se ideálně hodí benchmark RAMspeed / RAMsmp, který jsem si pro tento účel zkompilovala.


Vidíme že data do 32 KB se celá vejdou do L1 cache a jsou tedy velmi rychlá ( 14144 MB/s ). Data do 256 KB se celá vejdou do L2 cache ( 4373 MB/s ). Data 1024 KB a větší se již do žádné cache nevejdou a jsou v paměti DDR ( 531 MB/s ).
A co tedy znamená rychlost 3360 MB/s u 512 KB? Je zřejmé že operace se provádí v hlavně rámci L2 cache - rychlost je značně vyšší než 531 MB/s operací v paměti. Proč je zde ale dvacetiprocentní pokles rychlosti oproti 256 KB blokům? L2 cache je u procesorů G4 unified - tedy společná pro instrukce i data. Část L2 tedy zabírají instrukce a část dat se do už L2 nevejde a musí se načítat z paměti DDR. To pak vede ke zdržení.
Takže můžeme být klidní, i MorphOS má ve skutečnosti funkční L2 cache o velikosti 512 KB.

Jak mi potvrdil cyfm ( MorphOSDev ), kernel Pegasu ve skutečnosti nezná verzi procesoru 7447A ani 7447B, takže jej údaj nejspíš zaměnil s jiným procesorem. Dokonce řekl, že při příští revizi udělají úpravu jádra, aby rozpoznalo procesory 7447A, 7447B i 7448.
Tak jako vždy chválím komunikativnost a reakce od ACube, tak musím stejnou poklonu složit i vývojářům MorphOSu - děkuji moc. Totiž modulů pro Pegasos s takovými procesory bude velmi málo. Tento můj, a pak pár zmíněných prototypů s 7447A / 1.4 GHz.

11. Grafické karty

Pegasos 2 má AGP konektor, který funguje v módu PCI 66 MHz s napětím 3.3 V. Z toho vyplývá, že nejrychlejší grafické karty které můžeme použít jsou Universal AGP ( pro napětí 3.3 V / 1.5 V, se dvěma zářezy ).
Pro MorphOS je nejvýkonnější plně podporovaná karta Radeon 9800 PRO s čipem R350 a pro AmigaOS Radeon 9000 PRO s čipem RV250.
Rychlejší AGP karty s napětím 1.5 V nebo 0.8 V již použít nemůžeme, nemají kompatibilní napětí a neumí PCI mód.
Fungují zde ale i některé modernější PCI karty jako třeba HD 4350. Nemají ale grafický výstup z firmware a navíc je musíme osadit do pomalejšího 33 MHz PCI slotu. Takže je nedoporučuji.

12. Úložiště

Pegasos 2 má interní řadič IDE ATA 100. Na IDE řadič sice lze připojit pomocí převodníku i SATA zařízení, ale nedoporučuji to. Sběrnice je pomalá - má mít teoreticky až 100 MB/s, ale v praxi u Pegase 2 nepřesáhne 55 MB/s. Mnohem lepší je zapojit disky přes řadič v PCI slotu ( 133 MB/s ).

12.1 Bootovací zařízení

Protože Pegasos 2 neumí bootovat přímo z PCI karty ( jako třeba Sam460 či AmigaOne s posledním firmwarem ), nejprve vyřešíme bootování tak, že potřebné bootovací soubory budou na IDE:


Do IDE řadiče připojíme CF kartu s redukcí. Na kartě bude jeden SFS nebo FFS oddíl s bootovacími soubory: boot.img ( pro MorphOS ) amigaboot.of + Kickstart/* ( pro AmigaOS ) a vmlinux ( pro linux ).


Pokud máme více operačních systémů, na tento oddíl nasinstalujeme také bootcreator ( https://www.morphos-storage.net/?id=1532866 ) pro snadný výběr operačního systému.​
Ostatní disky - s oddíly System:, Work: další pak zapojíme přímo do PCI SATA řadiče ( sata.device:0, :1 ).

12.2 PCI SATA řadiče

V Pegasu můžeme použít tyto karty:

PCI řadič SATA I:
SiI 3112, 3114 nebo 3512. Tyto karty fungují vždy. MorphOS sata.device bohužel neumí S.M.A.R.T a hlásí se jen jako UDMA 5 zařízení. AmigaOS i Debian mají S.M.A.R.T i UDMA 6.

PCI řadič SATA II:


Můžeme ale použít i SATA II PCI řadič Promise TX4, TX2plus a 779. Tyto karty nemají ovladač pro AmigaOS, a v MorphOSu na nich nemůže být nainstalován System:, protože ovladač není obsažen v jádru boot.img.
Ovladač najdete na Aminetu ( https://aminet.net/package/driver/media/ulsata2-morphos ). Musíte jej nainstalovat na System: a disky pak po nabootování namontovat ( například uložením mountlistu do DEVS:/DOSDrivers ).
Ale jak uvidíte později při testování rychlostí, stojí to za to. A umí S.M.A.R.T a UDMA 6. Takže pokud Vám zbyde jeden volný PCI slot, tento řadič doporučuji.

12.3 PCIe řadič SATA II SiI 3132, PCIe NVME

I když na AmigaOS i MorphOS již ovladače existují, do Pegase je nedávejte. Jedná se o PCIe zařízení a musela by být připojena přes PCI-PCIe bridge, tedy s větší latencí. Nezkoušela jsem je.

13. Ostatní PCI karty

13.1 Wifi

Atheros 5000 - nedoporučuji, jde o 802.11g kartu s max. rychlostí 54 Mbps ( reálně 25 Mbps ).

13.2 USB 2.0

Nejlepší jsou s čipy NEC nebo VIA. Tuto kartu určitě chcete pokud používáte USB - Pegasos má na motherboardu jen USB 1.1.

13.3 Zvuková karta

Nejvhodnější je SoundBlaster Live!, je kompatibilní se všemi systémy. Dobrá volba když potřebujete lepší zvuk než je na motherboardu, nebo pokud nutně potřebujete dva a půl FPS navíc v Quake 3.

13.4 ostatní

Pokud provozujete linux, budete moci využít řadiče RAID, Firewire 800 a mnoho dalších.

14. Operační systémy

Na Pegasu 2 můžeme provozovat starý Debian 8 a Mac OS X 10.4 ( přes Molk ) i moderní NetBSD. NetBSD jsem kdysi měla nainstalované a je to perfektní stabilní distribuce. Ovšem většina z nás bude chtít jeden z těchto dvou:
AmigaOS 4 - má rychlejší SiI 3x1x SATA I ovladač. Nevýhoda je, že nemá ovladač pro 1 GbE NIC a hlavně nelze použít karty kompatibilní s Warp3DNova. Nejnovější hry tedy nespustíme.
MorphOS: - umí využít 1 GbE NIC a má ovladače pro výkonnější grafickou kartu. Také lze osadit SATA II karty Promise.

15. Závěr

Z Pegasu 2 lze udělat výrazně výkonnější počítač než byl v době svého vzniku.

Na upgradovaný Pegasos doporučuji MorphOS jako hlavní systém.
Nejen proto že MorphOS zde mám odjakživa, ale pro Pegasos 2 je lepší i objektivně:

• plná 3D podpora pro nejvýkonnější hardwarově podporovanou kartu Radeon 9800 PRO
• podpora pro 1 GbE
• podpora pro SATA II

MorphOS je také stabilní a velmi rychlý. A v neposlední řadě jeho vývoj je o dost rychlejší než AmigaOS. AmigaOS je napřed pouze v použití moderních PCIe karet, ale ty v Pegasu 2 stejně nemůžeme využít.

A to je pro dnešek vše. Uf! Tato část byla celkem obsáhlá a benchmarky se sem již nevešly. Na ty si počkejme do druhé části.

Poděkování:
bPlan za skvělý Pegasos 2
HunoPPC za skvělý Pegasos 2
cyfm za ochotu
a dalším za radu a konzultaci

Použité obrázky:
loga a motherboard ze stránek bPlan a Genesi
7447B z wikipedia.org