Древности: рассматриваем материнскую плату 386-го компьютера

Тот момент в самом начале сборки, когда кое-какие железки уже добыты, но еще ничего не работает, и единственное, чем можно заняться, это их рассматривать. И хорошо, это полезно. Персональные компьютеры развиваются настолько быстро, что даже устройства пятнадцатилетней давности воспринимаются, как нечто древнее, из разряда музейных ценностей. Материнской плате моего нового-старого компьютера на базе 386-го процессора 27 лет. Это уже не средневековые фолианты, скорее артефакты каменного века. Информации про железо эпохи «до веба» довольно мало, часто требуется реставрация разной степени сложности. В общем до того, как вы услышите приветственный писк, нужна подготовительная работа.


Начало девяностых в IT — время большого разнообразия, непрерывного прогресса и регулярной работы над ошибками. Современные компьютеры значительно больше ограничены различными промышленными стандартами, а тогда разработка в стиле «кто во что горазд» была нормой. Спустя три десятилетия на это накладывается проблема ограниченного выбора и высоких цен. Сегодня я расскажу об основном железе старого компьютера на 386-м процессоре (без которого не заработает), буднях коллекционера древностей, покажу первый запуск и погоняю винтажный бенчмарк.

Ссылки на все статьи про сборку этого компьютера:

0. 1992 год в компьютерной прессе
1. Рассматриваем материнскую плату 386-го компьютера < — вы находитесь здесь

Дневник коллекционера старых железок я веду в Телеграмме.


Со сборкой 386-го компьютера я конечно немного опоздал, лет на пятнадцать. Уже в конце девяностых старое железо «до Пентиума» можно было приобрести недорого. В начале нулевых я скорее всего собрал бы базовую систему бесплатно. На сегодняшний день компьютеры 30-летней давности приобрели достаточный градус винтажности, цены поползли вверх. Нет, все еще можно найти компьютерное железо той эпохи за смешные деньги, но это требует упорства, времени и свободного места, чтобы из десятка замшелых десктопов собрать один рабочий. Я пошел «дорогим путем», подбирая на сайтах объявлений и на eBay что-то интересное, в соответствии с моими представлениями о прекрасном, бескомпромиссном 386-м компьютере. Представления, впрочем, поначалу были смутные, поэтому в определенный момент я сделал ставку на нерабочую (оттого недорогую) материнскую плату, потому, что с ней уже шел в комплекте самый мощный 386-й процессор AMD AM386 DX40.


Осмотр любой материнской платы для 386-х и 486-х (исключая самые поздние) систем нужно начинать с батарейки. Причем еще до покупки. Вот такой нестандартный бочонок — никель-кадмиевый аккумулятор на 3.6 вольта — рано или поздно уменьшает шансы любой материнской платы на выживание, иногда до нуля. Представим историю этой матплаты: она честно отработала в составе домашнего или рабочего компьютера года до 1998-го, потом была положена на полку, где и провела еще лет двадцать. Лет через пять после отставки начала течь батарейка, но об этом никто не узнал до самого момента продажи новому владельцу. Если я когда-нибудь построю машину времени, обязательно отправлюсь в девяностые и порекомендую всем владельцам на тот момент еще живых компьютеров удалять батарейку перед длительным хранением. Иначе потечет, в ста процентах случаев.


Можно сказать, что мне повезло, и плата хранилась либо вертикально, либо вверх ногами, в общем — больше всего пострадал разъем для клавиатуры. Повреждения на самой материнской плате ограничились пятачком прямо под батареей и рядом. Все это достаточно легко было очищено (опытные ретродеятели рекомендуют уксус или соду для нейтрализации кислоты). Под раздачу попали три дорожки под аккумулятором, но контакт сохранился. В более печальных случаях электролит распространяется на обе стороны платы, слоты для карт расширения, выводит из строя отдельные элементы, и требует уже серьезного ремонта с восстановлением дорожек.


Продолжаем осмотр. Следующий важный для ретросборки момент — форма разъема питания. Материнская плата выполнена по стандарту AT, получившему название от компьютера IBM PC/AT 1984 года (это был первый ПК на базе процессора 80286). Ранние платы этого форм-фактора имели габариты 351x305 мм, но с 1985 года начался даунсайзинг, и моя 386-я плата имеет размеры 240х216 мм, меньше, чем стандарт Baby AT 1985 года. С 1995 года внедряется стандарт ATX, использующийся и поныне, у которого и габариты другие, и места для интегрированных на матплату портов ввода-вывода больше, и предусмотрено достаточно пространства для охлаждения процессора. Важно то, что для питания старой материнской платы нужен соответствующий БП, либо переходник с современного блока питания с разъемом ATX.
Примерно такой:


Главная, важнейшая мантра сборщика ретрокомпьютера: «черные провода должны быть вместе». Две половинки разъема питания AT полностью взаимозаменяемы, защиту от дурака не имеют, и если не соблюсти правильную ориентацию, строительство тут же закончится волшебным синим дымом. Это относится почти ко всем разъемам, кроме стандарта Molex для питания жестких дисков и оптических приводов. Да и тот можно, постаравшись, вставить не той стороной.


Пока мы рассматриваем этот угол матплаты, давайте посмотрим на слоты для памяти. Они поддерживают стандарт SIMM, исторически это первый формат модулей памяти, похожих на современные. До него были модули на ножках, распаянные прямо на материнской плате микросхемы и отдельные карты расширения. Нам потребуются 30-пиновые модули, а не более поздние 72-пиновые, которые я изначально по ошибке купил. Каждый модуль — восьмиразрядный, и для работы в системе с 32-разрядным процессором их требуется минимум четыре (в 286-м компьютере можно и по два). Но так как мой ретробилд проходит под девизом «не оставим ни один разъем пустым», я заказал сразу 8 модулей, по 4 мегабайта каждый. Получились шикарные для 386-го компьютера и разумные даже для Pentium MMX 32 мегабайта.


Закончим осмотр на слотах расширения, 16-битных ISA. Процессор 80386 был выпущен в 1985 году, и на тот момент у производителей были серьезные проблемы с обеспечением соответствующей периферии. В ранних системах единственным 32-разрядным слотом был проприетарный порт расширения для дополнительной оперативной памяти. Можно сказать, что 80386 немного опередил свое время, поэтому в 1988 году Intel выпустила процессор 80386SX с 16-битной шиной данных. К 1992 году существовало как минимум два стандарта для 32-битных плат расширения — EISA и MCA. Последний был проприетарным и использовался как правило только в компьютерах IBM. EISA, разработанный консорциумом производителей ПК и механически совместимый с 16-битными картами, применялся редко, обычно в высокопроизводительных ПК, и найти такую матплату сегодня, мягко говоря, непросто. Реально дело пошло только с шиной VESA Local Bus, но матплаты с ее поддержкой появились только в 1992 году, и этот стандарт был привязан к возможностям 486-х процессоров. Весь этот зоопарк в итоге был заменен на стандарт PCI. Исключительно 16-разрядные слоты ISA в 386-й системе — это нормально. Так работало большинство компьютеров, и так обеспечивалась максимальная совместимость, пусть и с пониженной теоретической производительностью. Максимальная теоретическая пропускная способность шины составляет всего 16 мегабайт в секунду.


В отличие от современных материнских плат, на мою матплату для 80386 интегрирован только контроллер клавиатуры. Для нормальной работы этого недостаточно: требуется адаптер для дисплея и что-то для подключения хотя бы дисковода. В идеале — жесткого диска. Существовали более продвинутые системные платы с интегрированными контроллерами, и даже видео, но то были скорее проприетарные решения с нестандартным расположением портов. Такие тоже можно коллекционировать, но желательно в комплекте с оригинальным же корпусом. В целом я мог бы, потратив примерно те же деньги, купить неплохой раритетный компьютер в сборе, с блоком питания и прочим, но это было бы не так интересно. Я приобрел видеокарту Diamond Speedstar с чипом Tseng ET4000AX и 1 мегабайтом собственной памяти. Видеокарты на чипсете Tseng считаются одними из самых мощных для шины ISA. Мегабайт видеопамяти — это тоже практический максимум, не считая относительно редких моделей с двумя мегабайтами и специализированных ускорителей видео.


Ну и последняя необходимая плата — так называемая Multi I/O Card, или просто мультикарта. Она заменяет сразу несколько плат для подключения периферии и содержит интерфейсы для дисководов, жестких дисков IDE, два последовательных порта на отдельном брэкете, параллельный порт и Game Port для джойстика.


На всех картах расширения тех лет вручную, джамперами или переключателями, выставляются прерывания и другие параметры. То же самое происходит на материнской плате, где перемычками программируется объем кэш-памяти, тип видеоинтерфейса и так далее. Древняя плата без инструкции, да еще и настроенная неправильно или с отсутствующими джамперами — это гарантированная головная боль и попытки запустить плату методом тыка. К счастью, в сети собрана достаточно обширная база настроек. Для моей материнской платы Chicony их можно посмотреть здесь, и на этом же ресурсе есть информация по огромному количеству материнских плат и карт расширения. В самом простом случае задаваемые параметры подписаны прямо на самой плате, но так бывает далеко не всегда.


Всю эту конструкцию я собрал где-то за месяц, периодически натыкаясь на отсутствие какого-нибудь критически важного элемента. То адаптера питания для дисковода не хватает (зато такие штуки можно купить новые, до сих пор), то дисковод, казавшийся мне живым, оказывается дохлым. Важным элементом для отладки компьютера является PC Speaker, который я в итоге спаял из пары проводов и динамика из нерабочего ноутбука. Он помогает определить, что материнская плата живая даже без видеокарты, путем прослушивания сигналов об ошибке. Было бы странно, если бы вся эта конструкция запустилась сразу. Она и не запустилась: блок питания, позаимствованный из более позднего компьютера на базе Pentium III, включался и тут же уходил в защиту.


Виной тому оказался один из танталовых конденсаторов возле разъема питания: он замыкал линию -5в на землю. Прозвонить контакты разъема питания в целом рекомендуется еще перед первым включением — не повредит. К счастью питание -5v является рудиментом еще более древней эпохи, для работы этой материнской платы оно не требуется, а на современных блоках питания оно и вовсе отсутствует. Только редкие платы расширения могут без подачи -5в не взлететь, так что мне достаточно было выпаять конденсатор, а заменить его можно будет позже.


Заработало? Нет. Вентилятор БП крутится, но ничего не происходит. Вынимаю память — материнская плата через динамик сообщает о ее отсутствии. Вынимаю видеокарту — ругается на отсутствие видеоадаптера. Проверяю видеокарту в док-станции для ноутбуков IBM со слотами ISA — и там она тоже не работает. В итоге пришлось покупать еще одну видеокарту — Diamond Speedstar Pro, также с мегабайтом памяти, но уже на чипе Cirrus Logic. И вот с ней запустилось!


Тест памяти проходит довольно долго, просто потому, что ее много — это теоретический максимум для данной материнской платы. Тестирование RAM при загрузке драйвера HIMEM.SYS в MS-DOS занимает еще больше времени, и его лучше отключить, для скорости. Хочется сразу добавить жесткий диск, причем соответствущий эпохе, подревнее, с аутентичным звучанием, но тут мне не повезло: первый 500-мегабайтный винчестер умел только издавать страшные звуки, и даже не определялся. Но есть простое современное решение:


Адаптер IDE для карт Compact Flash можно прикрутить в один из свободных слотов расширения, и быстро перекидывать данные на карту памяти с современного компьютера. Но тут возникла еще одна проблема: дремучий, спартанский BIOS.


В нем нет функции автоопределения параметров жесткого диска. Для настоящих HDD они определялись количеством цилиндров, головок и секторов. Никаких головок в карте памяти нет, но для совместимости она передает какие-то параметры в BIOS, если он умеет их читать. Мой — не умеет, и как правило есть простое решение — вставить карту памяти с переходником в компьютер с возможностью автоопределения. Такого у меня нет (точнее есть, но с урезанным ноутбучным биосом), но существует утилита IDEINFO, которую можно запустить прямо на старом компьютере с дискеты, и она покажет параметры, подходящие для флеш-карты. Остается ввести их в BIOS. Хотя там правильно определяется итоговый размер карты в 8 гигабайт, доступный максимум составляет 504 мегабайта из-за ограничений железа софта, преодоленных уже на 486-х системах. Есть несколько способов обойти такое ограничение, но для начала мне и полугигабайта будет достаточно. В 1992 году я бы наверное удивился — а зачем больше-то?


Проверить основные параметры системы можно с помощью программы System Speed Test или SpeedSys. Это отечественная разработка (в веб-архиве можно посмотреть на сайт программы), позволяющая оценить производительность и процессора, и жесткого диска, и оперативной памяти. Как видите, результат для моего процессора (4.37 балла) примерно соответствует ожиданиям, производительность HDD-флешки (1,7 мегабайта в секунду) ограничена исключительно интерфейсом, и все равно невероятно высокая. А пропускная способность оперативной памяти (12,97 мегабайта в секунду) откровенно смешная, та же карта Compact Flash в режиме последовательного чтения будет раза в три быстрее. Кстати, а что если запустить тест на компьютере поновее? Например, на ноутбуке ThinkPad 600 с процессором Pentium II 233 Мгц, который я недавно замедлял для Windows 3.1.


Разница очевидна, хотя мы и сравниваем, по сути, один древний компьютер с другим. Ноутбук, выпущенный на 6 лет позже, оказался мощнее в 60 раз (конечно, только в этом бенчмарке, но разница там в любом случае огромная). Впрочем, есть способ повысить производительность 386-й системы сразу раза в два, путем одного небольшого апгрейда.


На материнской плате есть место под микросхемы кэш-памяти. Можно назвать это кэшем второго уровня, хотя в случае 386-го процессора это неправильно: кэша первого уровня, непосредственно на кристалле, нет, он появится только в 80486. Кэш второго уровня будет встроен в процессоры Intel только в 1996 году в модели Pentium Pro. Быстрая статическая оперативная память позволяет ускорить загрузку и выполнение данных и инструкций. В эпоху 386-486 это был желанный апгрейд, настолько, что некоторые производители без стыда и совести ставили на плату деревянные муляжи соответствующих микросхем. Моя материнская плата поддерживает максимум 256 килобайт кэша, столько и поставим.


7.07 балла в SYSCHECK, прирост производительности на 60% без апгрейда процессора, хотя в других бенчмарках скорость выросла раза в три. На этом пока и остановимся: 386-й работает и готов к дальнейшему строительству. Ах да, я же обещал показать видео первого запуска. Оно не то, чтобы впечатляет: снято после вдумчивого тестирования и работы паяльником, без особой надежды на успех, трясущимися руками на мобильный телефон. Я выложил его в телеграмме. А тут я выложу спойлер одного из будущих постов про этот компьютер.


В следующем материале я покажу, на что способен 386-й процессор и более детально сравню возможности этого компьютера с современными системами.