home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / comp / sys / mac / hardware / 24798 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-12-23  |  23.2 KB  |  489 lines

  1. Newsgroups: comp.sys.mac.hardware
  2. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!news.acns.nwu.edu!casbah.acns.nwu.edu!eepmatt
  3. From: eepmatt@casbah.acns.nwu.edu (Matthew Friedman)
  4. Subject: FAQ: Speed up IIsi 25% for $4.11
  5. Message-ID: <1992Dec23.082049.17662@news.acns.nwu.edu>
  6. Sender: usenet@news.acns.nwu.edu (Usenet on news.acns)
  7. Nntp-Posting-Host: unseen1.acns.nwu.edu
  8. Organization: Northwestern University, Evanston Illinois.
  9. Date: Wed, 23 Dec 1992 08:20:49 GMT
  10. Lines: 477
  11.  
  12. Thought I'd post this once more since I'm heading out of town for a while. As
  13. always, please let me know if you have any additions/corrections.
  14.  
  15. Cheers,
  16. Matt
  17.  
  18.  
  19. FAQ: Upgrading your Mac IIsi from 20MHz to 25MHz
  20. Version 1.2
  21. Compiled by Matt Friedman
  22. eepmatt@casbah.acns.nwu.edu
  23. 23 December 1992
  24.  
  25. -----
  26.  
  27. This FAQ was compiled from comments, letters, and posts to
  28. comp.sys.mac.hardware. I apologise for the many instances where I have not
  29. been able to include attributions and sources. Maybe in version 2.0....
  30. :)
  31.  
  32. -----
  33.  
  34. Contents:
  35. Q: What does the "upgrade" do?
  36. Q: What are the stats on the performance increase?
  37. Q: Why does the upgrade work?
  38. Q: Won't this void my warranty?
  39. Q: Where do I get what I need, and how much will it cost?
  40. Q: So how to I do it?
  41. Q: But my CPU's only rated at 20MHz. How can this work?
  42. Q: Why don't I just replace my CPU with one rated at 25MHz?
  43. Q: Can I go higher than 25MHz?
  44. Q: Do I need a certain speed of SIMMs for this to work?
  45. Q: What if I have a NuBus adapter or FPU?
  46. Q: What's the fail/success rate?
  47. Q: Why doesn't someone just check the speed ratings for all
  48.    the chips?
  49. Q: Doesn't the upgrade produce more heat?
  50. Q: Are there any other drawbacks to the procedure?
  51. Q: What does Apple say about this?
  52. Q: Who should try the upgrade?
  53. Q: Don't you, as the compiler, want to include a disclaimer?
  54.  
  55. -----
  56.  
  57. Q: What does the "upgrade" do?
  58. A: The upgrade involves swapping the 40MHz oscillator in your IIsi for a 50MHz
  59. one, thus increasing the CPU speed by 25%, from 20MHz to 25MHz. Some systems
  60. speeds, like displaying 8 bit graphics, have been noted to improve even more
  61. than 25%. All this for around $4.11. 
  62.  
  63. -----
  64.  
  65. Q: What are the stats on the performance increase?
  66. A: Numbers below are speed relative to a Mac classic, so bigger is better:
  67.  
  68.                      BEFORE          AFTER
  69. CPU                   5.24            6.69
  70. Graphics              6.17            7.64
  71. Disk                  1.30            1.34
  72. Math                  5.45            6.91
  73. Overall Performance   4.75            5.92  (25% faster)
  74.  
  75. KWhetstones           6.33            7.97
  76. Dhrystones            5.11            6.62
  77. Towers                4.42            5.69
  78. Quicksort             5.01            6.43
  79. Bubble Sort           5.88            7.50
  80. Queens                5.83            7.33
  81. Puzzle                5.61            7.22
  82. Permute               5.33            6.55
  83. Fast Fourier          4.27            5.39
  84. F.P. Matrix           4.53            5.70
  85. Int. Matrix           4.85            6.09
  86. Sieve                 6.53            8.35
  87. BENCHMARK AVG.        5.31            6.74
  88.  
  89. Graphics:
  90. 1 bit (mono)          1.72            2.15
  91. 2 bit                 1.83            2.31
  92. 4 bit                 1.92            2.47
  93. 8 bit (256 colors)    1.22            1.89 (50% FASTER!!!!)
  94. Avg:                  1.67            2.21
  95.  
  96. -----
  97.  
  98. Q: Why does the upgrade work?
  99. A: Well, a caveat first. Most of what follows is conjecture, so while it
  100. _does_ make sense, take it with a grain of salt rather than a shovel full of
  101. earth. Only Apple's engineers know for sure, and they ain't saying.
  102.     The main difference between the IIsi and the more expensive IIci is
  103. expandability and speed. But aside from these differences, it's been asserted
  104. that the guts of the two machines are more or less identical. 
  105.     If you think about it, it does make engineering sense to reuse as much
  106. of the IIci's design as possible. With chip prices falling these days, it
  107. might be cheaper to use essentially the same board and chips in the two
  108. machines. Putting a 20MHz CPU in the IIsi would then be a smart marketing
  109. decision -- would you buy a IIci for $3500 if you could buy an equally fast
  110. IIsi for $500 or $1000 less and sacrifice only expandability? So the IIsi may
  111. have been "crippled" for marketing reasons, slowed down to allow the price of
  112. its faster sister to be raised.
  113.     Again, the above paragraphs may have no basis in fact, and are really
  114. only rumours and whispers made over the net. For all we know, the IIsi chips
  115. were designed to run at 20MHz which resulted in considerable savings which was
  116. passed on to the consumer. Its up to you to draw your own conclusions from the
  117. reasoning and testimonials of those who've made successful upgrades (given
  118. below).
  119.  
  120. -----
  121.  
  122. Q: Won't this void my warranty?
  123. A: Yes, absolutely. In fact, some Apple service technicians will refuse to
  124. work on any machine that shows any evidence of user tampering at all. If you
  125. attempt this upgrade, you may need to find a new service outlet.
  126.  
  127. -----
  128.  
  129. Q: Where do I get what I need, and how much will it cost?
  130. A: You'll need a soldering "pencil" (preferably >30W), and its strongly
  131. recommended to have a desoldering iron or a solder sucker, such as the
  132. Soldapullt Model DS 017, as well. Thanks to James MacPhail for pointing out
  133. that most soldering guns are step-down transformers that generate heat by
  134. passing a large AC current through the tip. While this generates lots of heat,
  135. there is also a large magnetic field at the tip. Some kinds of electronics are
  136. destroyed by strong magnetic fields (similarly with electro-static discharge)
  137. so in most cases, a "soldering gun" is a no-no for this kind of job. Use
  138. something that does not build up a large magnetic field. You'll also need
  139. something small to pry with. These tools you can get at any local Radio Shack.
  140.     You'll need to install a heat sink as well. While this may not be
  141. mandatory for every single machine, some people have reported that the upgrade
  142. worked only after installing a heat sink on the CPU, so better safe than
  143. sorry. Nothing fancy is necessary -- just about anything the size of the 68030
  144. will do. You'll also need something to attach the heat sink with: thermal tape
  145. and thermal glue have been reported to do the job handsomely.
  146.     Also required is a 50MHz TTL oscillator package and a 14-pin DIP IC
  147. socket for the oscillator (you may need to go back to 20MHz if your upgrade
  148. fails).  
  149.     Fry's electronics in Palo Alto, CA is one place that sells the
  150. oscillator package and socket. If you walk in off the street it costs around
  151. $4.00 for the oscillator, and the socket will put you back about 11 cents.
  152. Mail order from Fry's is considerably more expensive, possibly by a factor of
  153. two to three times. Their phone number is 415-496-6000. Fry's has another
  154. outlet in Fremont at 510-770-3797.        
  155.     Other suppliers include B.G. Micro: $1.49 for the oscillator and $3.25
  156. for postage. $10 minimum for MC/Visa.  P.O. Box 280298, Dallas, TX 75228 (214)
  157. 271-5546. Digi-Key will also take MC/Visa, the part number is CTX121, $3.44/ea
  158. + $5 handling and actual shipping charge for orders under $25 only.
  159. 1-800-Digi-Key. I have no info on whether these two sell the sockets also.
  160.  
  161. -----
  162.  
  163. Q: So how to I do it?
  164. A: Here's the procedure. It's an amalgam of the information posted by Jim K.
  165. H. Yu and George John, who attributes the pioneering of this procedure to
  166. "<forgot his name> at CalTech and Paul A. in Australia."
  167.  
  168. Open the case. (It lifts off from the back.) Don't forget about static -- an
  169. anti-static bracelet would be an A+ idea.
  170.  
  171. Begin disassembly of the machine. This is kind of easy: the IIsi is a really
  172. well-designed machine from an assembly-time standpoint. No screwdriver
  173. involved in disassembly.
  174.  
  175. Remove the floppy drive. (Unplug it from the motherboard and lift it out of
  176. the case while holding in the 2 small latches on the sides of the floppy
  177. drive.)
  178.  
  179. Remove the hard drive. (Same thing, unplug the scsi cable from the motherboard
  180. and the power cable, then just lift it out.  In this case the latches on the
  181. case need to be pushed out so you can remove the drive.)
  182.  
  183. Remove the fan. (You have to squeeze the plastic on the sides near the bottom
  184. and back of the case to get it out. Just lift it up while squeezing.)
  185.  
  186. Remove the power supply. (Again, just lift up while holding the two latches in
  187. on the sides of the power supply's case.)
  188.  
  189. Remove the SIMMs. (They snap out easily. Again there are little metal latches
  190. that hold them in place.)
  191.  
  192. Remove the motherboard. (Pull it towards the front of the case while pushing
  193. the two tabs on the case that hold it in place to the outside.)
  194.  
  195. Prepare the oscillator's socket by cutting all pins except 1, 7, 8, and 14.
  196.  
  197. Warning: The soldering iron stuff comes next. If you have never used a
  198. soldering iron before, DON'T START NOW! Virtually all of the people who have
  199. attempted this upgrade have reported the soldering to be extremely difficult
  200. and dangerous. Have an experienced solderer with you to help. The IIsi's
  201. motherboard is a multi-layered board and can easily be damaged by excessive
  202. heat or force.
  203.  
  204. Desolder the 40MHz oscillator. You should see a row of little silver boxes
  205. just to the right of the SIMM slots. The one closest to the SIMMs should say
  206. 40.000 MHz on it. This is the guy to desolder. First note the oscillator's
  207. orientation on the board by looking at the positioning of the sharp corner
  208. (the other 3 corners are round). The sharp corner marks pin #1.
  209.  
  210. You could really screw things up here, so be careful with the soldering iron.
  211. Try working on a pair of pins at a time -- get one pin hot enough to melt the
  212. solder, then quickly switch to the adjacent pin and heat that pin while prying
  213. the oscillator gently away from the motherboard on the other side.  Switch
  214. back and forth between the pair while prying until one side has been
  215. completely detached from the motherboard, then work on the other side.Leave
  216. pin 7 for last, make sure your iron is good and hot. Before doing pin 7, heat
  217. up the case of the oscillator near the location of the pin (The pin is
  218. actually connected to the case, so the case draws away a lot of the heat, and
  219. the gradient through the board keeps the solder from melting all the way
  220. through).
  221.  
  222.  
  223. Put the socket into the holes where the oscillator used to be. This is the
  224. same thing in reverse -- instead of prying off the old chip you're pushing in
  225. the new socket. Warm up the solder in one hole in the motherboard until it's
  226. melted and push that pin of the socket in a bit, then repeat going around
  227. clockwise until the socket is set firmly, all the way into the motherboard.
  228.  
  229. Glue the heat sink on the 63030 with a bit of thermal paste, or use the
  230. thermal tape. This solution allows the heat sink to be removed easily. On the
  231. other hand, too heavy a heat sink with too little paste may render it loose
  232. inside the IIsi case, a very dangerous situation.
  233.  
  234. Reassemble everything and you're done. You might want to put your 40MHz
  235. oscillator into the socket first, just to make sure your computer still works.
  236. Be sure to put it back the same way it was facing when you took it out. All of
  237. the oscillators have 3 rounded corners and one square corner. On my machine
  238. the square corners are all facing the bottom right on my motherboard.
  239.  
  240. If it works, congratulations. Pop the 40MHz crystal out of the socket and put
  241. in the 50MHz crystal. (Do this while the computer is off, of course!) Fire up
  242. your computer and run a benchmark. Giggle like a maniac.
  243.  
  244. If you're a little more ambitious (or daring) you might try this variation
  245. suggested by James MacPhail:
  246.  
  247. "I tried hooking up the 57.2832 MHz on-board osc. Initially I found it did not
  248. work with my 80ns 4M simms, but did work with 80ns 2M simms. A while later,
  249. the 2M simms didn't work either. I found that the bottleneck was the startup
  250. test. I wired in a switch on the cover for the expansion slot card connector
  251. opening which selects the 40 or 57.3 MHz output. I start-up at 40 MHz, drop
  252. into MacsBug, switch to 57 MHz (the machine crashes when the clock is
  253. switched), and Reset. 
  254.  
  255. "After installing the 40/57 MHz switch, the 2M 80ns and 4M 80ns SIMMs worked
  256. fine. (I speculate that the startup test uses the 'test mode' of the SIMMs, as
  257. it has different timing requirements) The machine works fine thereafter at the
  258. higher speed. (At leer two terminals connected to that pin of the 40 and 57
  259. MHz oscs. I used wire-wrap wire, trying to keep it as short as possible (each
  260. piece is about 5" long)
  261.  
  262. "Since one doesn't want to introduce static-electricity inside the case, it is
  263. best to keep the wires inside the case, and have the switch toggle outside the
  264. case.
  265. ast it has worked fine for about 60 hours continuously).
  266.  
  267. "I used a small SPDT toggle switch, with the center terminal connected to the
  268. motherboard at pin "8" of the 40MHz osc position, adn the other two terminals
  269. connected to that pin of the 40 and 57 MHz oscs. I used wire-wrap wire, trying
  270. to keep it as short as possible (each piece is about 5" long).
  271.  
  272. "Since one doesn't want to introduce static-electricity inside the case, it is
  273. best to keep the wires inside the case, and have the switch toggle outside the
  274. case.
  275.  
  276. I also have added interrupt and reset buttons to the back of my IIsi (these
  277. work even when the keyboard doesn't). I don't know if the keyboard reset will
  278. work when the clock is switched..."
  279.  
  280. -----
  281.  
  282. Q: My CPU's only rated at 20MHz. Can the upgrade still work?
  283. A: Possibly. In fact, virtually all of the reported successes have been on
  284. machines with CPU's rated at only 20MHz. However, it's possible that a
  285. percentage of those CPU's won't work at 25MHz.
  286.     The practice of engineering products with margins of safety to cope
  287. with random variations in component characteristics has been normal practise
  288. for many years. Very few CPU's rated at 20MHz will work _only_ at 20MHz.
  289. Without this buffer zone, it would be possible for a CPU rated at 20MHz to
  290. have occasional errors when the operating environment (such as temperature)
  291. fluctuated. Without this safety zone, a CPU operating at its rated speed might
  292. occasionally fail.
  293.     This means that in some instances the upgrade might be pushing the CPU
  294. to its absolute limit, removing some if not all of this safety margin.
  295. Computers that appeared to work flawlessly in the colder winter months might
  296. possibly begin to exhibit failures on warmer summer days, or when other
  297. environmental variables begin to change.
  298.     On the other hand, your particular chip may have a safety margin that
  299. can comfortably handle the increase. Your 20MHz 68030 might share the same
  300. design as the 25MHz 68030, but due to irregularities in the silicon wafer and
  301. fabrication process, just didn't pass a parameter tests at 25MHz (plus the
  302. 25MHz safety allowance). Such chips are then retested at 20MHz (or even 16MHz)
  303. and sold as such.
  304.     Marketing may also play a roll here. If demand for 20MHz CPUs is
  305. higher than fabrication yield, some chips that might have achieved a 25MHz
  306. rating could simply have never been tested beyond the 20MHz range.
  307.     What this means is that some people may find that the upgrade won't
  308. work at all, while others may find that a heat sink solves the problem (if
  309. perhaps the only failed parameter test is related to excessive heat) and still
  310. others will have no problem at all. To check and see what speed your CPU is
  311. rated, pop the hood and look at the square chip near the bank of four vertical
  312. plug-in memory modules. The CPU will have a label like MC68030fe20b, where the
  313. 20 represents the highest speed rating that particular chip was successfully
  314. tested at. A couple of people have reported that their si's have actually come
  315. with CPU's rated at 25MHz installed.
  316.  
  317. -----
  318.  
  319. Q: Why donUt I just replace my CPU with one rated at 25MHz?
  320. A: (From James MacPhail) The answer is that it is a much more difficult and
  321. expensive operation, and almost certainly requires expensive surface-mount
  322. rework equipment. (And will probably destroy the old 68030 in the removal
  323. unless the right equipment is available).
  324.  
  325. -----
  326.  
  327. Q: Can I go higher than 25MHz?
  328. A: There were two reports that people had gone higher. One reported 27MHz off
  329. of a 54MHz crystal, and another claimed to be running off of a 59.4MHz
  330. crystal. However, do remember too that the assumption this upgrade bases its
  331. validity on is that the IIsi is essentially the same as the 25MHz IIci-- going
  332. past that speed may be really pushing an uncertain thing as it is.
  333.  
  334. -----
  335.  
  336. Q: Do I have to have SIMMs with a certain speed for this to work?
  337. A: Nobody has tested whether a successful upgrade can be foiled by putting in
  338. slower SIMMs, however the logic is appealing. The SIMMs in the IIci are 80ns
  339. chips while the SIMMs in the early IIsi's are 100ns. This seems to follow
  340. along with the 25% increase in speed the upgrades gives. 80ns = 25% faster
  341. than 100ns. More recent si's have included 80ns chips. Keep in mind that even
  342. though you may have upgraded your ram, there are still SIMMs soldered directly
  343. onto the motherboard which may be rated at only 100ns.
  344.  
  345. -----
  346.  
  347. Q: What if I have a NuBus card or a FPU.
  348. A: These seem to be the wild cards in most people's upgrade attempts. Some
  349. successful upgrades have been made to systems with NuBus cards, but on the
  350. other hand, most of the failures have been experienced on systems with NuBus
  351. cards or FPU's. Nobody really seems to know why.
  352.     Note that there _is_ a 40MHz oscillator in the Apple NuBus card, but
  353. this does not need to be replaced. That oscillator apparently generates
  354. signals for the NuBus only and the FPU runs off the motherboard. The fact that
  355. some third party PDS cards contain an FPU and no oscillator supports that
  356. conjecture. Also, one successfully upgraded machine with an FPU tested
  357. increased FPU performance, which would again seem to suggest the FPU takes it
  358. timing off the motherboard. But again, this is only conjecture.
  359.  
  360. -----
  361.  
  362. Q: What's the fail/success ratio?
  363. A: A poll was taken by Tom Savard over comp.sys.mac.hardware. Here were the
  364. results he posted:
  365.  
  366. Summary of IIsi 20->25MHz Upgrade Log Through 11/1
  367.  
  368. RAM     RAM Speed   Slot                Result 
  369. =================================================
  370. 17      na          NuBus w/FPU         success 
  371. na      na          empty               success 
  372. na      na          empty               success 
  373. 17      na          NuBus w/FPU         success 
  374. 9       na          empty               success 
  375. na      na          na                  success 
  376. 5       80 (ns)     NuBus w/FPU         success 
  377. 9       80          Quicksilver w/FPU   success 
  378. 5       na          empty               success 
  379. 17      na          030-direct w/FPU    success *
  380. na      na          NuBus w/FPU         success #
  381. na      na          cache card w/FPU    fail    $
  382. na      na          NuBus w/FPU         fail    &
  383. 17      80          NuBus w/FPU         fail    !
  384.  
  385. * only to 22 MHz-didn't have correct crystal
  386. # computer locked up after 5-10 Min. w/o Heatsink
  387. $ possibly a bad oscillator
  388. & did not have a heat sink installed
  389. ! failed with and without NuBus w/FPU installed
  390.  
  391.     It is important to note that any conclusions drawn from the log may be
  392. irrelevant because the data sampling is very small and represents only
  393. computer owners willing to post news to the net or email me.
  394.     And, ironically, computer owners with permanently damaged systems may
  395. no longer have the means or the desire to access the net.
  396.  
  397.     In all the reported failures to the net, no hardware damage occured,
  398. and the machines were restored to operable condition by reinserting the
  399. original 40MHz crystal back into the socket. (This is the reason for not
  400. soldering the new crystal directly onto the motherboard.)
  401.  
  402. -----
  403.  
  404. Q: Why doesn't someone just check the chips' speed ratings?
  405. A: Timing calculations must be done for each and every signal pathway in the
  406. entire machine because if _any_ signal pathway is too slow for the faster
  407. clock, then you cannot guarantee that the upgrade will work reliably.
  408.     Furthermore, some of the chips are almost certainly Apple-proprietary,
  409. e.g. custom PALs and/or ASICs, so a data sheet won't be readily available for
  410. them. That makes it even harder to guarantee that all timing is within spec.
  411.  
  412. -----
  413.  
  414. Q: Does the upgrade increase the amount of heat produced by the si, and is
  415. this a bad thing?
  416. A: Yes and yes, if untreated. Running the si at a faster clockspeed will
  417. increase the heat produced. P=(I^2)/R (power equals current squared divided by
  418. resistance) and the upgrade increases the current by 25%, which will increase
  419. the power by... well... at least 25%.
  420.     Is this a problem? Untreated it could shorten the life of the CPU.
  421. Also, the increased heat might cause more processing errors, depending on the
  422. quality of your CPU. But the general net consensus seems to be that no
  423. permanent damage could befall your hardware if you install a heat sink.
  424. Whether you will encounter software errors or not is another question
  425. altogether.
  426.  
  427. -----
  428.  
  429. Q: Are there any other drawbacks to the procedure?
  430. A: Yes. One area that really hasn't been adequately tested is regarding
  431. machines using LocalTalk (this is an area where accelerator boards usually
  432. cause difficulties.) So far there has been one report that the speeded up si
  433. works fine on LocalTalk, and none claiming problems.
  434.     Anpther area where accelerator boards often have problems is
  435. formatting floppy drives, but again there have been nothing but positive
  436. reports from those with 25MHz machines in this area as well. 
  437.     Probably the largest drawback, though, is that altering the system
  438. clock may have unexpected and disturbing effects in some instances. Worse
  439. still, its effects may be completely unpredictable. There's no worse problem
  440. than an intermittent one. This alone is a good reason to keep a 40MHz
  441. oscillator close to the computer. But the biggest drawback seems to be basic
  442. uncertainty about the process. In a nutshell, its a gamble, and on top of that
  443. no one really knows the long-run ramifications yet.
  444.  
  445. -----
  446.  
  447. Q: What does Apple say about this?
  448. A: Nothing. Apple probably won't ever comment on the effects of unauthorized
  449. modifications to the logic board (other than that it voids your warranty).
  450.  
  451. -----
  452.  
  453. Q: Who should try it?
  454. A: The general opinion on the net seems to be that people should try this
  455. upgrade if:
  456.  
  457.      1. They are experienced with a soldering iron, or can get
  458.         someone who is to help them.
  459.      2. Their machine is out of warranty.
  460.      3. They are willing to gamble that even if the initial
  461.         installation process goes successfully, somewhere down 
  462.         the line they may start to experience random errors, 
  463.         or even data loss. 
  464.      4. They don't plan to use their machine for any extremely 
  465.         important, expensive, or deadline related work for the 
  466.         above reason.
  467.  
  468. If you can live with those, then its possible that you could get the closest
  469. thing to a free lunch that you may come across in many many years.
  470.  
  471. -----
  472.  
  473. Q: Don't you, as the compiler, want to include a disclaimer?
  474. A: Yes. I haven't tried this process -- just followed the discussion with
  475. interest. I haven't even made up my mind about whether or not it will work.
  476. For all I know, your computer will burst into flames, taking your house,
  477. apartment building, block, city, etc., with it. But at least you'd get on the
  478. evening news....
  479.     All the people whose comments I compiled here expressed more or less
  480. the same sentiment. If you try this, its your own decision and you have no one
  481. but yourself to blame/congratulate if it fails/succeeds. But whatever the
  482. result, if you have any corrections or additions you'd like to make to this
  483. FAQ list, please email me at eepmatt@casbah.acns.nwu.edu and I'd be glad to
  484. include them in the next revision.
  485.  
  486. Good Luck,
  487. Matt
  488.  
  489.