Världens långsammaste PC?

Visst. Som sagt har jag "benchproblem" eftersom datorns DOS-klocka styrs från CPU-kristallen. Dock har datorn givetvis en RTC, real time clock, som styrs från en liten 32,768 Hz-kristall. Jag letar efter DOS/BIOS-interrupter som kan läsa klockan direkt. Om det går (ja det gör det, men orka djupdyka i assembler och x86-'intar' nu igen. Det var många år sedan sist), så kan jag enkelt skriva ett testprogram, kaliberade för min primärdator (XP2200+), och sedan köra det på den lilla, inte fullt så snabba T1000.

Problemen är många. Jag trodde jag löst hur Hard-RAM ska behålla sina data eller hur diskettstationen fungerar vid låga frekvenser. Men icke.

Jag hittade ett shareware som synkar DOS-klockan med RTC, men det ville givetvis inte funka i DOS 2.11 (systemkraven finns inte presenterade). Så, jag rotade fram en 1,44 MB floppy, laddade ner ett DOS 6.22-bootimage, skapade en bootdisk. Startade om primärburken, 'sysade' en av mina få 720 kB-disketter, kopierade över synkprogrammet och bootade på T1000. Puh!

Vad fick jag i nyllet? Jo, att programmet krävde minst 80286. *argh*

Om jag inte kan lösa detta problem så får jag väl helt enkelt bencha datorn i 4,772 MHz och 6,67 MHz, sedan interpolera testresultaten till 41 kHz. Det är inte "the real ting", men borde ge en hygglig uppfattning om datorns ofattbara prestanda.

Typiskt CPI (clocks per instruction) för 8088 är ungefär 6 vill jag minnas. Det innebär att vid 41 kHz exekveras 6000-7000 instruktioner per sekund (6-7 KIPS, dvs 0,007 MIPS). Att jämföra med en modern dator som exekverar en eller några miljarder instruktioner per sekund (1000+ MIPS).

MIPS-måttet är - som alla nog vet - ett riktigt kasst mått på prestanda, men går ändå att tillämpa här, något så när, eftersom processorerna tillhör samma familj. Åtminstone det som är 'transparent' mot användaren, dvs i detta fall 16-bitarsprestanda.

Det är 16-bitarsprestanda som räknas. Alltid.

Så, har jag inte funderat ut något smart under morgondagen så finns bara två alternativ: interpolering (eller kall beräkning - borde ge samma resultat) eller fortsatt användning av mitt fräsiga och sportiga stoppur.

Förslag mottages tacksamt. Vet någon sådär på rak arm hur man läser RTC (interrupt, parametrar, etc) på ett sätt som fungerar även i DOS 2.11 (förslagsvis; en BIOS-interrupt) så hojta till.

Jag måste även börja fundera på att avsluta detta projekt och återställa datorn. Måste rota upp en ytmonterad (bläh!) 74HCU04 om det inte fungerar med 74HC04 (som jag har ett gäng av). En sådan kostar minst 5 spänn.

Edit: Jag kan bencha, och kommer att bencha. Tack vare BIOS-interrupt 1A, funktion 02 har jag en stabil klocka från RTC!

Officiellt finns bara funktion 02 med i IBM AT och andra 286-datorer (och uppåt). T1000 är emellertid en såpass "ny" (1987) 8088 att funktionen finns i dess BIOS! Håller på att skriva testprogram och jämförelser. "Svar" i morgon eller så.

Antagligen inte, tyvärr. Såväl diskettstation som Hard-RAM vill inte fungera i 42 kHz, men jag tror att jag kan bencha i området ungefär mellan 667 kHz - 6,67 MHz, och sedan extrapolera lite hit och dit. Om jag är noggran så borde jag kunna visa att datorn står still vid 0 Hz (nähä?), och hur mycket långsammare den skulle vara jämte en modern dator vid samma klockhastighet (gissningsvis har en 8088 @ 2 GHz 1/50 - 1/5 av prestandan jämte en modern processor i samma hastighet [vi mäter endast 16-bitsprestanda i realläge]. Ska bli spännande att dra ut "benchlinjen" till 1-3 GHz-området). Edit: Matematisk sinnade sweclockare får ha överseende med det djupt vanskliga och potentiellt helt felaktiga förfarandet att ur några få stickprov i en skala mellan 0,67 - 6,67 extrapolera till 1000 eller mer. Som ursäkt säger jag att sambandet bör bli högst linjärt - hela datorn hänger med i processorns takt (med olika förhållanden).

Den krossar en TI-räknare totalt (edit: i originalläge, anm), men är inte riktigt jämförbar med en mobiltelefon. En high-tech-mobil idag har säkerligen en betydligt snabbare processor (StrongArm, kanske eller något annat - på kanske 100 MHz) och mer minne, men är ju sönderblotad på applikationsnivå och har dessutom ett "baby interface", vilket gör mobilen oanvändbar för riktig databehandling.

Med mobiltelefonen är det alltså mer på sin plats att jämföra användbarheten. Om vi bortser från det rent kommunikativa, så vill jag mena att en PC - oavsätt processor och hastighet - är mer generell och användbar.

Så, T1000 "krossar" inte en mobil, utan skrattar åt den.

Edit: Annars är det en helt riktig approach, att jämföra med inbäddade system snarare än dagen Wintel-maskiner. 8088 kan jämföras med PIC- och AVR-processorer, t.ex.

Edit: TI-räknarna, de grafiska, har Z80-processorer eller någon släkting, och är 8-bitarsdatorer. Klockan är väl jämförbar, några MHz eller så (3,5 tror jag).

Edit2: Någon smileys kanske vore på sin plats.

TI-räknare går att överklocka. Även nyare, finns hemsidor om det.

Jag har förutom T1000 flera andra 'old-timer'-klockningar att berätta om. En TI-57 har jag överklockat mer än 3 ggr, min Commodore PET (6502) fick tillfälligtvis köra i 2 MHz i stället för 1, min Tandy 200 (Z80) kör jag regelbundet i 8,4 MHz mot 4,9 i original. M.fl.

Jag kan berätta mer vid något tillfälle.

Edit: Fast denna tråd handlar väl om "UC" snarare än "OC"!

Som jag sa så håller en mobiltelefon högre prestanda rent hårdvarumässigt, men PC har givetvis bättre gränssnitt. Klart att man kan använda T1000 som front-end-dator, och mobilen som mainframe.

Rent datorteoretiskt kan man naturligtvis göra en javamotor för x86-16, inkl. 8088.

...fast det vill man inte! På någon dator...

Linux är skrivet exklusivt för 32-bitarsplattformar, även om vissa portningar till 8088/286 har gjorts/görs. Unix finns däremot för 8088.

Edit: Får se om jag orkar bencha ikväll...

Okej allesamman, här är benchresultaten!

Edit: Jaha. Så sög alltså tabuleringen trots mitt slit! Måtte jävulen ta relativa typsnitt och tabbar! Edit2: (nästan) fixat.

XP2200+                            Heltal     Flyttal      Medel    Skevfaktor      iOp/MHz fOp/MHz
1800 MHz                       114 697,nn  101 589,nn  112 076,nn   0,99626         63,721  56,438

80C88
Grund (MHz)	 CPU (MHz)
16,50            5,50               35,32        5,05       29,26   1,15381         6,4218  1,0000
14,15            4,71               30,31        4,33       25,12   0,98877         6,4352  0,9193
7,07             2,36               15,07        2,20       12,50   0,49377         6,3856  0,9322
4,61?            1,537?              9,91        1,42       8,21    0,32251         6,4476  0,9239

Extrapolering (förlåt! ;) ):
5,4 GHz  1800                   11 559,24   1 654,74

Vid vilken frekvens matchar 80C88 XP2200+?
53,582 GHz 17,86 GHz
Vid 18 GHz spöar 8088 XP. Slutsats: 8088 is the shit!

Förklaringar:
I vänstra kolumnen finns de båda processorerna. Jag har använt två kristalloscillatorer, en om 28,322 MHz och den andra om 33,00 MHz. Med hjälp av en delningskrets (74LS191) har jag kunnat dividera denna frekvens med 2, 4, 8 eller 16. Denna frekvens har jag sedan matat in i datorn. Datorns "chipset" kommer sedan själv att dela frekvensen med 3, av i tidigare inlägg redovisade skäl. Observera att originalfrekvensen, 4,772 MHz, inte finns med av det enkla skälet att jag inte har någon lämplig kristalloscillator (orkar inte bygga en osc från originalkristallen), men 4,71 MHz är tämligen nära, och får tjäna som referens.

Längst till vänster är alltså den inmatade frekvensen, och nästa kolumn är den frekvens som processorn (8088) arbetar i.

Jag har försökt "kalibrera" mitt program till att ge min XP prestandan 100 000, för att ha ett "fint" tal att utgå ifrån. Som ni ser är detta index lite nyckfullt, och därför överskrides både hel- och flyttalsprestandan detta något.

Skevfaktorn är endast en självtest av programmet och datorns DOS-klocka. Detta är hur DOS-klockan går jämfört med RTC - datorns oberoende realtidsklocka (det är tack vare den som testen varit möjlig utan stoppur). För en normalt klockad dator ska denna faktor vara "1", dvs DOS-klockan och RTC ska gå lika fort (de behöver dock ej vara synkroniserade). Skillnaden (kvoten) av DOS-klockan och RTC tjänar som en grov uppskattning av datorns hastighet. Som ni ser går min XPs DOS-klocka som den ska (0,99..) och den är nästan normal för 80C88 i 4,71 MHz (0,988..).

"Medel" är inget egentligt medel utan en viktning av flyt- resp heltalsprestanda. Man kan, på en höft, anta att en normal applikation använder ungefär 80% heltalsinstruktioner och 20% flyttalsdito (vi idealiserar bort icke-aritmetiska instruktioner).

"iOp/MHz" och "fOp/MHz" är helt enkelt kvoten av en testslinga i mitt testprogram och processorns frekvens. Med hjälp av denna får man en grov uppskattning på hur mycket arbete datorn gör jämte en definierad mängd klockpulser.

Den sista raden (som börjar 4,61?...) är markerad med frågetecken eftersom både mitt mätinstrument och prestandaresultaten pekar mot denna angivna frekvens. Dock borde frekvensen vara 4,125 MHz (33.00/8 MHz) och processorn borde gå i 1,38 MHz.

Bilder!

Benchprogrammet har just exekverat på min primärdator (bootad från en 720 kB-floppy!).

Lägsta frekvensen jag hittat som låter diskettstationen vara med. Inte 41 kHz, tyvärr.

Grundfrekvens för "nästan-original"-hastighet, 4,71 MHz.

Grundfrekvens för lätt överklockning, 5,5 MHz.

Fräsiga 2,36 MHz.

Den egendomliga grundfrekvensen som ger en CPU-frekvens på 1,54 MHz.

Nästan originalprestanda.

Oj! 5,5 MHz! Överklockning! (Har som mest nått 6,67 MHz)

Knappt halva originalfrekvensen.

Som jämförelse har jag även kört ett gammalt hederligt testprogram skrivet i Pascal. COMPTEST är ett public-domain-program som jag använt flitligt genom åren. Liksom många andra program använder det DOS-klockan (eller "windowsklockan") som tidsbas. Detta gör att när man höjer eller sänker hela systemets hastighet med ett kristallbyte så påverkar det även klockan. Därför duger inte ett normalt testprogram:

COMPTEST låter berätta att processorn hos T1000 går i 4,77 MHz. Trots att den i detta fall är underklockad till 1,54 MHz!

När processorn går långsamt gör DOS-klockan det samma. Därför tror testprogrammet att datorn kör i normal hastighet (dvs 1,0 ggr IBM XT - IBMs första persondator med hårddisk. I övrigt identisk med IBM PC).

Kommentarer:
Jag gissade på att XP2200 skulle vara 5-50 ggr snabbare vid samma klockfrekvens i realläge, 16-bitarskod. Det visade sig stämma ovanligt väl: Heltalsprestandan är nästan precis 10 ggr/MHz och flyttalsprestandan är knappt 60 ggr/MHz. Anledningen till att flyttalsprestandan drar ifrån beror på att XP har FPU. 80C88 kan använda en 8087-FPU, men någon sådan finns inte i T1000. QuickBasic använder flyttalsprocessor om sådan finns, och emulerar om inte.
Vid normala frekvenser är min XP2200+ ungefär 4500 ggr snabbare än T1000. Observera dock att XP kör programmet som om den vore en snabb 8088 med lägre CPI och att QuickBasic givetvis kompilerar till 8088-kod (annars skulle det inte vara "kompatibelt"). Om programmet skulle optimeras för XP skulle resultatet bli ett annat, 10 000, ja kanske 50 000 ggr snabbare.

Källkod, testprogram (QuickBasic 4,5 QB.LIB - QB.EXE /L):

DECLARE FUNCTION chkfloat& (q&)
DECLARE FUNCTION cal# (s%)
DECLARE FUNCTION floattest# (s%)
DECLARE FUNCTION inttest# (s%)

DIM SHARED clk#, inary%(7), outary%(7)
CONST ax = 0, bx = 1, cx = 2, dx = 3, bp = 4, si = 5, di = 6, FL = 7, ds = 8
' $INCLUDE: 'c:\QB.BI'
CONST BENCH = 8
XP2200i# = 562800 ' 43680
XP2200f# = 177200' 41390

inary%(ax) = &H200 ' BIOS-funktion 02h (int 1Ah)

PRINT "šberbench v1.00 av haxx0r-MBY 2005"
PRINT "Exklusivt f”r Sweclockers. K„llkod ”ppen f”r peer-review."
PRINT

PRINT "DOS-tid, start: "; TIME$

w$ = "(" + LTRIM$(STR$(BENCH)) + " s)... "

c# = cal#(1)' Init. Har ingen aning om varf”r den beh”vs.

PRINT "Kalibrerar "; w$;
c# = cal#(BENCH)
PRINT USING "###,###"; c#
PRINT "Klockskevningsfaktor:"; clk# / BENCH

PRINT "Testar heltalsprestanda  "; w$;
io# = inttest#(BENCH)
i# = 1 / ((1 / io#) - (1 / c#))
ip# = 100000# * i# / XP2200i#
PRINT USING "#,###,###.## (###,### ###,###)"; ip#; i#; io#



PRINT "Testar flyttalsprestanda "; w$;
fo# = floattest#(BENCH)
f# = 1 / (1 / fo# - 1 / c#)
fp# = 100000# * f# / XP2200f#
PRINT USING "#,###,###.## (###,### ###,###)"; fp#; f#; fo#

PRINT "DOS-tid, slut: "; TIME$
PRINT "Viktad prestanda: "; USING "#,###,###.##"; .8 * ip# + .2 * fp#
PRINT TIME$
SOUND 2000, .1
PRINT "Reciprok flyttalstest: "; chkfloat&(INT(f#) * BENCH); "s"
SOUND 2000, .1
PRINT TIME$
IF ip# > 5000 THEN
    PRINT "Denna dator suger med l„tthet en golfboll genom en tr„dg†rdsslang!"
    PRINT "Nerklockning eller n”dslakt!"
ELSE
    PRINT "Denna dator rokkar asfett!"
    PRINT "Žr den medlem i 10 000 Hz-klubben?"
END IF

FUNCTION cal# (s%)
 clk# = TIMER

 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 rd% = outary%(dx)
 n% = 0
 l& = 0

DO
 l& = l& + 1
 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 d% = outary%(dx)
 IF d% <> rd% THEN
    rd% = d%
    n% = n% + 1
 END IF
LOOP WHILE n% < s%

clk# = TIMER - clk#
cal# = l& / n%

END FUNCTION

FUNCTION chkfloat& (q&)

 RANDOMIZE 1  ' Listan av slumptal _ska_ vara samma varje k”rning!

 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 rd& = outary%(dx)
FOR j& = 1 TO q&

    FOR i% = 1 TO 5
        a# = RND(1) * 6502
        b# = 73
        a# = a# + b#
        a# = a# * b#
        a# = a# - b#
        a# = a& \ b#
    NEXT

    a# = SIN(COS(TAN(b#)))
NEXT

 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 r& = outary%(dx)

 chkfloat& = (r& - rd&) / 256 + .5

END FUNCTION

FUNCTION floattest# (s%)

 RANDOMIZE 1  ' Listan av slumptal _ska_ vara samma varje k”rning!

 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 rd% = outary%(dx)
 n% = 0
 l& = 0
DO
    FOR i% = 1 TO 5
        a# = RND(1) * 6502
        b# = 73
        a# = a# + b#
        a# = a# * b#
        a# = a# - b#
        a# = a& \ b#
    NEXT

    a# = SIN(COS(TAN(b#)))

    l& = l& + 1

 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 d% = outary%(dx)
 IF d% <> rd% THEN
    rd% = d%
    n% = n% + 1
 END IF

LOOP WHILE n% < s%

floattest# = l& / n%
END FUNCTION

FUNCTION inttest# (s%)

 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 rd% = outary%(dx)
 n% = 0
 l& = 0

DO
    FOR i% = 1 TO 20
        a% = 73
        b% = 31
        a% = a% + b%
        a% = a% * b%
        a% = a% - b%
        a% = a& \ b%
    NEXT

    l& = l& + 1

 CALL INT86OLD(&H1A, inary%(), outary%())
 d% = outary%(dx)
 IF d% <> rd% THEN
    rd% = d%
    n% = n% + 1
 END IF

LOOP WHILE n% < s%

inttest# = l& / n%
END FUNCTION

Så, om någon nu inte absolut måste ha en test eller två till utförda så ämnar jag återställa datorn (eventuellt lätt överklockad ). Har hittat den ytmonterade kretsen jag behövde (74HCU04).

...

Vet ej vad det är för maskinvara i denna räknare, så svaret är: vet inte, men det är inte omöjligt.

Edit: Om någon FTP-ansvarig är intresserad av mitt testprogram (kanske någon vill testa sin datorn riktiga prestanda? ), så tveka inte att fråga.

Näe, det får vänta. Om jag gör det, så blir det antagligen med originalklockning eller liknande. Absolut inte i 41 kHz. Kanske, kanske, i 666 kHz. Men vänta er inget.

...

Funderar på att bencha min gamla Victor 286, en Pentium 133 och kanske en 486a, för ytterligare jämförelser.