Met@box joeCARD 400
Sven Negrassus - 28. Februar 1999
Kategorie:	Prozessor-Upgrade
Eckdaten:	- PowerPC 750/G3 400 MHz - 1MB 200 MHz Backside-Cache (2:1) - Prozessor- & Bus-Takt justierbar; Bus: 36 - 66 MHz (2 MHz Steps)
System-Anforderungen:	PowerMac oder Clone der PCI-Generation, Motherboards Tsunami, Nitro, TNT
Hersteller:	Met@box Infonet AG
Preis:	1890 DM (Stand Februar 1999) Bezug über Fachhandel, z. B. bei MacHouse
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Nirgendwo boomt der Prozessorkartenmarkt so stark wie bei Apples Macintosh. Unzählige Hersteller bieten mittlerweile für praktisch alle PowerMacs G3-Upgrades an, sei dies für den PDS- oder ASPD-Prozessorsteckplatz, den ZIF-Sockel oder via Trick über den L2-Slot auf dem Motherboard. Einzige Ausnahmen sind der 7200er und 8200er, bei denen es technisch unmöglich erscheint, einen schnelleren Prozessor einzubauen.
Wir haben uns in diesem Test eine Karte für den ASPD-Steckplatz vorgenommen, der auf dem Tsunami-, Nitro und TNT-Board der PowerMacs 7300, 7500, 7600, 8500/8600 und 9500/9600 vorzufinden ist (siehe Motherboard-Liste für entsprechende Mac-Clones). In Rechnern mit Inline-Cache (8600/250-300 und 9600/300-350) ist die hier vorgestellte joeCARD 400 des in Hildesheim ansässigen Hardwareherstellers Met@box allerdings nicht lauffähig, da diese Maschinen einen modifizierten Prozessorslot aufweisen.

Technische Daten:

Die joeCARD besitzt 3 Drehschalter, über die sich das Verhältnis von Prozessor- zu Bustakt (Multiplikator), die Busgeschwindigkeit und die Taktphasenanpassung einstellen lassen. Bei Bustaktraten von 36 bis 66 MHz, verstellbar in Schritten von 2 MHz, bedeutet das ein theoretisches Spektrum von 108 bis 528 MHz CPU-Geschwindigkeit (Multiplikatoren x3.0 bis x8.0). Die Werksvoreinstellung liegt bei 400 MHz, 200 MHz Backside-Cache und 50 MHz Bustakt. Geschwindigkeiten jenseits von 400 MHz sind zwar möglich, werden aber nicht von jedem System unterstützt. Wie hoch sich die Karte im Rechner übertakten lässt, hängt einerseits vom Prozessor auf der joeCARD und andererseits von den Komponenten auf dem Motherboard des Macs ab. Als grobe Faustregel gilt: Die meisten Prozessoren lassen sich rund 10% übertakten, im Falle unserer Testkarte ergibt das 440 MHz. Dies bedingt aber, dass das Motherboard mitspielt und sich ebenfalls um 10% von 50 auf 55 MHz anheben lässt. Während Tsunami (PowerMac 9x00 und Clones) hier oft spielerisch 60 MHz und mehr Busgeschwindigkeit erreicht, machen TNT und Nitro meist bereits nach 50 MHz schlapp (bei den PowerMacs 7300 und 8600 bei 54 MHz - Erfahrungswerte von Met@box). Die Bauteilgüte der Tsunami-Elemente ist deutlich höher als bei den beiden davon abgeleiteten Boards.

Übertakten:

400er-Karten sind etwas problematisch zu übertakten, dies hängt direkt mit dem Motherboard-Design der betroffenen Rechner zusammen. Upgrades mit 300 MHz Voreinstellung laufen üblicherweise mit 50 MHz Bustakt, das entspricht dem Multiplikator x6.0 (dies gilt speziell für die 3 deutschen Produkte Met@box joeCARD/LittleJoe, Phase 5 Maccelerate!750 und Storm Runner, die meisten amerikanischen 300er-Karten fahren mit weniger Bustakt). Lässt sich der Systembus nicht über 50 MHz erhöhen, dann stellt man einfach den Multiplikatorwert eine Stufe nach oben (x6.5) und bekommt sofort etwas Spielraum: Bei 50 MHz Bus werden so bereits 325 MHz erreicht, was die meisten 300er-Karten i. d. R. stabil hinbekommen; andererseits erhält man so bereits mit 46 MHz Bus einen 299 MHz schnellen Rechner (bei problematischen Boards).
400 MHz-Karten laufen aber leider bereits "auf dem letzten Zacken", mehr als den Multiplikator x8.0 unterstützen die aktuellen G3-Prozessoren nicht - die nächste Revision soll x10.0 ermöglichen. Will der Rechner nicht über 50 MHz Bustakt hinaus, dann ist bereits bei 400 MHz Prozessorgeschwindigkeit das Maximum erreicht, das sich aus dem Mac an Rechenpower herausholen lässt. Das hat leider auch bei unserem 8500/180 zugetroffen. Bereits bei 52 MHz Bustakt wollte der Rechner mit der joeCARD nicht mehr booten oder hängte sich spätestens beim Starten des Finders auf. Auch das Herabsetzen des Multiplikators auf x6.0 (d. h. Prozessorgeschwindigkeit um die 300 MHz) sowie unterschiedliche Taktphaseneinstellungen haben nichts geholfen, über 50 MHz Bustakt war Ende Feuer. Selbst das Entfernen der Systemerweiterung, die das Backside-Cache einschaltet, brachte nichts, das Problem liegt also auch nicht am Cache (welches abgesehen davon nicht vom Bustakt abhängt). In ebendiesem 8500er Power Macintosh haben eine Storm Runner/300 51.6 und eine Maccelerate!750-300 sogar 55.0 MHz Bustakt stabil vertragen. Die Storm-Karte wollte zwar erst arbeiten, als die beiden originalen 16MB-DIMMs ausgebaut wurden (damit waren nur noch 2x 32MB 60ns RAM installiert), aber auch diese Massnahme wollte bei der joeCARD nicht greifen. Met@box empfiehlt, anstelle des FPM (Fast Page Memory) EDO-RAM einzubauen, da dieses schnellere Antwortzeiten besitzt - die eigentlichen EDO-Features werden von den hier betroffenen Macs nicht unterstützt. Derartige Speichermodule hatten wir leider keine zur Verfügung. Wie auch immer, die garantierten 400 MHz konnte die joeCARD ohne Probleme halten.

Das 200 MHz schnelle Backside-Cache liess sich erwartungsgemäss nicht (nicht direkt) übertakten. Dies ist in Anbetracht der nächstmöglichen höheren Einstellung (3:2) von 266 MHz auch nicht weiter verwunderlich, denn das liegt immerhin 33% über dem Nominalwert. Wir haben nicht ausprobiert, wo die Grenze des Cachetakts liegt (auch 240 MHz sind noch zu hoch), da dies ziemlich viele Ein- und Ausbauvorgänge der Karte erfordert hätte. Zumindest im 8500er kommt man nämlich nicht an die Drehregler der joeCARD heran, ohne dass man die Karte wieder ausbaut. Da der Prozessor sowohl bei offenem als auch bei geschlossenem Rechner nur 11 Grad Celsius Betriebstemperatur erreicht (unsere Messung; bei nur 512k Backside-Cache, was der littleJoe entsprechen würde, sogar nur 7 Grad), blieb aber wenigstens die ständige Gehäusemontage erspart. Um die höchstmögliche Cachegeschwindigkeit herauszufinden, müsste man den Prozessortakt senken, genau diese Variable spielt aber bezüglich Rechenpower die grösste Rolle und das ganze Experiment macht daher kaum Sinn. Es muss an dieser Stelle klar gesagt werden, dass die joeCARD in der Konfiguration 400/200/50 absolut stabil gearbeitet hat - das Spiel mit der Übertaktung ist lediglich ein Goodie und höhere Taktraten werden vom Hersteller in keiner Weise garantiert.

Das Kartendesign macht einen sehr aufgeräumten Eindruck (siehe Abbildung oben), die Verarbeitung ist erste Klasse. Zur Kühlung der CPU befindet sich ein Ventilator auf dem Prozessor, weitere Kühlrippen sind nicht nötig. Der Lüfter wird übrigens über die Spannung auf der Prozessorkarte betrieben, das Anschliessen eines zusätzlichen Stromkabels wie beispielsweise bei der Storm Runner ist damit überflüssig.

Ein Feature macht das Upgrade aus dem Hause Met@box aber speziell: Es kommt nicht selten vor, dass G3-Karten die Videologik beeinflussen und sogenannte Geisterpixel am Bildschirm produzieren. Diese treten scheinbar sporadisch auf und verschwinden genauso plötzlich wieder. Mittels Taktphasen-Regler kann man diese Störenfriede zumindest grösstenteils eliminieren - eine Option, die Konkurrenzprodukte nicht bieten. Die Geisterpixel sind nur auf dem Monitor zu sehen und existieren nicht im Videospeicher (also keine Datenfehler), sie beeinträchtigen aber die Arbeit am Bildschirm.

Benchmarks:

Nach diesem Erfahrungsbericht nun aber zu den Testkonfigurationen. Wir testeten die joeCARD in der Nominaleinstellung 400/200/50 sowie mit 350/175/50, um einen direkten Vergleich zum Power Macintosh G3/350 (siehe Test) zu erlauben. Die Jagd nach höheren Taktraten mussten wir leider auslassen. Als Verteter der alten Garde soll der 8500er mit seinem 180 MHz schnellen PowerPC 604e herhalten. Sein Onboard-Cache (45 MHz) haben wir von 256k auf 1MB aufgestockt, leistungmässig repräsentiert er mehr oder weniger einen Power Macintosh 8600/200, einen gehobenen Mittelklasse-Rechner der zweiten Power Macintosh-Generation. Zum Datendurchsatz (siehe unten) hat uns Met@box Messwerte der joeCARD bei 60 und 62 MHz Bustakt (bis 480 MHz CPU) zur Verfügung gestellt, es kam hier ein Pios/Met@box Magna mit Tsunami-Board (Rev. D von Umax) zum Einsatz.

Technische Daten
Prozessorkarte	Prozessor MHz	L2-Cache	L2-MHz	Bus MHz
8500/180/45/1MB	180.0	1024k	45.0 4:1	45.0
G3/350/175/100	350.0	1024k	175.0 2:1	100.0
joeCARD 350/175/50	350.0	1024k	175.0 2:1	50.0
joeCARD 400/200/50	400.0	1024k	200.0 2:1	50.0
joeCARD 465/165/62*	465.0	1024k	186.0 5:2	62.0
joeCARD 480/190/60*	480.0	1024k	192.0 5:2	60.0
Basisrechner: PowerMac 8500, 96 MByte RAM interleaved (128 Bit Memory-Bus), MacOS 8.5.1 PowerMac G3/350, 128 MByte RAM, MacOS 8.5.1 * joeCARD >400MHz: Pios Magna (Tsunami-Board); nicht alle Benchmarks gemessen

Bevor die Ergebnisse einiger Anwendungstests präsentiert werden, hier eine Tabelle mit den Macbench 4.0 und 5.0 Resultaten. Diese synthetischen Tools messen Einzelkomponenten der Rechner und geben daher nur grobe Richtwerte, welches System schneller arbeitet:

Macbench 5.0 (4.0)
Prozessorkarte	MB5.0 CPU	MB5.0 FPU	MB4.0 CPU	MB4.0 FPU
8500/180/45/1MB	428	653	475	477
G3/350/175/100	1127	1144	1203	859
joeCARD 350/175/50	1143	1164	1205	871
joeCARD 400/200/50	1316	1333	1384	998
joeCARD 400/200/50	1316	1700 (mit Libmoto)
joeCARD 480/190/60	1693	2008 (mit Libmoto)
Umfassendere Ergebnistabellen und Charts gibt es hier: Macbench 4.0, Macbench 5.0 * for more scores & charts

Bereits bei gleicher Taktrate ist die joeCARD laut Macbench etwas schneller als der Power Macintosh G3/350, auch wenn sich dieser Unterschied auf Prozentebene abspielt. Dies ist eigentlich erstaunlich, denn Prozessor und Cache werden in beiden Rechnern gleich hoch getaktet, der 8500er mit der joeCARD verfügt aber über einen mit 50 MHz nur halb so schnellen Bus und hat definitiv das langsamere RAM (60ns vs. 10ns). Es liegt also die Vermutung nahe, dass das Backside-Cache der joeCARD Daten schneller aufnimmt und ausgibt als dasjenige des G3-Rechners. Es ist aber noch offen, wie sich die beiden Konfigurationen in täglichen Anwendungen geben:

Real World Tests
Prozessorkarte	NeuroNet	POVray	Cinema 4DXL	PhotoShop
8500/180/45/1MB	581s.	520s.	1272s.	325s.
G3/350/175/100	309s.	214s.	596s.	165s.
joeCARD 350/175/50	306s.	209s.	585s.	209s.
joeCARD 400/200/50	268s.	184s.	512s.	196s.
Alle Zeiten in Sekunden * all times in seconds Note: NeuroNet: FPU calculations (100x100 lattice, 10'000 learning steps) POVray: small scene file rendering (~fits in 1MB L2 cache) Cinema 4DXL: rendering the DIA scene PhotoShop 4: actions on a 38MB image

Es ist beinahe schon erschreckend, wie schnell ein Mac mit einem Motherboard aus dem Jahr 1995 gegenüber einem 1999 neu auf den Markt gekommenen Rechner werden kann, wenn er eine aktuelle Prozessorkarte erhält. Dieses Lob gilt offensichtlich besonders dem Backside-Cache, welches die Mängel des langsamen Boards grösstenteils ausbügelt. Aber: Beim PhotoShop-Test wird ein 38 MBytes grosses Bild mit mehreren Aktionen sequentiell bearbeitet, hier reicht die Grösse des Caches nicht mehr aus, um die Daten permanent zwischenzuspeichern. In diesem Test wird zudem neben dem RAM auch die Festplatte beansprucht, auch da hat unser 8500er altersmässig einen Nachteil. Dieser Mangel relativiert sich aber für Besitzer von Rechnern mit nachgerüsteten Platten, besonders wenn man über UltraSCSI oder besseres verfügt.

(Update 7.99: Der früher festgestellte Vorteil der joeCARD beim Rendern mit POVray ist auf eine korrupte Preference-Datei zurückzuführen. Der G3/350 brauchte für diesen Test 267 Sekunden und somit 28% länger als die joeCARD bei gleicher Taktrate - 45% länger als die joeCARD bei 400 MHz. Mit korrigierter Einstellung braucht der Blau-weisse noch 214 Sekunden, das sind immer noch 2.4% bzw. 16.3% mehr.)

Werfen wir einen Blick auf extrem speicherverschlingende Aufgaben. Hier kommt es nicht nur auf die Prozessor- und Cachegeschwindigkeit oder Festplatte an, sondern auch auf das RAM. Die Emulation fremder Hardware ist ein gutes Beispiel hierzu, denn es werden nicht Text, Grafik oder Ton bearbeitet, sondern auch gleich der gesamte Programmcode der benutzen Applikation inklusive Betriebssystem und BIOS. Der Inhalt des Caches fluktuiert ständig, 1MB sind viel zu wenig Platz. Vergleichen wir die mit Winbench 97 gemessene Prozessorleistung von VirtualPC bei der Emulation eines Pentium MMX Prozessors:

VirtualPC Pentium MMX Emulation
Konfiguation	Winbench 32 Bit	Winbench 16 Bit
8500/180/45/1MB	77.6	57.4
G3/350/175/100	206.0	128.0
joeCARD 350/175/50	133.0	93.6
joeCARD 400/200/50	144.0	100.0
Pentium 200 MHz	392.0
Winbench: Virtual PC 2.1 & Windows 95 Pentium 200 MHz: 66 MHz Bus, 256k L2-Cache (66 MHz); nur 32 Bit-Emulationsergebnis abgebildet Weitere Ergebnisse hier * more scores

Bei dieser Aufgabe liegt die joeCARD deutlich hinter den neuen blau-weissen Apfel-Rechnern, sie erreicht bei gleichem Prozessortakt nur 65% der Leistung, 70% bei 400 MHz. Emuliert man relativ alte Hardware (weniger Speicherbedarf), so relativiert sich das Ergebnis. Der G3/350 gaukelt dem Anwender einen Apple IIgs aber immerhin so schnell vor wie die joeCARD mit 400 MHz.

Bernie ][ Apple //gs Emulation
Konfiguation	SpeedTest
8500/180/45/1MB	381
G3/350/175/100	168
joeCARD 350/175/50	185
joeCARD 400/200/50	168
Apple //gs	5300
Emulation: Western Design Center 65816 Angabe in "ticks"

Ein letzter Punkt darf nicht fehlen: Grafikausgabe. Während sich beim 8500er ein 4 Jahre alter Chip mit Boardgeschwindigkeit tümmelt, sitzt in Apples neuem G3-Rechner einer der zur Zeit stärksten Grafikchips. Dementsprechend deutlich fällt auch der Grafiktest der Norton System Utilities aus (1997). PCI-Grafikkarten helfen alten Macs aber auch über diese Altersschwäche hinaus. Maxons Cinebench macht bezüglich der 2D- und 3D-Darstellung von Triangles (Dreiecken) kaum einen Unterschied deutlich, das liegt vermutlich an den vielen dahinterstehenden Berechnungen:

Norton Utilities Graphics & Cinebench
Prozessorkarte	Norton Gfx	C4D SP	C4D 2D	C4D 3D
8500/180/45/1MB	154	2.02	155'710	47'846
G3/350/175/100	542	4.73	397'080	104'606
joeCARD 350/175/50	224	4.71	356'852	91'348
joeCARD 400/200/50	228	5.39	393'978	100'828
Norton Gfx: Norton Utilities 3.5 (1997) @ 1024x768/16Bit Cinebench (Cinema 4D): Mehr Resultate hier * more scores SP = Single Processor Rendering Score 2D = Graphics, Triangles / sec. (Cinema 4D Engine) 3D = Graphics, Triangles / sec. (Cinema 4D Engine)

Fazit:

Mit der joeCARD 400 verwandelt man einen PowerMac der 2. Generation in eine Maschine, die nicht mehr wiederzuerkennen ist. Veraltete Hardware, wie der langsamere Systembus oder das langsame RAM, scheinen mit einem solchen G3-Upgrade nicht mehr zu existieren. Dem langsamen Grafiksystem lässt sich mit PCI-Karten abhelfen, schnellere Harddisks haben sich ohnehin schon viele Anwender angeschafft, nicht zuletzt deshalb, weil der freie Platz auf den Disks nicht lange frei bleibt. Kurzum: Wer bereits einiges in seinen Alten investiert hat, der sollte ein Prozessorupgrade in Erwägung ziehen, kostet die 400er-Karte von Met@box doch nur rund die Hälfte eines neuen G3-Macs.