Schwarzer Bildschirm

[Mork]

Hi Leute, 
ich habe auf einem Retro-Treffen eine Spiele-Demo auf meinem 6128 laufen lassen und als ich nach einer Stunde wieder an meinem Platz war, waren Screen und Sound eingefroren.
Nach einem Reset über das angeschlossene M4-Board war das Bild noch mit Falschfarben zu sehen und nach einem Ein und Ausschalten kam nur noch ein Blackscreen.
LED leuchtet noch aber über die Del-Taste kann ich keinen Sound mehr erzeugen.
Der Monitor liefert 5,14 Volt, an der CPU, dem RAM und am HD46505SP kommen 4,8 Volt an.

Auffällig ist, dass der HD46505SP sehr heiß wird.
Ist das normal oder deutet das darauf hin, dass er defekt ist?
Da könnte man ja dran denken, dass wenn das Bild weg ist, der Grafik Controller defekt sein könnte. 
Aber geht dann auch das Gesamtsystem nicht mehr, weil ich ja auch über die Del-Taste keinen Ton bekomme? 
Würde mich sehr über Hilfe freuen! 
Viele Grüße, 
Mork

[Bryce]

Hi Mork (und Grüße an Mindy) ,
        ich würde erstmal den Z80 austauschen um es auszuschliessen, aber wenn das nicht hilft, ist ein kaputter CRTC sehr wahrscheinlich das Problem.

Bryce.

[Mork]

Hi Bryce,
lieben Dank und Hammer - er läuft wieder!
Habe den Z80 gewechselt, hatte ich bisher noch nie erlebt, dass ein Z80 kaputt gegangen ist.
Soll ich noch einen Kühlkörper auf den CRTC setzen oder ist das für das Material eher kontraproduktiv wenn er ja seit Jahrzehnten so heiß läuft?

Viele Grüße und noch mal vielen Dank,
Mork

[Bryce]

Hi Mork,
     super. Und du musstest nicht mal löten dafür!
Manche Demo's belasten dauerhaft ganz bestimmte Bereiche des Silikons im CPU (und im CRTC) und verursachen damit einen "Hotspot". Dies kann einen alten CPU leicht beschädigen. Dazu, war es recht heiß in den letzten Tagen in Deutschland. Im normalen Fall brauchen weder der CPU noch der CRTC einen Kühlkörper, aber wenn du es vor hast, den CPC öfter für solche Demo's zu benutzen, dann würde ich bei beiden IC's einen Kühlkörper montieren.

Bryce. 

[GUNHED]

Hi Mork,
    super. Und du musstest nicht mal löten dafür!
Manche Demo's belasten dauerhaft ganz bestimmte Bereiche des Silikons im CPU (und im CRTC) und verursachen damit einen "Hotspot". Dies kann einen alten CPU leicht beschädigen. Dazu, war es recht heiß in den letzten Tagen in Deutschland. Im normalen Fall brauchen weder der CPU noch der CRTC einen Kühlkörper, aber wenn du es vor hast, den CPC öfter für solche Demo's zu benutzen, dann würde ich bei beiden IC's einen Kühlkörper montieren.

Bryce. 

Ja, bei modernen PCs mit Intel CPU's und N-Vidia Chipsatz stimmt das sicher. Denn moderne Chips passen sich in vielfältiger Weise an die aktuelle Belastung an.

Beim CPC ist das aber nicht der Fall, denn im CPC laufen alle Chips ständig mit der selben Geschwindigkeit. Es spielt für die Chips auch keine Rolle, ob sie in irgendwelchen Registern eine '0' oder eine '1' speichern.
Beim CPC kann man durch Software sicherlich keine Chips kaputt machen. Auch ist der CPC temperatur-tolerant.

Wie warm wird der CRTC denn? Bitte mal mit anderen CPCs vergleichen und notfalls den Rest des Computers testen. Es könnte sein, dass der Fehler / das Problem weder bei CPU noch CRTC liegt. (Der Spannungsabfall ist hier eher beunruhigend!)

[Mork]

Hi, der CRTC wird so heiß, dass es schon unangenehm ist, den Finger länger drauf zu halten.
Einen anderen CPC zum Vergleich habe ich leider nicht, daher ja meine Frage, ob das normal ist?
Die Spiele-Demo, im Rahmen derer der CPC kaputt ging, war "Thrust".

Ich habe allerdings beim Z80 schon mal beobachtet, dass er im "Ruhemodus" kühl war, im Rahmen einer ausgedehnten For/Next-Schleife aber sehr warm wurde.
Nach Ende der For/Next-Schleife kühlte sich der Z80 dann wieder ab.
Das war aber kein CPC, sondern ein MTX512.

[Bryce]

Hi Mork,
    super. Und du musstest nicht mal löten dafür!
Manche Demo's belasten dauerhaft ganz bestimmte Bereiche des Silikons im CPU (und im CRTC) und verursachen damit einen "Hotspot". Dies kann einen alten CPU leicht beschädigen. Dazu, war es recht heiß in den letzten Tagen in Deutschland. Im normalen Fall brauchen weder der CPU noch der CRTC einen Kühlkörper, aber wenn du es vor hast, den CPC öfter für solche Demo's zu benutzen, dann würde ich bei beiden IC's einen Kühlkörper montieren.

Bryce. 

Ja, bei modernen PCs mit Intel CPU's und N-Vidia Chipsatz stimmt das sicher. Denn moderne Chips passen sich in vielfältiger Weise an die aktuelle Belastung an.

Beim CPC ist das aber nicht der Fall, denn im CPC laufen alle Chips ständig mit der selben Geschwindigkeit. Es spielt für die Chips auch keine Rolle, ob sie in irgendwelchen Registern eine '0' oder eine '1' speichern.
Beim CPC kann man durch Software sicherlich keine Chips kaputt machen. Auch ist der CPC temperatur-tolerant.

Wie warm wird der CRTC denn? Bitte mal mit anderen CPCs vergleichen und notfalls den Rest des Computers testen. Es könnte sein, dass der Fehler / das Problem weder bei CPU noch CRTC liegt. (Der Spannungsabfall ist hier eher beunruhigend!)

Es geht gar nicht um die Geschwindigkeit. Ich spreche von der Dauerbelastung eines bestimmten Bereichs des Z80 Silikons. Im normalen Fall, werden alle Teile des CPUs mehr oder weniger gleichmäßig in anspruch genommen, aber wenn zum Beispiel ein Demo die ganze Zeit nur den ALU oder einen bestimmten Register des CPUs benutzt und nichts anders, wird ein Teil des Silkons heißer als alles anders im IC und dadurch entsteht ein Hotspot. Der Temperaturunterschied kann dadurch das Silikon tatsächlich beschädigen (durch unterschiedliche Expansion des Silikons). Die Taktung ändert sich nicht, sondern die Temperaturen sind nicht mehr gleichmäßig verteilt. Es ist tatsächlich möglich mit Software sowas zu verursachen, auch mit einem Z80. Es gibt sogar (Software) Tests, die wir benutzen um diese Fälle zu erkennen und es wird auch manchmal das Layout geändert um die Hitze besser zu verteilen.

Bryce.

[Prodatron]

Wer mal einen Z80 Die und dessen Abteilungen gesehen hat, kann sich vorstellen, daß Bryce recht hat.

Man müsste mal Dauer-Schleifen laufen lassen bestehend ausschließlich aus entweder...

A.) ADD HL,DE (hohe ALU Last)
B.) EX (SP),HL (hohe Speicherzugriffslast)
C.) ein Mix aus A+B
D.) HALT (nichts)

und dabei Wärme und Verbrauch messen.

[andycadley]

It's not impossible, but I think you'd have to be doing something very, very weird to actually damage a Z80 through running code. Far too much happens as a matter of course for you to make a noticeable difference on a given component part.

[Bryce]

It's not impossible, but I think you'd have to be doing something very, very weird to actually damage a Z80 through running code. Far too much happens as a matter of course for you to make a noticeable difference on a given component part.

Fully correct, but this is exactly what some of the best Demos are doing. They're not doing the normal peripheral tasks like read the keyboard, joystick and load big lumps of data from RAM/Disk etc. They are disabling everything they possibly can and using very tight loops to calculate and shovel data to the screen as fast as possible, which leaves parts of the CPU Die permanently idle, while pushing other parts to their limits. Much like the examples Prodatron gave above.

Without going into to too many details (cos' I can't), we (work) are currently working with a LIDAR / Video recognition processor that would fry itself within seconds if we were to disable certain subroutines and just loop some others. I know, because we accidentally did! And they aren't cheap!

Bryce.

[Mork]

Habe jetzt nach dem CPU-Wechsel nochmal die Spannung gemessen, jetzt kommen 4,88 Volt an.

[Bryce]

Habe jetzt nach dem CPU-Wechsel nochmal die Spannung gemessen, jetzt kommen 4,88 Volt an.

Wo genau hast du die Messung genommen? Vergleiche die Spannung vor und hinter dem Hauptschalter. Wenn es höher ist davor, solltest du die Schalterkontakte reinigen.

Bryce.

[GUNHED]

Wieso sollte die CPU heißer werden, wenn man z.B. die ALU öfters nutzt?
Es ist doch völlig egal ob, da nun Nuller oder Einser durch flitzen.

Wenn sich etwas ändern würde - wenn überhaupt! - dann müsste man den Strom permanent auf "An" schalten, dass sich etwas ändert. Sprich ständig &FF Bytes durch die ALU schicken.

Aber bei den Volt / Ampere Bereichen der Z80 liegt das wohl im esotherischen Bereich. 

Hier würde es mich mal interessieren, ob es darüber Untersuchungen bzw. Artikel gibt. Wohl eher nicht. Die ganze "Silikon wird Abgenutzt" Hypothese gehört meiner Meinung nach auf den 1. April verlegt.

Natürlich weiß ich auch nicht alles, aber wer solche Sachen behauptete, der sollte bitte eine Quelle angeben und nicht einfach so etwas behaupten, weil gerade Sommerloch ist.

[Mork]

Hi, habe die Spannung direkt an der CPU gemessen, um sie direkt mit meiner Messung zuvor vergleichen zu können.
Ich bin davon ausgegangen, dass ein Kurzschluss in einem der Chips für den Spannungsabfall verantwortlich sein könnte.

[GUNHED]

Ja, das macht Sinn. So ein Chip würde dann (testen nach ca. 30 Min.) ziemlich warm bis heiß werden.

[Bryce]

Wieso sollte die CPU heißer werden, wenn man z.B. die ALU öfters nutzt?
Es ist doch völlig egal ob, da nun Nuller oder Einser durch flitzen.

Wenn sich etwas ändern würde - wenn überhaupt! - dann müsste man den Strom permanent auf "An" schalten, dass sich etwas ändert. Sprich ständig &FF Bytes durch die ALU schicken.

Aber bei den Volt / Ampere Bereichen der Z80 liegt das wohl im esotherischen Bereich.

Hier würde es mich mal interessieren, ob es darüber Untersuchungen bzw. Artikel gibt. Wohl eher nicht. Die ganze "Silikon wird Abgenutzt" Hypothese gehört meiner Meinung nach auf den 1. April verlegt.

Natürlich weiß ich auch nicht alles, aber wer solche Sachen behauptete, der sollte bitte eine Quelle angeben und nicht einfach so etwas behaupten, weil gerade Sommerloch ist.

Es geht darum, daß Transistoren beim schalten heiß werden. Im normalen Fall kriegen die Transistoren "Pausen" während andere Teile des CPU's benutzt werden und haben dabei Zeit die Hitze wieder abzugeben und sich abzukühlen. Aber wenn die Pausen fehlen, werden die Transistoren immer heißer und können beschädigt werden.
Man kann es leicht zeigen mit einzeln Transistoren. Lass zwei Transistoren ständig bei einem hohen Frequenz schalten, aber einen kriegt ein Paar Millisekunden Pause pro Sekunde. Der erster wird deutlich heißer. Auch Mathematisch kann man es vergleichen. Mehr Energie geht durch den ersten Transistor Insgesamt und mehr Verlustenergie (Hitze) wird natürlich dadurch produziert.

Bryce.

[GUNHED]

Gibt's dazu Publikationen? Irgendetwas?

[andycadley]

It's about transistors getting hot when switching. Normally, the transistors get "pauses" while other parts of the CPU are in use and have time to release the heat and cool down. But if the pauses are missing, the transistors get hotter and hotter and can get damaged.
You can easily show it with individual transistors. Let two transistors switch constantly at a high frequency, but one gets a few milliseconds of pause per second. The first one will be much hotter. Mathematically, it can also be compared. More energy goes through the first transistor Overall, and more energy loss (heat) is of course produced as a result.

Bryce.

I don't doubt that can happen, it's certainly a consideration in circuit design.

I'm just a lot less convinced you can do it with a Z80. Even if you strung together an infinite number of ADD HL,DE operations, for example, the Z80 would still spend most of its time fetching, decoding and moving data in and out of registers. The designers of the Z80 almost certainly had to consider it during design, of course.

And that's before getting into the notion that demos actually do this sort of thing. Long sequences of PUSH or LDI might be common in demo (and game) code, I'm less convinced other instructions would be. And if they were sufficient to burn out parts of the Z80, you'd see an awful lot of dead Z80s in 8-bit machines.

[Bryce]

Gibt's dazu Publikationen? Irgendetwas?

Keine Ahnung, aber wieso sollte es? Es ist ein völlig normaler Entwicklungsschritt, wenn man ein IC entwickelt. Gibt es Publikationen über solche Arbeitsschritte in deinem Beruf?

Bryce.

Edit: Aber, wer hätte es gedacht: Ja, es gibt tatsächlich Papiere darüber, wie man es am besten machen kann: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167926018305224

[Prodatron]

Gibt's dazu Publikationen? Irgendetwas?

Darüber, daß Transistoren beim ständigen Schalten heiss werden?
Das ist bekannte Physik und einer der Gründe, warum man Chips nicht unendlich takten kann. Sowas fühlt sich sonst am Ende wie ein Kurzschluss an (Zitat Professor Bernd Ulmann, ziemlich cooler Typ übrigens).
Können wir ja in 2 Wochen nochmal drüber palavern

[GUNHED]

Ja, klar. Aber wir reden hier doch noch von der 4 MHz Z80, oder? Ist ja Thema hier. 

[Bryce]

Ja, klar. Aber wir reden hier doch noch von der 4 MHz Z80, oder? Ist ja Thema hier. 

4MHz ist mehr als genug um ein Transistor extrem heiß zu kriegen.

Oder... Eine Frage an dich @GUNHED: Wieso war die Grenze damals 4MHz? Wieso nicht 16MHz oder mehr, wenn 4MHz kein Thema war für den Z80?

Bryce.

[GUNHED]

Ja, klar. Aber wir reden hier doch noch von der 4 MHz Z80, oder? Ist ja Thema hier. 

4MHz ist mehr als genug um ein Transistor extrem heiß zu kriegen.

Oder... Eine Frage an dich @GUNHED: Wieso war die Grenze damals 4MHz? Wieso nicht 16MHz oder mehr, wenn 4MHz kein Thema war für den Z80?

Bryce.

Punkt ist: Bei der Z80 wird nichts heiß. So genug Esotherik für mich. Publikationen gibt's anscheinend nicht. Das Problem des Themas ist gelöst. Viel Spass noch bei diskutieren. 

[Bryce]

Ja, klar. Aber wir reden hier doch noch von der 4 MHz Z80, oder? Ist ja Thema hier. 

4MHz ist mehr als genug um ein Transistor extrem heiß zu kriegen.

Oder... Eine Frage an dich @GUNHED: Wieso war die Grenze damals 4MHz? Wieso nicht 16MHz oder mehr, wenn 4MHz kein Thema war für den Z80?

Bryce.

Punkt ist: Bei der Z80 wird nichts heiß. So genug Esotherik für mich. Publikationen gibt's anscheinend nicht. Das Problem des Themas ist gelöst. Viel Spass noch bei diskutieren. 

Eine Publikation darüber habe ich schon gezeigt: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167926018305224
Offensichtlich willst du es nicht wahrnehmen, da es deine ungebildete Meinung wiederspricht. Ich würde gern sehen wie du reagieren würdest, wenn irgendeine Ahnunglose dein berufliches Fachgebiet mit Halbwissen und "Internetkenntnissen" in Frage stellen würde. Ich denke du würdest genauso über diese Person lachen würdest, wie ich es gerade mache.

Bryce.

[eto]

Darf ich mich mal an einer Interpretation wagen:

Bei 4MHz wird der Z80 nicht heiß. Dennoch kann es bei einer Programmierung, die "sehr untypisches" Verhalten hat dazu kommen, dass kleine Bereiche des Die so intensiv genutzt werden, dass die Temperatur dort nicht schnell genug abgeführt werden kann. Der CPU merkt man das nicht direkt an, da sie insgesamt natürlich nicht heißer wird als sonst. Dennoch kann es (vermutlich in Ausnahmefällen) dazu kommen, dass diese Hotspots, ich sag mal, durchbrennen.

Allerdings wäre das bei einer Spiele-Demo von Thrust jetzt (im Gegensatz zu einer Szene-Demo) eher überraschend, dass dort so Spezialfunktionen Verwenung finden.