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古董級(jí)德州儀器圖形計(jì)算器拆解:竟然還能超頻

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發(fā)表于 2023-2-7 13:47:14 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
本帖最后由 xbq1013 于 2023-2-7 13:50 編輯
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最近入手了一臺(tái)二手的 德州儀器 TI-92 Plus 圖形計(jì)算器,這是臺(tái)古董級(jí)的產(chǎn)品了,最初發(fā)布于上個(gè)世紀(jì)末(1999年),現(xiàn)在可以算是德州儀器的經(jīng)典之作了。雖然手上已經(jīng)有一臺(tái)同樣是德州儀器出品的圖形計(jì)算器 TI-Nspire CX CAS,但是個(gè)人還是比較偏愛(ài)經(jīng)典手持設(shè)備慣用的 QWERTY 全鍵盤(pán)(經(jīng)典設(shè)備的個(gè)人收藏意義大于實(shí)用價(jià)值)。
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本來(lái)想入臺(tái) TI Voyage 200(它是 TI-92 Plus 的后續(xù)升級(jí)版本,除了 Flash ROM 是 TI-92 Plus 的三倍以及 CAS 系統(tǒng)版本高一點(diǎn)之外,其它軟硬件參數(shù)與 TI-92 Plus 基本一致),但是目前已經(jīng)很難買(mǎi)到好成色的 Voyage 200 機(jī)器了,即使有也是數(shù)百元到上千元的高價(jià);所以退而其次入手了一臺(tái)成色不錯(cuò)的 TI-92 Plus(閑魚(yú)上花了200元入手),去年壇友在交易區(qū)也有批量出售,盡管兩年前我就在 Google Play 上付費(fèi)購(gòu)買(mǎi)了安卓版的 TI 圖形計(jì)算器模擬器,可以完整模擬運(yùn)行這款圖形計(jì)算器的系統(tǒng),但是畢竟是模擬器,虛擬屏幕按鍵的手感是無(wú)法與實(shí)體計(jì)算器的按鍵相比的。
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6 Q3 G9 p5 b) V3 x' g下面先上一些這款圖形計(jì)算器的外觀整體和局部照片:! R" m/ r) o# A* b: p- k/ N
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下面講一下為何要超頻以及實(shí)現(xiàn)的方法:" t6 ^& W- l/ O  {) k& I

5 p8 T% ?+ T0 r: n9 F根據(jù)相關(guān)資料(德州儀器官方以及相關(guān)技術(shù)論壇技術(shù)資料),TI-92 Plus 這款圖形計(jì)算器所采用的 CPU 是摩托羅拉(Motorola)的 68K系列 MC68SEC000,主頻是12MHz(也有資料說(shuō)是 10MHz)。毫無(wú)疑問(wèn),這個(gè)主頻從目前的角度來(lái)看確實(shí)是太低了(現(xiàn)在很多便宜的單片機(jī)的主頻都有10多MHz了),而且這款計(jì)算器在實(shí)際操作使用中也確實(shí)在執(zhí)行某些復(fù)雜運(yùn)算時(shí)需要等待若干秒甚至更多的時(shí)間。
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在網(wǎng)上 Google 搜索了下,發(fā)現(xiàn)國(guó)外早已有技術(shù)達(dá)人發(fā)現(xiàn)了給這款圖形計(jì)算器的CPU超頻的方法。仔細(xì)看了下資料其實(shí)說(shuō)的是 TI-92 和 TI-92 II 的超頻方法,原文是英文,主要方法就是將 TI-92 的 PCB 電路板上的貼片電容 C11(參數(shù)據(jù)說(shuō)是 47pF)焊下來(lái),換上一個(gè)參數(shù)為 8pF 的貼片電容(如果更換此電容后計(jì)算器開(kāi)不了機(jī)或者開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)顯示亂碼,則可以將此電容換成 10pF 再試);文中推薦的一個(gè)方案是在原來(lái)的 47pF 電容上再串聯(lián)上一個(gè)可切換的開(kāi)關(guān)和一個(gè)10pF的電容(總電容等效8pF),這樣需要超頻時(shí)可以通過(guò)開(kāi)關(guān)切換到超頻檔(因?yàn)槌l后會(huì)比較費(fèi)電,而且游戲程序在超頻后會(huì)運(yùn)行的很快,所以當(dāng)玩游戲或者想要省電時(shí)可以用開(kāi)關(guān)切換到普通檔上)。
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據(jù)文中所述,這個(gè)方法可以將 TI-92 (以及 TI-92 II)的 CPU 的工作頻率提高到原先的默認(rèn)主頻(10MHz 或 12MHz)的近一倍(18-20MHz)左右。, d# t0 I( C: l$ L

7 Z2 {+ C. z  D1 I$ |- ^* P5 H& V雖然文中也附帶說(shuō)這個(gè)方法同樣可以適用于 TI-92 Plus,然而,實(shí)際上 TI-92 Plus 的 PCB 電路板布局是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的,布局與 Voyage 200 更為接近,與 TI-92 有明顯差異。但是超頻的原理還是一樣的。對(duì)于 TI-92 Plus,想要實(shí)現(xiàn)超頻,需要更改的電容實(shí)際上是 C9。
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  {4 D- Q0 o1 u* T/ b: V另一個(gè)網(wǎng)站的技術(shù)資料指明了適用于 TI-92 Plus 的正確超頻方法,此文中嘗試將 C9 電容參數(shù)替換為10pF(兩個(gè)20pF電容串聯(lián)后的等效值),但是系統(tǒng)啟動(dòng)出現(xiàn)了錯(cuò)誤,于是僅換上一個(gè)20pF的電容,成功實(shí)現(xiàn)了超頻。根據(jù)此文,我嘗試在 TI-92 Plus 計(jì)算器上實(shí)現(xiàn)了超頻,具體方法如下。; B3 w# \, y/ K
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首先是拆下計(jì)算器后蓋,取下電池(CR2032 備份電池和 4節(jié)五號(hào)主供電電池)。) @! v) N) ]4 m5 c! }: x
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然后是用合適的螺絲刀卸下后背的所有螺絲,取下后殼,這樣就可以看到里面的整個(gè) PCB 電路板了。
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可以看到整塊PCB表面覆蓋了一塊屏蔽層,揭下此屏蔽層就可以看到PCB上的電路和元器件了。
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上圖中 PCB 中央?yún)^(qū)域用小紅圓圈標(biāo)記圈起來(lái)的那個(gè)元件就是這次改造將要替換的貼片電容 C9。! g) E$ j3 a8 R* u/ M2 p
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下面是局部圖示,中間用圓圈標(biāo)記的是 C9。, c# Q% B. T; m: K9 \$ P

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用電烙鐵將 C9 焊下來(lái),用萬(wàn)用表測(cè)量了下,這個(gè) C9 的參數(shù)是 16pF(并不是之前看的資料中所說(shuō)的 47pF)。于是嘗試換個(gè) 10pF 的電容焊上去,結(jié)果計(jì)算器開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)無(wú)法正常工作(出現(xiàn)顯示亂碼),估計(jì)是超頻后 CPU 速度過(guò)快。: R" ^: v) V/ X- O! n+ X  J, _9 i
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于是又換成一個(gè) 15pF 的貼片電容換上去(手上沒(méi)有 0603 尺寸的合適參數(shù)的貼片電容,于是就找了個(gè) 0805 尺寸的替代,只是體積稍大一點(diǎn)而已)。這次計(jì)算器就可以正常開(kāi)機(jī)工作了,而且操作反應(yīng)速度明顯快了些,執(zhí)行復(fù)雜運(yùn)算所消耗的時(shí)間也明顯縮短了,超頻成功。因?yàn)榛旧喜淮蛩隳盟嬗螒?,所以就不增加切換開(kāi)關(guān)了,直接焊?jìng)€(gè) 15pF 的電容就搞定了,雖然比原電容只少了1pF,但是效果很明顯,速度明顯快了。
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下面是用于更換的貼片電容(15pF)以及焊上去的效果:; ~9 l# ~+ M4 u$ q( Z! f
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接上樓,超頻成功后,繼續(xù)發(fā)些拆機(jī)圖如下:& R" h4 J& {' `" ^+ X( W3 K
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下面是 TI-92 Plus 圖形計(jì)算器 PCB 局部圖:/ D- {' H0 @/ G$ \" P1 d% j

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下面是這次超頻所用到的主要工具(萬(wàn)用表忘記拍照了,用的是優(yōu)利德 UT61E):( }, b$ ~. }3 N2 ~
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完成后,重新組裝好,外觀完好如初:  m, S& ]; V; Q% L) D. C* k: E+ ~
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嘗試計(jì)算一個(gè)“250!”(即:250的階乘,輸入“!”的方法見(jiàn)下面的第2樓中的第一幅截圖),沒(méi)超頻之前需要7秒完成顯示結(jié)果,超頻后只需要4秒鐘即可完成顯示結(jié)果,明顯運(yùn)算速度快了。
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再安裝個(gè)超級(jí)瑪麗(Super Mario)68K版移植游戲試試,游戲中的物體移動(dòng)速度也明顯加快了,如果熟練的話玩通關(guān)還是可以的。& B3 {; p7 V& p, O, J5 `

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如果有壇友對(duì)此圖形計(jì)算器感興趣的話,可以嘗試在你的安卓手機(jī)上安裝一個(gè)模擬器體驗(yàn)一下(需要另行去德州儀器官方網(wǎng)站免費(fèi)下載計(jì)算器的 ROM 文件):Graph 89 1.1.3c (可以模擬 TI-89、TI-89 鈦、TI-92、TI-92 Plus 以及 Voyage 200)或者 Calc 92+ 1.0.15 (只能模擬 TI-92 和 TI-92 Plus)。
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德州儀器常用圖形計(jì)算器 ROM (包含 Voyage 200、TI-92 Plus 等型號(hào)的圖形計(jì)算器系統(tǒng)固件) 建議大家在模擬器中首選安裝 Voyage 200 的 ROM 文件,因?yàn)?Voyage 200 的內(nèi)置 Flash 閃存空間比 TI-92 Plus 多1MB左右,所以可以安裝更多的應(yīng)用程序以實(shí)現(xiàn)更多的功能。2 w5 I9 ?1 v8 V8 `2 E

; L0 Q# `6 q- I4 o德州儀器 TI-92 Plus 圖形計(jì)算器官方中文使用說(shuō)明書(shū)(PDF格式文檔)其它型號(hào)圖形計(jì)算器的使用說(shuō)明書(shū)請(qǐng)自行訪問(wèn)德州儀器官方網(wǎng)站下載。模擬器運(yùn)行截圖:注意:TI-92 系列(包括 TI-92、TI-92 Plus、Voyage 200 等型號(hào))圖形計(jì)算器的屏幕不是觸控屏,所以計(jì)算器屏幕中的菜單選項(xiàng)操作是通過(guò)計(jì)算器的右上角的實(shí)體方向鍵上下左右移動(dòng)光標(biāo)實(shí)現(xiàn)的。另外,模擬器采用的是德州儀器實(shí)際發(fā)行的圖形計(jì)算器的官方 ROM 文件(計(jì)算器系統(tǒng)固件),所以模擬器中仿真的計(jì)算器的所有計(jì)算和操作以及設(shè)置功能與實(shí)體計(jì)算器是完全一致的(除了與電腦同步文件不能用,但可以通過(guò)模擬器菜單安裝文件到計(jì)算器中)。安卓手機(jī)上運(yùn)行 Graph 89 模擬器仿真 TI-92 Plus 圖形計(jì)算器的截圖:# i2 T, h3 v$ q+ u1 b: a/ q1 z9 w

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安卓手機(jī)上運(yùn)行 Graph 89 模擬器仿真 Voyage 200 圖形計(jì)算器的截圖:
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實(shí)體計(jì)算器以及手機(jī)上運(yùn)行模擬器的照片(TI-92 Plus 實(shí)體計(jì)算器和在安卓手機(jī)上的 Graph 89 模擬器中仿真 Voyage 200 和 TI-89 鈦的效果圖,以及 TI-92 Plus 與 Nspire CX CAS 實(shí)體機(jī)合照):
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發(fā)表于 2023-2-7 15:16:31 | 只看該作者
太專(zhuān)業(yè)了,這玩意看不懂,只是玩游戲的話我明白
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發(fā)表于 2023-2-7 16:37:10 | 只看該作者
啥游戲機(jī)長(zhǎng)這樣

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