Reverse Engineering a reference Voodoo 2 PCB

  • For many years the SST1 and SST2 architecture has intrigued me, especially because it is so weird compared to all the other contemporary graphics system architectures (single chip 2D/3D).
    That is why I have decided to sand down the pcb of a (COMPLETELY BROKEN) voodoo 2, below is a snapshot of the (only) inner layer signal path, all other inner layers are planes. I scanned all layers at a decent resolution with a flatbed scanner.

    [Blockierte Grafik: http://i.imgur.com/uGdD0KM.jpg]

    The goal is to create a complete schematic of the entire pcb to understand more about how the voodoo 2 works, and find out what is possible concerning memory upgrades. If people are interested I will update this thread with some information when I find out more.

    Update 16/7:
    I have traced all of the address pins (red) from the ram chips to a Bruce IC(TMU) , as you can see there are 36 pins which adds up to 4MB addressable memory space. So if Chuck supports 8MB memory it is very likely that four of the cream colored pins (they go to ground) are unused address pins. The other option would be four way interleaving which is pretty unlikely.
    Explanation: 9 address pins per memory ic means: 2^9 * 2^9 * 16bit = 524288Kbyte there are 36 address pins and two memory banks (two different RAS lines), so this adds up to 512Kbyte * 4 *2 = 4Mbyte. So for 8MB addressable memory 40 pins are required!

    [Blockierte Grafik: http://i.imgur.com/ThQHKXI.jpg]

    If I seem to be wrong somewhere please correct me!

    Update 1/8/16:
    Part List finished. Certain values can differ among cards, the difference is not significant 120nF instead of 100nF. They are simply bypass capacitors for the supply pins.

    Update 4/8/16:
    Found out I decapped the Chuck chip back in the day (the sanding method) just to have a look. The die size is about 50mm2, and I found 66 bond wires on each side. Hopefully the chip is not damaged too much to still make a die shot out of it. Will have to try to x-ray 'enclosed' Bruce and Chuck chips to find out more about the bond wires.

    Main 3Dfx rig: Athlon 64 4000+; MSI K8N Neo2; 1.5GB DDR 400Mhz; Geforce FX 5900XT; 2x Skywell Magic 3D II Plus 12MB (both all 110mhz EDO) :spitze: ; Win98SE

    8 Mal editiert, zuletzt von 3Dfx-tweaker (4. August 2016 um 11:50)

  • I think it's a good idea.

    And when it's not possible, to build a Voodoo2 on his own, then we know the connections on the layer,
    which is already very interesting.
    How the engineers did the connections? Did they good work or not, are there better options to layer the connections.


    Auf Deutsch (eventuell besser verständlich)

    Ich halte das ganze für eine gute Idee.

    Selbst wenn es nicht möglich sein sollte, sich selber eine Voodoo 2 zu bauen, dann kennen wir
    wenigstens die Verbindungen, die sind auch schon sehr interessant.
    Wie haben die Ingenieure damals die Bauteile verbunden? Welche Wege sind sie gegangen, hätte man das auch
    anders machen können... Etc etc.

    IBM ThinkpadX31 der kleine Pinguin für unterwegs
    2x AMD Opteron 246 (ehm. 244er) 4 GB RAM, Tyan K8W Tiger eine "Troye" Linux Workstation für den Power-User,Debian, 7 3.2.0-4 amd64
    Thinkpad 760ED, Win 3.11 für Unterwegs.
    achja: GA-7IXE4 Sockel A Board, Voodoo 5 5500. Die LAN Schlampe, eines Tages bekommt sie anständiges Zuhause.
    Gigabyte-G5AA, Matrox G450DualHead, AMD K6-2, Terratec EWS64XL (64MB RAM) - Keyboard MIDI Workstation

    Nur ein Klassiker ist'n Klassiker. 3dfx und BMW

  • Ich habs ja damals schonmal irgendwo gesagt, man müsste per Crowdfunding was startet um zb. VSA100/101 neu auflegen zu lassen aber nicht mit 250nm sondern was aktuelleres dann eventuell das Speicherinterface entkoppeln oder DDR statt SD oder ändern...
    Somit könnte man zumindest rein theoretisch eventuell auch eine V5 neubauen den Chipi mit vielleicht wegen deutlich kleinerer fertigung mit 1000MHz statt ~166MHz befeuern, mehr RAM verbauen min 128MB oder gar 256MB auch mehr Takt!
    Aber so das es Treiberkompatibel bleibt obwohl der Quellcode ja entschlüsselt ist und hätte spaß vom feinsten mit solchen Neu aufgelegten Karten. :spitze:

    In China wäre sowas alles denkbar und möglich wenn die Finanzierung zustande kommt, wie es dann zwar wegen Copyright und Lizensen und Patenten aussieht ist eine andere frage bzw. was der Inhaber NVIDIA dazu sagen würde, oder Ihn beteiligen?

    Träumen wird ja noch erlaubt sein... Retro-Vintage neu auflegen ist ja mittlerweile Mode und beliebt warum sollte das also nicht machbar sein.

    Gruß :spitze:

    Einmal editiert, zuletzt von Deletet (17. Juli 2016 um 14:17)

  • Ich habs ja damals schonmal irgendwo gesagt, man müsste per Crowdfunding was startet um zb. VSA100/101 neu auflegen zu lassen aber nicht mit 250nm sondern was aktuelleres dann eventuell das Speicherinterface entkoppeln oder DDR statt SD oder ändern...
    Somit könnte man zumindest rein theoretisch eventuell auch eine V5 neubauen den Chipi mit vielleicht wegen deutlich kleinerer fertigung mit 1000MHz statt ~166MHz befeuern, mehr RAM verbauen min 128MB oder gar 256MB auch mehr Takt!
    Aber so das es Treiberkompatibel bleibt obwohl der Quellcode ja entschlüsselt ist und hätte spaß vom feinsten mit solchen Neu aufgelegten Karten. :spitze:

    In China wäre sowas alles denkbar und möglich wenn die Finanzierung zustande kommt, wie es dann zwar wegen Copyright und Lizensen und Patenten aussieht ist eine andere frage bzw. was der Inhaber NVIDIA dazu sagen würde, oder Ihn beteiligen?

    Träumen wird ja noch erlaubt sein... Retro-Vintage neu auflegen ist ja mittlerweile Mode und beliebt warum sollte das also nicht machbar sein.

    Gruß :spitze:

    Das wurde ja auch schon damals diskutiert und nVidias Antwort haben wir auch schon bekommen.
    Ein klares "Nein" war das... :S

    Und auch wenn man Crowdfunded, sollte man geltendes Recht respektieren.
    Sonst denke ich bekommt man es mit Anwälten zu tun.

    Hier meine Quelle:

    also solange NVidia die Rechte hat wird das nix, da hatte ich auch schon mal gefragt und sogar eine Antwort bekommen.

    --------------------------------------------------------------------------
    Unfortunately, here is the answer I got from our head legal guy:
    >> Yes we would be upset. We cannot allow limited use of 3dfx tech etc and
    keep our rights as well.

    If you have further questions here is a contact in the legal dept:
    xxxxxxxx@nvidia.com (Kimberly xxxxxxxx <xxxxxxxx@nvidia.com>)
    --------------------------------------------------------------------------

    Etwas aus dem Kontext gerissen, aber soweit alles wissenswerte dabei. Also wenn es jemals einen Nachbau geben sollte, müsste man das unter der Hand machen. Ich denke NVidia fakelt da sicher nicht lang herum wenn man die hintergehen möchte...

    Die korrekte e-mailadresse gibts bei Bedarf per PN

    2 Mal editiert, zuletzt von Kaitou (17. Juli 2016 um 15:58)

  • Dann halt die frage wie lange sind die rechte bei so mittlerweile Uralt Technik geltend im bezug auf Nachbau mit Optimierung, ist es da wie bei Büchern mit 80 Jahren oder so? Oder NV selber würde sich an dem Spaß Nostalgisch halt beteiligen...

  • Ich dachte es wäre 20 jahr für Technologie, und die SST1 und SST2 patenten sind uralt. NV könte an dem Spaß ohne viel Risico mitmachen, durch uns bloß die Schematics zu geben die sind nicht patentiert.
    Habe gerade mal gesucht und dieses Patent is relevant:
    Texture compositing apparatus and method
    System and method for level of detail dithering
    Und diese Patenten sind fast abgelaufen!

    Main 3Dfx rig: Athlon 64 4000+; MSI K8N Neo2; 1.5GB DDR 400Mhz; Geforce FX 5900XT; 2x Skywell Magic 3D II Plus 12MB (both all 110mhz EDO) :spitze: ; Win98SE

    Einmal editiert, zuletzt von 3Dfx-tweaker (17. Juli 2016 um 17:08)

  • Mit dem Kauf einer Karte hat man immer die Möglichkeit, das Gerät nachzubauen, legal oder nicht. Kaufe ich eine Grafikkarte, so liegt die Leiterplatte und somit der Schaltplan mir vor. Setze ich mich jetzt hin und klingel die Kontakte einzeln durch, so kann ich Stück für Stück der Schaltplan rekonstruieren und prinzipiell auch den Chip nachbauen. Der Chip wird vielleicht nicht so wie das Original, aber bei RE kommt immer etwas anderes heraus, was dem Original in seiner Funktion sehr ähnlich oder gar überlegen ist (z.B. Samba für SMBFS).
    So lange ich das privat mache, können mir Patente und Rechte am Arsch vorbeigehen. Ich darf mein daraus erzeugtes Produkt jedoch weder öffentlich bewerben noch verkaufen.

    "Du bist und bleibst a Mensch und du kannst eben net deine menschlichkeit überwinden."

    Dennis_50300

  • Mit dem Kauf einer Karte hat man immer die Möglichkeit, das Gerät nachzubauen, legal oder nicht. Kaufe ich eine Grafikkarte, so liegt die Leiterplatte und somit der Schaltplan mir vor. Setze ich mich jetzt hin und klingel die Kontakte einzeln durch, so kann ich Stück für Stück der Schaltplan rekonstruieren und prinzipiell auch den Chip nachbauen. Der Chip wird vielleicht nicht so wie das Original, aber bei RE kommt immer etwas anderes heraus, was dem Original in seiner Funktion sehr ähnlich oder gar überlegen ist (z.B. Samba für SMBFS).
    So lange ich das privat mache, können mir Patente und Rechte am Arsch vorbeigehen. Ich darf mein daraus erzeugtes Produkt jedoch weder öffentlich bewerben noch verkaufen.

    Gibts hier im Forum Chipentwickler? Alleine ist man da ja für Ewigkeit dabei beim basteln...

  • Oder NV selber würde sich an dem Spaß Nostalgisch halt beteiligen...

    Das halte ich doch für sehr unwahrscheinlich, wenn man sich die belegte Rüpelhaftigkeit dieses Konzerns anschaut:

    Zitat von https://de.wikipedia.org/wiki/Nvidia#Gr.C3.B6.C3.9Fere_.C3.9Cbernahmen

    Am 15. Dezember 2000 übernahm Nvidia seinen bis dahin größten Konkurrenten im Grafikchip-Markt, den Chip-Designer und Grafikkarten-Fertiger 3dfx zum Preis von ungefähr 120 Millionen US-$[8] und ist seitdem Marktführer in diesem Segment. Außer der Übernahme von Patenten und einigen Mitarbeitern nutzte Nvidia die Übernahme lediglich, um einen Konkurrenten zu beseitigen. Sämtliche Produktlinien von 3dfx wurden umgehend eingestellt.

  • Wenn NV einen Vorteil sieht (gutes Image) werden sie es evtl. machen. Wenn sie dahingehend eher Probleme befürchten werden sie es nicht tun.

    Das Aufkaufen der Konkurrenz ist ein normales Mittel. Belegte Rüpelhaftigkeit ist übrigens meine Wortkombination des Tages.

  • Vielleicht wäre es möglich ein alter 3dfx engineer zu kontaktieren. Aber an die erste Architektur von 3dfx haben nicht vielen gearbeitet, da muss man wirklich die gründer wie Gary Tarolli oder Scott Sellers fragen (er war verantwörtlich für die Memory Controller). Aber ein schematic müsste man auch von Hersteller wie Diamond, Creative, STB etc. bekommen können.

    Main 3Dfx rig: Athlon 64 4000+; MSI K8N Neo2; 1.5GB DDR 400Mhz; Geforce FX 5900XT; 2x Skywell Magic 3D II Plus 12MB (both all 110mhz EDO) :spitze: ; Win98SE

  • Es ist jetzt etwas von mir herum gesponnen aber man könnte ja auch eine 3dfx Box entwickeln welche so groß wäre wie eine Brotdose. Dazu packt man 30 alte Spiele und das Ding muss mit aktuellen Ausgabegeräte kompatibel sein. So wie es jetzt auch Nintendo macht mit dem NES Classic Mini.
    Wäre die Nachfrage so groß wie bei dem NES würde es sich vielleicht für NVIDIA lohnen. Wichtig ist natürlich das die Entwicklung und die Produktion nicht viel kosten darf.

    Aber das ganze ist natürlich "Spinnerei" und sehr sehr unwahrscheinlich, würde ich aber eher als möglich einschätzen als eine V2 neu auf den Markt zubringen.

    Die Pixel beschleunigt, die Kanten gefixt, lang leben die Karten von 3dfx! :spitze:

  • Wie üblich vermutlich nicht so viel :rolleyes:

    Was aber durchaus im Bereich des Möglichen liegen sollte ist das Layout neu zu entwerfen auf Multi Layer zu gehen und die Karte dann gleich mit der Max Menge an Ram zu bestücken. Von all den Fantasien hier, ist das glaub ich noch das realistischste. Und es lässt sich auch ohne die Mitarbeit von NVidia ralisieren. GPU für V2 sind ja auch noch zu bekommen ;)

    Das nachfertigen von Chips, (von den Rechten mal abgesehen) liegt Finanziell sicher in einem Bereich der unerreichbar ist.

  • Das ist auch mein Plan, zuerst ein Schaltplan. Und danach ein neue Layout entwerfen mit neue Features. Das einzige was man machen könte mit den Chips ist Decapping für mehr Information über einzelnen Pins, aber das ist etwas das jemand anders machen muss. Ich bin ja bloss ein control engineer!

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  • S2 Sedan, Der V2 Layout is viel einfacher, schau dir nur die tracks von ein V5 6000 an die Hinterseite an. Und es sind momentan ungefähr 250 teilen. Mit ein pick and place Machine ist das ganze kein problem (da habe ich jetzt zwei optionen laufen). Aber ich weiss das alles ganz viel kosten kann und nicht einfach is!!
    Und die V2 unterstützt auch noch 3 TMU Chips (wie zum beispiel den Primary Image Barracuda), aber das hat auch ein Software nachteil natürlich.......

    Main 3Dfx rig: Athlon 64 4000+; MSI K8N Neo2; 1.5GB DDR 400Mhz; Geforce FX 5900XT; 2x Skywell Magic 3D II Plus 12MB (both all 110mhz EDO) :spitze: ; Win98SE

  • Wie sieht es überhaupt mit Treiberentwicklungen aus? Der letzte ist ja der sfft 1.9er von 2011 für V4/5 Karten unter 2000/XP. Da wird wohl nix mehr weiter entwickelt?