東芝リブレットを解剖する

東芝のサブノート、リブレット３０を入手した。
６４０×４８０ドットのＴＦＴ液晶＋４８６ＤＸ４−１００相当（５ｘ８６−１３３らしい）のＣＰＵを搭載している。
Ｂ５或いはＡ５サイズのサブノートもあるが、Ａ５より更に小さい外形寸法が魅力か？さて、ベンチにでもかけてみるか．．電池が新品のうちにね。


電池はリチウムで、１０．６Ｖ，１．２Ａｈだ。
１０．６Ｖだから３セル分と言うことになる。
（リチウム２次電池の公称電圧は３．６Ｖ）電池寸法は小さい。
キーボード手前の部分より小さいのだ。
この電池でフルに使うと．．１時間ほどでバッテリアラームが鳴動する。
さて、消費電流は？外部電源端子から１５Ｖ（規定値）を加えて測定してみた。
なお、１５Ｖでの消費電流だから１０．６Ｖでは更に増えるはずだ（内部はスイッチング電源の様子、電圧を下げれば消費電流は増大した）＊3DBenchはWin95のDOS窓＊メモリは２０ＭＢ実装
フルパワーでＤｉｓｋ アクセス中 ７００ｍＡ ３ＤＢＥＮＣＨ
フルパワー／ＩＤＬＥ ６００ｍＡ ３７．０
ハイパワー／ＩＤＬＥ ６００ｍＡ ３７．０
ミディアム／ＩＤＬＥ ６００ｍＡ ３７．０
ローパワー／ＩＤＬＥ ４８０ｍＡ １３．５
これを見ておかしいと思わないかい？ＣＰＵパワーコントロールが４段階有るのだが、ローパワー以外は変化しないのだ。
これは現在東芝に問い合わせ中（１１／２８）クロック用ＩＣの出力は、２種類有る。
設定周波数の２倍が出力されているのだ。
測定してみると、ＣＰＵクロックとして使用しているのは、その２倍出力の方だがローパワーにすると１倍出力の方に切り替わるのかもしれない。
（確証は持てないが）また、画面の明るさも制御可能なので調べてみた。
なお、ＣＰＵはフルパワー動作だ。
もっとも明るい ６００ｍＡ
次に明るい ５８０ｍＡ
暗い ５５０ｍＡ
もっとも暗い ５４０ｍＡ
ＣＰＵをローパワー にしてもっとも暗い ４００ｍＡ

これを見て分かるように、暗くしても結構電力は消費している。
１５Ｖで６００ｍＡだと、９Ｗの消費電力だ。
ディスクが動いたときは、７００ｍＡだから、１０．５Ｗになりカタログ値の１０Ｗに近い。
これを電池電圧に換算すると、１０Ｗで９４０ｍＡ程になる。
実測すると１０．６Ｖで、９７０ｍＡだった．．計算合わないな．．電源効率のためかな？ちなみに、フルパワーでアイドル状態（つまり、１５Ｖ・６００ｍＡの時）の１０．６Ｖに於ける実測消費電流は、８００ｍＡだ。
１．２Ａ／ｈの電池が１時間でなくなる、実際値とほぼ合致するのだ。
テストは、フルパワー設定にして３DBenchを回しっぱなしにした。
ディスクはもちろんアクセスしていない。
結果は、１時間１７分だった。
リブレットのカタログによると、連続動作時間は２〜３時間とある。
２時間持たせるためには、消費電流を５００ｍＡ程度に押さえなくてはならないだろう。
（電池容量は１０時間放電率．．実際の充電完了時電圧は１２．５Ｖ程有る）１０．６Ｖの５００ｍＡだと、５．３Ｗ，１５Ｖでテストした値に換算すると３５０ｍＡだ。
ＣＰＵのスピードをもっとも落としてＬＣＤのバックライトをもっとも暗くすれば４００ｍＡだから、２時間近く持つかも知れない。
一度もハードディスクをアクセスしない場合に限って．．だ。
しかし上記の通りカタログには、フルパワーで２時間／ローパワーで３時間との記載がある。
一体どう計算するとこうなるのか？これも東芝に聞いてみよう。

ちょっと説明がわかりにくいので、再度。

電池の公称容量は１０．６Ｖで１．２Ａｈだから１２．７２Ｗｈ
フルパワーでディスクが動いていない状態での消費電力は約９Ｗ
１２．７２を９で割ると、１．４３だ。

２時間は持たないよね。

実測すると、１時間１７分でシャットダウンした。

条件は、ディスクアクセス無しでフルパワー運転（3DBENCH回しっぱなし）だ。


ここで私は気がついてしまった！コイツはメモリが２０ＭＢ入っていたのだ！標準の８ＭＢにしてもう一度測定だ。
８ＭＢで消費電流が１５Ｖ時に３５０ｍＡになったら２時間持つことになる。
早速メモリを外してテストだ。
でも．．あれっ？大して変化が無いぞ！１０〜２０ｍＡの変化だ。
メモリをガンガンアクセスするようなアプリだと、当然変化するかも知れないが今回のベンチマークテストでの差は誤差範囲と言うことだ。

東芝から返事が来た（１１／２９）それによると、クロック設定の件はアプリケーション非動作中にＣＰＵにWAITをかけているとのこと。
従って、アプリ動作中のＣＰＵパワーは変わらないそうだ。
（これに何の意味があるのか？）２点目の連続動作時間だが、東芝では特定のアプリで１分間隔でハードディスクにアクセスするテストプログラムを使用しているとのこと。
しかし、Ｆ＆Ｆのテストはディスクアクセスゼロで１時間１７分だ。
東芝のテストよりだいぶ軽いテストでだ。
東芝では上記テスト方法で、２時間以上をマークしているという。
私が聞いたのはダイアル３１００と言う、サポートセンタなのだが技術的なことは社内で確認してから返答するようで時間がかかる。
これは、東芝が使用しているテストプログラムを入手するしかないかな？出してくれないだろうなあ．．一応悪あがきはしてみるけどね。
−−その後mailで問い合わせたが、音沙汰無し。
どうやら無視されているらしい．．

ＡＣアダプタの出力電圧は１５Ｖ，１Ａだ。
車のバッテリで充電できないのか？外部電源端子の電圧を徐々に上げていくと、約１３．５Ｖで充電開始となる。
下げていった場合には１２．５Ｖあたりで充電電流が減少する。
エンジンがかかっている状態の車ならギリギリ可能か？なお、リブレットの電源を入れておかなくても５日で電池はなくなると言う。
１０ｍＡ程のアイドル電流が流れているという事か．．

内部はこんな感じ。
開けるのは簡単だ。
携帯電話やＰＨＳより丈夫なケース。
開け閉めしても傷まない構造だ。

右側はハードディスクドライブ、HDD2114B ／　5V 0.7A の印刷がある。
左側はPCMCIAカードスロット、その手前が電源部だ。
ＣＰＵはPCMCIAカードスロットの裏側。

苦労して開けるとこうなっている。
このフレキを外すのが大変なのだ。
右側の＃みたいな金属部分が見えるデバイスがＣＰＵ，５ｘ８６Ｐ７５ってヤツだ。
１３３ＭＨｚでドライブすればPentium７５ＭＨｚ相当なのだとＡＭＤでは言っている。
ＡＭＤ発表のベンチマークテストによれば、Pentium75よりパフォーマンスは高い。
（ただし、ライトバック動作を行った場合）中央部にドンとあるのがビデオドライバ(CIRRUS LOGIC CL-GD7584-85QC)．．デカい。
左側は内蔵の８ＭＢメモリ(KM416V1000AT-6)とメモリスロットだ。
肝心のチップセットはPCMCIAカードスロットの下に隠れている。
コイツはPentiumのTCPみたいな薄いデバイスだ。
もちろんワンチップ。
しかし、ＰＣってこれだけの部品で出来ちゃうわけ？液晶部はバラしていないが、液晶ドライバやＦＬ点灯用のＤＣ−ＤＣコンバータが入っているくらいだろう。
クロックドライバはＷ４８Ｃ５４Ａだ。
その横に１４．３１８ＭＨｚの水晶も見える。
どこかにＣＰＵを４倍速モードで動作させるジャンパがあるのか？そいつが分かれば、いとも簡単に１３３ＭＨｚ動作だ。

さてリブに使用されているＨＤＤだが、いやあ小さく薄く軽いモノだ。
実は壊れた（らしい）ＨＤＤを入手する機会があったので中身をご覧頂こう。

このドライブ、リブ２０用なのだがBIOSからも認識できなくなったらしい。
さっそくリブ３０に入れてみるが、やはり認識できない。
モータは回っているようなので、インタフェース部分が壊れていると想像できる。
ならば．．とリブ３０用のＨＤＤの制御基板を移植してみた。
結果は．．．ヘッドがカコンと動くだけで．．ダメだった。
容量が違うからファームが違うことは容易に想像できたのだが．．そんな訳で、この２７０ＭＢのＨＤＤはバラされる運命になったわけだ。
バラスのはトルクスネジ７本を外すだけ（うち、１本はシールの下）で簡単。
円盤１枚にヘッドが２個（両側）で、別に特殊な機構があるわけではない。
それでは、ＨＤＤフェチ（どんなフェチだあ？？）のためにスキャナ写真をどうぞ

クロックアップに挑戦する
いよいよクロックアップだ。
Ａｍ５ｘ８６Ｐ７５は４倍速モードがある。
現在が３３ＭＨｚの３倍で動作しているとすれば、それを４倍速モードに変更するだけで１３３ＭＨｚ動作となるわけだ。
さっそくココからデータシートを引き出してくる。
クロック倍率切り替えピンは１１ピンだ。
データシートによると．．「このピンは内部でプルアップされています。
このピンをオープンかＶｃｃに接続すると３倍速動作になります。
４倍速動作を行うときはこのピンをＶｓｓに接続すべし，なお、ピンの状態はリセット時に読み込まれます」と、書いて有る。
さっそくリブレットを開けて、問題の１１ピンを調べる．．．と！Ｖｓｓに落ちているではないか！コイツは元から４倍速動作だったのだ。
でも何で？３３ＭＨｚの３倍にした方がパフォーマンスは上がるだろうに。
思うにリブレット２０から、ハードウエア変更無しにＣＰＵだけ積み替えたって事。
リブレット２０は２５ＭＨｚの３倍速動作だからだ。

そこで、ベースクロックアップに挑戦する。
どうやら、リブレット２０を１００ＭＨｚ動作にするための変更方法がアチコチで紹介されているらしいのだが、今回は自力で挑戦だ。
クロックデバイスはＩＣ　?
廝錚鬘襭鷦劼裡廝苅牽達毅苅舛澄?
残念ながらデータシートは持っていない。
とりあえずいじくり回して、１６ピンをＶｃｃに接続することで３３ＭＨｚ出力が得られる事が判明した。
（ノーマル状態ではGNDに接続されている）ＩＣの１６ピンをパターンから浮かせて、Ｖｃｃのピン（１３ピン）と接続するだけだ。
基板とケースを分離する必要もなく作業できる。
無理に作業すると、ＩＣのピンが折れてしまう。
私はその経験はないがFEXTなどでは良く報告されているぞ。
（折れた足の回りの樹脂を削って線を付けたとかね）電線は、ジュンフロン線（商品名）など熱に強く細い線を使うベシ。
間違っても模型のモータを配線するような「より線」は避けよう。
より線の中の１本でも、隣のピンに接触したら．．．危険だ。
作業に自信のない方はやめておいた方が無難。
壊したら１３３ＭＨｚどころかまったく動作しなくなる。
これだけしつこく書いても、ＩＣのピンを浮かせずにジャンパして電源をショートさせたとか，ＩＣが１５ピンになっちゃったとか．．．有るんだよね。

コレが改造後の図。
何故線が２本かって？１本はライトバック改造のためサ！

上の方でも書いたが、このＩＣには２倍の周波数を出力する端子があってＣＰＵにはコイツが接続されている。
従って、（もしかしたら）６６ＭＨｚ迄出力周波数を上げられるのかも知れない。
もっとも６６ＭＨｚの３倍速でも２００ＭＨｚだから、ＣＰＵが動作するはずはない。
次に低いのは４０ＭＨｚ（だと思われる）から、この３倍速ならＣＰＵは動作する。
もし、ＣＰＵ以外がうまく動けば４倍速の１３３ＭＨｚよりパフォーマンスは高くなるだろう。

クロックアップの結果は以下のようになった。
ＤＯＳモードでの3DBenc
１００ＭＨｚ ４７．６
１３３ＭＨｚ ６２．５
１３３ＭＨｚ ７１．４
ＤＯＳ窓での3DBenc
１００ＭＨｚ ３７．０
１３３ＭＨｚ ５２．６
１３３ＭＨｚ ５８．８
問題の消費電流だが、１５Ｖの値で以下のようになった。
なおメモリは２０ＭＢ実装だ。
１００ＭＨｚ ６００ｍＡ
１３３ＭＨｚ ６４０ｍＡ
約７％程消費電流が増大した。
この７％を多いと見るか？少ないと見るか？消費電力重視の向きには、外部電源接続時のみ１３３ＭＨｚ動作になるように、トランジスタ１石で制御してやればよい。
体感速度はかなり向上する。
ベースクロックが上がったためだろう。
メモリスピードベンチマークは以下のようになっている。
−−１００ＭＨｚEcache Read Time = 94ns/dwor
Ecache Write Time= 83ns/dwor
Memory Read Time = 94ns/dwor
Memory Write Time= 83ns/dwor
１３３ＭＨｚEcache Read Time = 70ns/dwor
Ecache Write Time= 62ns/dwor
Memory Read Time = 70ns/dwor
Memory Write Time= 62ns/dwor
−−以上、ベンチマークプログラムは第三京浜氏作のPFM_177を使用した。
最後に実動作時間だ。
条件は、フルパワーモードでWin95からDOS窓内で3DBenchを回しっぱなしにする方法だ。
１００ＭＨｚ １時間１７分
１３３ＭＨｚ １時間１０分
意外に変わらないものだ。
消費電流の比率からしてもこんなものかな？

１時間フルパワーで3DBench回しっぱなしでも、異常はなかった。
ただし、カードスロットあたり（ＣＰＵが入っている部分）は結構温まっている。
電車の中で、膝に乗せて使っているとその心地よさに居眠りして．．リブレット落としちゃうカモ！？ハードディスク側にさほど熱が伝わっていないようだから、ハードディスク（側）に放熱するような仕組みを考えれば良いかも知れない。
そうそう、ＣＰＵの近くにサーミスタらしきチップを見つけた。
ケース内温度上昇を検知して、保護（クロックダウン？）が働くのかも知れない。
だとすれば、壊れる前に保護してくれるだろう。
（それが保護ってモンだ）

かくしてＦ＆Ｆのリブレット３０は無事にクロックアップを果たせたわけだ。
クロックアップと言っても、規定以上のクロックでドライブしているわけではない。
ＣＰＵの規格内だ。
サブノートだから、電圧上げて−＞でかいヒートシンク付けて−＞ファンで冷やしてクロックアップまでしたくないよね。

放熱を考えておこう．．
１３３ＭＨｚでドライブし、暖かい部屋の中でハードに使っているとサーマルプロテクトが働く場合がある。
コイツが働くと、再起動しない限りクロックは１／２に落ちっぱなしになる。
コレは、ＣＰＵのそばに実装されたサーミスタによって温度検出を行い一定以上の温度が検出されると保護のためにクロックを落とす仕組みだ。
コイツを外してしまう手もあるが！正当改造として？放熱対策を実施した。
キーボードの裏側には薄いアルミ板が使用されている。
このアルミ板に放熱するのだ。
ＣＰＵとアルミ板とのクリアランスは1.1mm〜1.2mm,この厚さの銅板を入れてやればＯＫだ。
その場合に、ＣＰＵに両面テープで貼って有るビニールシートは剥がすことをお忘れなく。
銅板が入手できない場合は、もっと簡単な方法がある（Ｆ＆Ｆもこの方法）１０円玉にシリコングリスを塗布して挟むのだ。
コイツが丁度良い大きさと厚さを持っている。
表面がガタガタで放熱が悪そうだからと言ってヤスリで削ったりしてはいけない。
お金を加工すると重ーい罪になる。
オリジナル？の１０円玉でもそこそこ放熱出来るゾ！ただし、この放熱を行うとキーボードが暖かくなるが．．放熱されている証拠ってモンだ。
１０円玉がもったいないからと言って、５円玉で済ましてはいけない。
真鍮は熱伝導率が悪いからだ。
やるなら１円玉にした方がよい。
また、シリコングリス（シリコングリスと酸化チタンが混ざった、放熱用グリス）より、シリコンオイルに銅粉を混ぜたモノの方が、熱伝導性は高い。
金属銅粉が入手できるならこちらの方が良いだろう。

１０円玉はこの通り．．．

最後に（重要）
このページを参考に改造を行うことは自由ですが、改造したためあるいはその工程上
であなたの大切なリブレットに何らかの異常が発生したとしても、私には何の補償も
手助けも出来ません。

高性能化と引き替えに多少の危険が有ることをご承知おきください。

このページではリブレットの改造を推奨しているわけではありませんし、２５ＭＨｚ
の４倍速動作でパフォーマンスが上がらない設計をしたエンジニアを責めているわけ
でもありません。