Erste Gehversuche mit dem MiST-Board

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Aug 162015
 

Im April hatte ich nebenan im RISC OS-Blog kurz über das MiST-Board berichtet, und zwar anlässlich des ersten Archimedes-Cores.

Wer nach „Core“, „MiST“ und „Archimedes“ nur Bahnhof versteht, hier die Schnellbleiche. Das MiST-Board ist im Prinzip ein kleiner Computer. Kernstück ist aber nicht eine gewöhnliche CPU, sondern ein FPGA. Also ein frei reprogrammierbarer Logikbaustein. Hier kommt dann die Begrifflichkeit des „Cores“ ins Spiel. Ein solcher „Core“ konfiguriert den FPGA. Und im Falle des MiST emuliert (oder besser simuliert) der FPGA dann einen kompletten Rechner der 80er oder frühen 90er.

Das Mastermind hinter dem MiST, Till Harbaum, kommt aus der Atari ST-Szene und hatte ursprünglich das Ziel, auf dem MiST einen Commodore Amiga („Mi“, als Ablösung für das Minimig) und einen Atari ST („ST“) nachzubilden. Wer die Historie nachlesen will, fange bei diesem Thread im Atari-Forum an. Dieses Ziel ist inzwischen weit übererfüllt. Der ST-Core kann inzwischen auch einen deutlich schnelleren STE nachbilden, der Amiga-Core hat inzwischen auch die Geschmacksrichtung AGA drauf. Und es sind zig Cores dazugekommen: Arcade-Automaten wie Pacman, Space Invaders und Moon Patrol, 8bit-Heimcomputer wie Schneider/Amstrad CPC, Commodore 64, Atari XL, MSX und Sinclair ZX Spectrum, frühe Spielkonsolen wie Atari VCS 2600 und CBS ColecoVision ebenso wie ihre etwas moderneren Nachfahren Nintendo Entertainment System, Sega Master System und NEC PC-Engine (auch als TurboGrafx bekannt).

Nun können heutige PCs mit Leichtigkeit ebenso diese kompletten Rechner und Spielkonsolen emulieren. VICE, Hatari, UAE, ArcEm, WinAPE, MAME, DosBox – die Liste ist endlos. Warum also nicht auf diese zurückgreifen? Ich würde nicht empfehlen, diese Frage im falschen Forum aufzuwerfen – die Fronten stehen sich unversöhnlich gegenüber. Die FPGA-Front reklamiert für sich, das echte Retro-Feeling bereitzustellen – ohne künstlich konvertierte Framerates, ohne Lags bei Tastatur und Joystick, ohne ewig Windows oder Linux booten zu müssen, und das alles in einer kleinen Box, die man auch mal zum Kumpel mitnehmen kann.

200€ sind aufgerufen für ein MiST-Board, käuflich zu erwerben z.B. bei Lotharek in Polen oder beim DragonBox Shop in Deutschland. Konkurrenz gibt es momentan eigentlich immer noch keine – FPGAArcade ist in den Startlöchern, aber das auch schon seit Jahren. Andere Projekte sind sehr speziell, wie z.B. das Suska-Board, das sich ganz der Atari ST-Welt verschrieben hat.

Nun habe ich – untypisch für mich, aber der Titel verrät es schon – das MiST-Board nicht nur gekauft, sondern tatsächlich auch in Betrieb genommen. Man sollte sich nix vormachen: das MiST-Board ist zwar durchaus professionell gefertigt und steckt in einem stabilen Metallgehäuse, aber der Feinschliff einer kommerziellen Ready-to-run-Lösung wird logischerweise nicht erreicht. Ein paar Hürden will ich nennen.

Zunächst sollte man die Firmware aktualisieren auf die neueste Version – oft sind neue Versionen von Cores zwingend auf Features neuer Firmware angewiesen, und wenn man nicht aufpasst, bekommt man merkwürdige bis verwirrende Fehlersituationen. Gott sei Dank ist der Upgrade einfach – SD-Karte (muss FAT-formatiert sein!) mit der neuesten firmware.upg-Datei bestücken und übers OSD updaten. Woher man die Firmware bekommt? Das MiST-Projekt wird auf Google Code gehostet, Firmware liegt frisch im SVN.

Klingt einfach? Nicht ganz, denn das OSD (erreichbar über den mittleren Taster) gibt es nur, wenn ein Core erfolgreich geladen wird. Man braucht also immer ein gültiges core.rbf auf der SD-Karte. Ich empfehle einen Atari-ST-Core. Mein MiST wurde mit einer Firmware-Version von April ausgeliefert, passend sind also ST-Cores ab Revision 1017.

Ein Stolperstein kann auch die verwendete SD-Karte sein. Eine SanDisk Ultra 2 GB aus meinem Bestand zeitigte merkwürdige Effekte, eine Transcend microSD 32 GB funktioniert völlig problemlos.

Kompliziert ist das Zusammenspiel mit moderner Hardware, namentlich dem Bildschirm. Das MiST-Board ist mit einem VGA-Ausgang ausgestattet. Also eher old-school. Aber lange nicht so old-school wie der simulierte Hardware. Und hier beginnen die Probleme. Seit die Welt moderne LCDs nutzt, wird dem analogen Videoeingang wenig Aufmerksamkeit gewidmet. Und so kommt es, dass die unterstützten Bildschirmmodi immer enger definiert werden. Oft werden von modernen Monitoren und Fernsehern nur noch die VESA-Modi unterstützt, und das stürzt uns Europäer in Sachen MiST in die Krise: ein europäischer Heimcomputer muss selbstverständlich 50Hz Bildwiederholfrequenz ausgeben, egal ob C64, Schneider CPC oder Amiga. Immerhin hat das MiST-Board einen Scandoubler mit an Bord, so dass nicht noch zusätzlich die 15kHz-Zeilenfrequenz-Krise über uns hereinbricht. Für echte Old-Schooler mit NEC MultiSync 3D oder ähnlich altgedienter Hardware kann man den Scandoubler per ini-Datei auch deaktivieren.

Erstes Ergebnis: mein Monitor (der eigentlich ein Fernseher ist – ein LG 22″er) mag nur mit den Arcade-Cores und dem Atari ST-Core zusammenspielen. Meine guten alten CRTs (der angesprochene NEC MultiSync 3D und ein Nokia 19″er) hingegen konnten auch mit dem 50Hz-Signal des CPC-Cores, des Amiga-Cores und des C64-Cores etwas anfangen. Der LG hat auch einen RGB-fähigen Scart-Eingang, d.h. dort könnte ich noch einen Versuch mit deaktiviertem Scandoubler starten. Versuche mit meinem Fernseher (älterer Toshiba-LCD) und meinem Projektor (Sanyo PLV-Z3) stehen noch aus, ebenso mit meinen zwei älteren LCD-Monitoren. Einige Cores kann man auf 60Hz-Betrieb umkonfigurieren, ob das im Einzelfall hilft muss ich noch testen.

Leider habe ich nirgendwo eine gescheite Lösung für dieses Problem gefunden. Es gibt VGA-HDMI-Konverter, aber die sind eher zickig. Es gibt Scart-HDMI-Konverter, für die gilt dasselbe. Es gibt professionelle Scaler-Lösungen, die sind eher teuer. Es gibt nirgendwo eine Liste von „guten“ Monitoren, die mit den entsprechenden Analog-Signalen klarkommen. Am Vielversprechendsten erscheint mir noch ein kleines Stück Hardware, das in diesem Forum vorgestellt wird.

Soviel zu den Hardware-Hürden. Aber auch die Software-Hürden sind nicht zu unterschätzen, insbesondere wenn man die Original-Rechner niemals besessen hat. Eine kurze Sammlung: für den Betrieb des Amiga-Cores braucht man selbstverständlich ein Kickstart-ROM. Woher nehmen? Zwei legale Möglichkeiten: aus einem alten Amiga auslesen, oder die kommerzielle Emulationslösung „Amiga Forever“ käuflich erwerben. Letzteres habe ich getan. Die Überraschung: jetzt habe ich zwar Lizenzen für alle möglichen Kickstart-Versionen der Welt, aber leider liegen sie nur in verschlüsselter Form vor. Gott sei Dank wusste das Internet Abhilfe. Beim Atari ST-Core ist die Sache etwas einfacher, da gibt es mit emuTOS eine Betriebssystemvariante, die als Open Source vorliegt. Wer Original-TOS-Versionen betreiben will, muss sich leider aus zweifelhaften Internet-Quellen bedienen.

Und wer wie ich den Archimedes-Core betreiben will, braucht natürlich ein lizenziertes RISC OS. Also wieder: aus einem alten Rechner rippen, oder bei RISC OS Ltd. kaufen – dort ist recht preiswert eine Sammlung alter Betriebssystemversionen von Arthur 0.30 bis RISC OS 3.71 mit allem dazwischen für 10 englische Pfund erhältlich. Ironischerweise – vielleicht würde dieser Artikel sonst im RISC OS-Blog erscheinen und nicht im IT-Blog – ist es mir nicht gelungen, den Archimedes-Core in Betrieb zu nehmen, der Bildschirm blieb schwarz – aber ich bleibe dran. Möglicherweise nur ein Problem mit dem MonitorType.

Meine MiST-Ziele für die absehbare Zukunft:

  • CPC-Core: Bomb Jack, Ikari Warriors und Black Land spielen
  • Amiga-Core: Katakis und Turrican spielen
  • C64-Core: Armalyte und IO spielen
  • Atari VCS 2600-Core: Jungle Hunt und Enduro spielen
  • Arcade: Pacman und Space Invaders spielen
  • Acorn Archimedes: Zarch und Elite spielen, lauffähig mit RISC OS 2 und RISC OS 3.1 mit Minimal-Floppy-Boot

Ich denke, das MiST-Projekt könnte durchaus davon profitieren, wenn „fertige“ SD-Card-Images (soweit es die rechtliche Lage erlaubt) verfügbar wären und etwas benutzerfreundlichere Dokumentation, wo man nicht so viel zwischen den Zeilen lesen und sich viele Informationen von mehreren Stellen zusammenholen muss. Könnte was für mich sein.

RPi – TNG

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Feb 042015
 

Recht überraschend hat die Raspberry Pi Foundation die nächste Generation des Raspberry Pi Model B vorgestellt, konsequenterweise benannt „Raspberry Pi 2 Model B“. Offenbar wollte man die Äquivalenz zu den alten 8-Bittern der Acorn BBC-Reihe nicht weiter fortsetzen, sonst hätte das Dingens vermutlich Raspberry Pi Master heißen müssen.

Gegenüber dem letzten „kleinen“ Update, dem +-Modell, das bekanntlich nur eine leichte Modellpflege war (microSD statt SD, 4x USB statt 2x USB, etwas sparsamer im Stromverbrauch), handelt es sich jetzt um einen echten Nachfolger – das Herz hört jetzt auf den Namen BCM2836 und beinhaltet einen Quad-Core-Cortex-A7, der mit 900 MHz getaktet ist. Gegenüber dem Vorgänger BCM2835 mit dem 700 MHz Single-Core-ARM11 ein dramatischer Fortschritt bezüglich der CPU-Power. Man beachte, dass der Cortex-A7 ein teilweise superskalares Design ist und daher auch bei der Single-Core-Performance dem ARM11 deutlich voraus ist. Über den Daumen gepeilt würde ich etwa die doppelte Performance vermuten nach den Erfahrungen mit dem Cortex-A8, dem er am nächsten kommt in der wichtigen DMIPS/MHz-Kategorie. Der Cortex-A7 profitiert dabei auch von seiner relativ kurzen Pipeline.

Definitive Aussagen zur Performance sind im Moment schwer zu treffen, weil es kaum Informationen zum BCM2836 – klar ist derzeit nur, dass sich an der GPU namens VideoCore IV nichts geändert hat. Cachegrößen sind unklar, aber nach ersten Infos ist VFP4 und NEON mit am Start, was je nach Auslegung und Software gigantische Fortschritte gegenüber dem Vorgänger erlaubt. Ob der BCM2836 ähnlich gutmütig beim Übertakten ist wie sein Vorgänger, bleibt abzuwarten.

Was speicherhungrigen Systemen (also alle Betriebssysteme außer RISC OS…) definitiv helfen wird, ist die Aufdoppelung des RAMs auf 1 GB. Ob das RAM nicht nur größer sondern auch schneller geworden ist, dazu habe ich keine Informationen gefunden.

Ansonsten ändert sich nichts – die Platine ist für das ungeschulte Auge vom Raspberry Pi B+ nicht zu unterscheiden, demzufolge passen die Gehäuse auch für beide Modelle. Auch der Stromverbrauch sollte im bisherigen Rahmen bleiben – bei Vollauslastung aller Cores tendenziell etwas mehr. Auch schön: der Preis bleibt praktisch unverändert und liegt in Deutschland irgendwo zwischen 38 und 39€.

Für die Linuxer ist interessant, dass der Cortex-A7 nun natürlich ARMv7 implementiert – vor allem Ubuntu hatte sich im ARM-Bereich früh auf ARMv7 konzentriert, das dürfte die Sache nun erleichtern.

Interessanterweise wurde auch angekündigt, dass Windows 10 auf dem Pi kostenlos zur Verfügung gestellt wird. Was Microsoft damit bezweckt, ist mir noch etwas unklar – spannend wird sein, welche Variante es sein wird, wie man hört soll es Windows 10 in den verschiedensten Geschmacksrichtungen von CLI-only bis Full-Blown geben.

Gegenüber der Konkurrenz wie Banana Pi, Cubieboard, Cubietruck, BeagleBone Black oder auch MarS-Board, Cubox und HummingBoard hat der neue Raspberry Pi 2 nun den Wettbewerb stark verschärft – bisher hatte der Pi den Preis auf seiner Seite, die Konkurrenz die CPU-Leistung. Hier wird das Feld nun kräftig durcheinandergewirbelt. Nur im I/O-Bereich lässt der Pi weiterhin der Konkurrenz reichlich Luft zum Atmen, da weiterhin ohne Gigabit Ethernet oder SATA.

Zum Launch am Montag waren 100.000 Geräte verfügbar, offenbar hat man viel aus dem Verfügbarkeitsdesaster aus der Anfangszeit des RPi gelernt. Stand jetzt sind bei den üblichen Verdächtigen wie Reichelt oder Watterott immer noch Lagerbestände verfügbar. Nein, ich muss mich korrigieren: Reichelt meldet „ausverkauft“.

Die RISC OS-Seite der Geschichte habe ich hier schon beleuchtet, aktuell kann man hinzufügen, dass das Nightly-Build-ROM inzwischen auf dem Raspberry Pi 2 läuft.

Nachtrag (2015-02-05)

Auch Watterott ist inzwischen ausverkauft.

Neues Entwickler-Board in Sicht: BeagleBoard-X15

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Nov 092014
 

Gute Neuigkeiten für die Hardware-Frickler und ARM-Fans unter uns: Vertrauenswürdige Quellen sprechen davon, dass im Februar 2015 die Jungs von BeagleBoard.org die nächste Stufe zünden: das BeagleBoard-X15. Basierend auf TIs AM5728 SoC, einem Dual-Core Cortex-A15 SoC mit USB3, eSATA und Gigabit Ethernet, soll es der legitime Nachfolger des altehrwürdigen BeagleBoard-xM werden, das es tatsächlich auch schon seit 2010 gibt.

Wer es nicht weiß: anno 2008 begründete das BeagleBoard den Trend zum preiswerten Entwickler-Board. Noch Anfang des neuen Jahrtausends war es üblich, für Entwickler-Boards simpler ARM-basierter SoCs ein paar tausend Euro zu verlangen. Intel verlangte für sein XScale-Linie gerne mal 5000 EUR, später bei Marvell kosteten die Kirkwood- und Discovery Innovation-Boards kaum weniger.

Dann die Wende: mit dem BeagleBoard gab es ab Mitte 2008 für rund 150US$ ein voll ausgestattetes Entwickler-Board mit leistungsfähigem SoC (TI OMAP3530, 600 MHz (später 720 MHz), ARM Cortex-A8). Kurze Zeit später zog Marvell mit der PlugComputer-Serie nach, beginnend Anfang 2009 mit dem SheevaPlug, die allerdings ohne Grafikhardware an den Start gingen und mit Gigabit Ethernet ausgestattet auch eher auf den (damals noch gar nicht existierenden) Micro-Homeserver-Markt zielten.

Später beerbten BeagleBoard-xM und PandaBoard (ES) das BeagleBoard und überrundeten es leistungs- und ausstattungstechnisch deutlich. Dann veränderte der Raspberry Pi alles: preislich nochmals deutlich unter dem BeagleBoard und Nachfolgern platziert, kümmerten sich die vielen Käufer nur wenig darum, dass die CPU deutlich weniger leistungsfähig war. Die BeagleBoard-Jungs konterten mit dem BeagleBone und dem BeagleBone Black.

Für die Interessenten, die gerne für mehr CPU-Leistung auch etwas mehr Geld ausgegeben hätten, schien der Markt hingegen stillzustehen. Nur ein paar Boards auf Basis des Freescale i.MX6 hielten die Fahne hoch, konnten aber das PandaBoard CPU-technisch nicht wirklich hinter sich lassen – aber wenigstens war schnelle I/O verfügbar, mit Gigabit Ethernet und eSATA.

Mitte 2014 kam dann das ISEE IGEPv5 auf den Markt. Basierend auf dem TI OMAP5, ein Dual-Core-SoC basierend auf dem ARM Cortex-A15, wurde damit eine neue Leistungsklasse eröffnet. Leider auch eine neue Preisklasse – 210€ für die Lite-Variante sind schon ein Wort. Und es gibt Schwächen im Detail: USB3 gibt es nur als OtG-Port, und Ethernet ist leider über USB angebunden.

Und jetzt also das BeagleBoard-X15. Es wird interessant sein zu sehen, zu welchem Preis es angeboten wird – ich hoffe mal auf unter 200 US$.

Dieser Artikel ist auch ein Kaufhinweis an Gerrit Grunwald, denn ich erwarte natürlich auf dem Java-Forum Stuttgart 2015 eine Demo von JavaFX auf einer Cortex-A15-Plattform :-)

Sep 282014
 

Ich fürchte, das „Klagelied“ wird eine Art Dauerserie hier. Denn sowohl Hardware als auch Software lassen häufig zu wünschen übrig. Und irgendwo muss der Frust ja abgelassen werden. Heute also: KVM-Switches.

Ich bin Rechnersammler. Es ist mir ein Rätsel, wie selbst IT-affine Menschen mit nur einem Computer auskommen können. Böse Zungen werden jetzt behaupten, dass ich nur deshalb mehrere Rechner brauche, weil ich ja RISC OS einsetze – und weil es dort nur so wenig Software gibt, braucht man natürlich auch noch einen gewöhnlichen PC. Gut, da mag etwas dran sein, trotzdem habe ich mehrere PCs und mehrere RISC OS-Rechner im Einsatz – das Problem besteht also trotz und nicht wegen meiner Nutzung eines Randgruppen-Betriebssystems.

Weil auch noch andere Leute mehrere Rechner haben, hat uns die IT-Industrie den KVM-Switch geschenkt. Denn die Anforderung, mehrere Rechner mit nur einer Tastatur, einer Maus und einem Monitor zu betreiben, ist dann doch offensichtlich.

Lange Jahre war ich mit einem 4-Port-KVM-Switch von Rextron recht glücklich. Es war die gute alte Zeit, als noch jeder PS/2-Tastatur und -Maus hatte, das Videosignal analog übertragen wurde und die Welt noch in Ordnung war.

Mein Rechnerpark wuchs weiter, und USB kam ins Spiel. Kein Problem, denn da gab es den guten Belkin OmniView Pro 2, der nicht nur 8 Ports hatte, sondern auch sowohl USB als auch PS/2 unterstützte. Allerdings musste die Tastatur und die Maus weiterhin PS/2 sein. Und bei der Videosignalqualität war nicht mehr alles einwandfrei, obwohl nominell der Switch für 2048×1536 gut sein sollte und die entsprechenden Kabel sauteuer waren. Aber schon bei 1600×1200 zeigten sich erste Schwächen. Das Videoproblem nervte so, dass ich inzwischen parallel noch einen einfachen 4-Port-HDMI-Switch für die Videosignale einsetze.

Und heute? Die Hardware ist diversifizierter. Da ist der alte Acorn Risc PC, der nix von USB weiß, der aber zur Not per ViewFinder DVI könnte. Da ist der MicroDigital Omega, der nur PS/2 kann und Video nur analog ausgibt. Da ist der Castle IYONIX pc, der USB kann, aber Video nur analog ausgibt. Da ist ein Wald-und-Wiesen-PC mit AMD APU, der theoretisch PS/2 und USB kann, und auch videoseitig sowohl HDMI/DVI als auch analog kann. Da ist ein Asus eeePC, der USB kann und DVI. Und da sind jede Menge RISC OS-Boards wie Raspberry Pi, BeagleBoard und PandaBoard, die allesamt nur DVI und USB können. Multi-Monitor-Betrieb wäre auch klasse, und inzwischen gibt es ja bezahlbare Monitore mit Auflösungen jenseits der 1920×1200, was nach Dual-Link-DVI-Unterstützung schreit – oder HDMI High-Speed.

Gesucht wird also ein universeller KVM-Switch – mindestens 8 Ports, PS/2 und USB für Maus/Tastatur (Konsole vorzugsweise USB), pro Port zwei Monitoranschlüsse sowohl analog als auch digital. Kaskadierbarkeit wäre gut, denn wer weiß schon wie sich der Rechnerpark entwickelt. Kür: mit HDMI-Soundunterstützung und Digital-Audio-Decoding oder zumindest ein Durschleifen des HDMI-Ports so, dass man einen AV-Receiver verwenden kann zum Decoding. Cool wäre auch, wenn man USB-Geräte zentral sharen könnte – heutzutage sollte das natürlich (man denke an USB-Sticks oder -Platten) USB 3 sein. Und eine universelle Video-Konvertierung analog nach digital und andersrum wäre eine gute Idee.

Wenn man diesen Anforderungskatalog mit real verfügbaren Geräten matcht, ist das ziemlich ernüchternd. Schon 8 Ports und Featurereichtum scheinen sich auszuschließen – offenbar ist der „mehr als 4 Ports“-Bereich fest in Profi-Hand, und dort verwendet man praktisch nur noch IP-basiertes KVM-Switching. Aufgrund abgrundtief schlechter Videoqualität ist das für den Heimbereich indiskutabel.

Kompromisse könnte man machen – der Omega ist eh schon ewig nicht mehr gelaufen, der Risc PC kann locker durch eine Emulationslösung auf dem PC ersetzt werden, der IYONIX ist für die RISC OS-USB-Entwicklung immer noch nützlich, kann letztlich aber durch andere RISC OS 5-Lösungen wie Raspberry Pi und PandaBoard ersetzt werden. Also würde ein Gerät reichen, das nur USB unterstützt, und digitales Videosignal.

Aber kann man mit einer Minimallösung glücklich werden? Geräte, die in Frage kommen würden, wären der Rextron MAAG-3114 (tatsächlich mit USB 3-Unterstützung!) und der Aten CS1794. Zu allem Überfluss auch noch nicht ganz preiswert, diese Kandidaten. Für ein äußerst mageres Featureset. Beide nur Single-Link (max. 1920×1200) und natürlich ohne Multi-Monitor-Unterstützung. Und mit nur 4 Ports. Der Aten CS1788 wäre vielleicht auch noch eine Möglichkeit. 8 Ports, Dual-Link, kaskadierbar. Für „nur“ 800 EUR.

Zum Abgewöhnen. Und wenn man sich so manche Erfahrungsberichte anschaut, gibt es bei vielen Geräten auch noch unglaubliche Schwächen – Zusatztasten auf der Tastatur werden nicht richtig unterstützt, bei manchen Bildschirmauflösungen funktioniert das Switching nicht wirklich gut, bis das Videosignal durchgeschaltet wird vergehen manchmal Sekunden (tödlich, wenn man ins BIOS will)…

Aber sollte ich ein gutes Gerät übersehen haben, bitte ich um einen entsprechenden Kommentar.