Harte oder weiche Tour: ATARI-Emulationen für IBM-kompatible PC

Es ist noch nicht lange her, daß die Fronten zwischen den Computeranwendern klar abgegrenzt waren. Besonders PC-Computer galten als das erklärte Feindbild der ATARI-Freunde. Doch preiswerte PC-Hardware und die unüberschaubare Menge an Software für diese Rechner locken, und das relativiert so manchen Vorbehalt. Mit Emulatoren soll es möglich sein, auch auf der neuen Systemarchitektur die vorhandene ATARI-Software zu nutzen.

Es gibt eigentlich kein Programm, das es für PC-Computer nicht gibt. Man kann sich also auch für einen solchen Rechner die Software für seine Anwendungen beschaffen, das kostet dann aber noch einmal Geld, und man muß sich neu einarbeiten. Zu mancher ATARI-Software existiert auch keine äquivalente Lösung. Ein ST-kompatibler Emulator, der das Weiterbenutzen der Software vom ATARI ermöglicht, schafft hier Abhilfe.

Was macht ein Emulator?

Die Architektur der meisten Personal Computer, vom Amiga über den ATARI ST bis zu IBM-Kompatiblen, ist ähnlich. Eine CPU, die Kommandozentrale des Computers, führt die Berechnungen durch und steuert die Peripheriegeräte wie Tastatur, Bildschirm und die Speicher. Ein Emulator hat nun dafür zu sorgen, daß sich die einzelnen Komponenten des PC genauso verhalten wie die eines ST. Das wird in diesem Fall dadurch erschwert, daß die äußerlich gleichen Komponenten beim PC grundsätzlich anders angesteuert werden. Ein Programm für den ATARI kann darum von einem PC nicht abgearbeitet werden, ohne daß aufwendige Umsetzungen notwendig sind. Um das in den Griff zu bekommen, kann man entweder den PC um ST-kompatible Komponenten ergänzen oder ein Programm verwenden, das deren Funktionen übernimmt.

Der Einbau zusätzlicher Hardware garantiert ein hohes Maß an Kompatibilität und konstanter Leistungsfähigkeit der Komponenten. Die Rechenleistung des PC und die Kapazität seiner Peripherie wird weniger in Anspruch genommen, was sich positiv bemerkbar macht, wenn man PC- und ST-Software gleichzeitig verwenden will. Mit steigendem Materialaufwand erhöht sich aber auch der Preis.

Eine Software-Emulation nutzt die vorhandene PC-Hardware, um die ST-Komponenten nachzubilden. Dazu muß sie den Datenstrom vom Programm zur Hardware und zurück umrechnen, wozu teilweise viel Rechenleistung benötigt wird. Die Performance des emulierten Systems hängt dabei direkt von der Performance des PC-Computers ab. Parallel laufende PC-Programme müssen sich die Ressourcen mit der ATARI-Emulation teilen.

Technische Daten
Emulator Janus V1.03 GEMulator V3.02
Prozessor Motorola 68000
Taktfrequenz: 20 MHz (Quarz auswechselbar)
RAM: 512 KByte-14 MByte 1-8 MByte
Bestückung: 2SIMM-Module benutzt RAM des PC
ROM: TOS 2.06 (2 ROMs) TOS 2.06 (2 ROMs) weitere ROMs installierbar
Grafik: 640x400 in SW, 640x400-800x600 in SW,
640x400-1280x1024 in 16 Farben 320x200-800x600 in 16 Farben
Steckkarte: ISA-Bus, 16 Bit ISA-Bus, 8 Bit
Mindestanforderungen an das PC-System:
Prozessor 386SX 386SX
RAM: 1 MByte 4 MByte
Grafikkarte: Standard-VGA (16 Bit) Standard-VGA
VESA-Treiber für Auflö- dhr. Chip-Sätze oder VESA-Treiber
sungen ab 800x600 für Aufösimg 800x600
Festplatte: ca. 100 KByte für ca. 1,5 MByte für
Treiber-Software Default-Konfguration
Disk-Laufwerk: 3,5" 3,5"
Tastatur MF-II k.A.
Maus: Mkrosoft-kompatibel k.A.
Betriebssystem MS-DOS ab 4.0 k.A.
Hersteller VHF Computer GmbH Hard & Soft GmbH
DaimlerstraBe 13 Obere Miinsterstr. 33-35
71101 Schönaich 44575 Castrop-Rauxel
Bezugsquelle: Fachhandel beim Hersteller

Janus

Im November vergangenen Jahres stellte sich der Janus vor [1], der mittlerweile als Revision 1.03 vorliegt.

Herzstück des Emulators ist eine Steckkarte für den ISA-Bus, die einen kompletten Rechner mit 68000-Prozessor in den PC pflanzt. Er hat dort direkten Zugriff auf bis zu 14 MB RAM und ROMs mit dem TOS-Betriebssystem. Dieser Minirechner übernimmt die komplette Abarbeitung der ATARl-Programme. Dem Hardware-Teil steht eine Software-Emulation zur Seite, die die gemeinsam genutzten Peripheriegeräte des PC dem Emulator ST-kompatibel zur Verfügung stellt. Janus-Karte und PC-Rechner übernehmen dabei jeweils einen Teil der Aufgaben und ergänzen sich zu einem flinken Duo.

Ab Werk wird der Janus mit 20 MHz getaktet und erreicht eine durchschnittliche Rechengeschwindigkeit von 50% im Vergleich zu einem ATARI TT030. Im Test ließ er sich auch mit 24 und sogar 30 MHz betreiben und erreichte dann bis zu 75%. Allerdings liegen solche Taktraten jenseits der Spezifikation der Bauteile, und bei 30 MHz bockte das getestete Gerät öfter. Mit 24 MHz lief unser Testexemplar auch über längere Zeit stabil. Die Performance bei Bildschirm- und Massenspeicherzugriffen ist sehr gut. Bei Grafikoperationen zeigte der Janus eine Geschwindigkeit, die ein TT nur mit NVDI erreicht. Da der PC die Grafikoperationen ausführt, kann ein ST-Grafikbeschleuniger keine weitere Leistungssteigerung erzielen. Flüssiges Arbeiten ist damit sicher möglich, und auch Berechnungen werden angenehm schnell ausgeführt.

Mit Programmen, die sauber über Betriebssystemfunktionen auf das Systemzugreifen, hat der Janus keine Schwierigkeiten. Einige kleine Fehler im Bildaufbau waren die einzigen feststellbaren Inkompatibilitäten, die sich durch ein Update der Treiber-Software aus der Welt schaffen lassen sollten. Zusammen mit der hohen Performance erhält man ein System, mit dem man gut arbeiten kann. Die Einbindung der seriellen Schnittstelle ins Betriebssystem funktioniert mit einer neuen Beta-Version der Janus-Software. Problematisch sind jedoch Programme, die direkt auf Hardware-Komponenten des ST zugreifen. Der Janus gibt sich über seine Systemvariablen gegenüber der Software als ATARI ST aus, kann aber dessen Hardware-Funktionen zum Teil gar nicht zur Verfügung stellen. Damit wird auch einige sauber implementierte Software in die Irre geführt, die dann ihren Dienst auf dem Janus verweigert.

Außer im sogenannten Dual-Mode, in dem der PC wie eine Grafikkarte benutzt wird, kann der Janus auch in einem Local-Mode betrieben werden. Als Bildschirmauflösung wird dann ST-Hoch benutzt, also 640*400 Bildpunkte schwarzweiß. Außerdem bleibt der Bildschirmspeicher ST-kompatibel im ST-RAM. In diesem Modus laufen einige ältere Programme, die mit Grafikkarten Probleme bereiten und im Dual-Mode darum ihren Dienst verweigern. Jedoch verlangsamt die ständige Übertragung des Bildschirminhalts vom ST-RAM zur Grafikkarte die Emulation spürbar. Der Lo-cal-Mode ist also eher für Notfälle sinnvoll.

Die Janus-Hardware entfaltet einen großen Ressourcenhunger. Je zwei Port-Adressen und Interrupts muß man für die Karte reservieren, wobei letztere zur Zeit noch nicht benutzt werden. Da sich diese nicht einstellen lassen, müssen gegebenenfalls andere PC-Komponenten umkonfiguriert werden. Außerdem werden 64 KB im hohen Speicherbereich verbraucht, was zu Speichermangel bei DOS-Software führen kann. Solange man den Janus aber nicht bootet, kann man den Speicher nach unseren Tests auch anderweitig verwenden. Ein Boot-Manager für DOS kann hier gute Dienste leisten.

Die Installation

Installieren läßt sich das Gerät dank der ausführlichen, deutschsprachigen Anleitung leicht. Der Emulator muß mit Betriebssystem-ROMs und SIMM-Speichermodulen bestückt werden, dann kann er in einem freien ISA-Steckplatz des PC eingebaut werden. Nach dem Kopieren des knapp 100 KB großen Emulationsprogramms auf die Festplatte des PC ist der Emulator einsatzbereit. In der Emulation werden die unter TOS angemeldeten Laufwerke direkt auf die gleichnamigen DOS-Partitionen abgebildet. Daher werden auch die Accessories und Konfigurationsdateien direkt auf dem Laufwerk C: des PC installiert. Alle DOS-Partitionen und Medien wie CD-ROMs und Netzwerklaufwerke sind bequem über ihre Laufwerksbuchstaben ansprechbar. Die Floppy-Laufwerke stehen dem Janus zur Verfügung, nur booten kann er davon nicht.

Kurz vor Redaktionsschluß kam noch mal Post von VHF. Eine neueBeta-Version der Janus-Software bindet die serielle Schnittstelle korrekt ins Betriebssystem ein und hat bei den Benchmarks die Nase ein wenig weiter vorne. Einen größeren Leistungszuwachs verspricht derEinsatzdes 68EC02O-Prozessors im Janus. Die Testergebnisse eines Prototypen, den uns VHF zur Verfügung gestellt bat, bestätigen das. Die Rechenleistung steigt bei einer Taktfrequenz von 27,5 MHz auf mehr als 80% relativ zum ATARI TT. Ein solcher Janus020 soll in Zukunft für 898,- DM verkauft werden. Für Besitzer eines Janus V1.03 mit dem 68000-Prozessor wird es ein Upgrade-Kit geben, das 248,- DM kosten soll.
Prozessor 68000 68000 68EC020 68EC020
Taktfrequenz 20 20 275 275
Betriebssystem DOS DOS DOS DOS
Modns Local Dual Local Dual
Auflösung ST-High TT-Mittel ST-High TT-Mittel
Quickindex 2.1, Referenz: TT, Mono (%)
CPU memoiy 135 148 335 396
CPU register 112 120 313 349
CPU devide 50 57 182 197
CPU shifts 15 17 183 194
TOStext 166 358 252 430
TOS string 244 6063 391 6063
TOS scroU 121 58 219 58
GEM dialog 206 408 330 520
GEM Bench 3, Referenz: TT, FastRAM (%}
RAM Access 63 69 128 150
ROM Access 47 52 101 113
Display 0 70 330 118 298
STZIP 2.6, CDK-File packen (Sekunden)
50 37 27 22

GEMulator

Der GEMulator trägt inzwischen die Versionsnummer 3.02. Er verzichtet auf die Unterstützung durch zusätzliche Hardware. Der PC übernimmt die Emulation des gesamten ST-Systems. Auf einem Rechner mit i486DX2-66 Prozessor, einem schnellen Mainboard und genügend Speicher erreichte der Gemulator eine Rechengeschwindigkeit von 25% relativ zum ATARI TT, was der Rechenleistung eines ATARI ST mit 8 MHz entspricht. Ein Blick auf die Benchmarks offenbart, daß die Software-Emulation nicht in jedem Fall langsamer ist. Dividier- und Schiebeoperationen erledigt die emulierte CPU deutlich schneller als das reale Pendant der Janus-Karte. Trotzdem laufen rechenintensive Operationen insgesamt spürbar langsamer ab. Zum Lieferumfang des Gemulators gehört ein Grafikbeschleunigungsprogramm namens QuickGEM, das hält, was sein Name verspricht. Damit erreicht die Emulation eine akzeptable Grafik-Performance. Zusammen mit den schnellen Festplattenzugriffen resultiert daraus eine Gesamtleistung des Systems, die ein flüssiges Arbeiten ermöglicht. Bei umfangreichen Berechnungen kann es aber schon mal zu Wartezeiten kommen.

Der GEMulator gibt sich gegenüber den laufenden Anwendungen als ATARI ST aus. Dessen Hardware-Komponenten werden auch tatsächlich emuliert, sofern sie auf dem PC nachgebildet werden können. Aus der SoundBlaster- oder AdLib-Karte erklingen die Töne des Soundchips und der mitgelieferte AHDI-Festplattentreiber verwaltet die emulierten Festplattenlaufwerke. Mit einem Monitorprogramm wie DISKUS kann man direkt auf Floppys und Festplatten zugreifen, wie beim ST. Lediglich die Einbindung der seriellen Schnittstelle funktionierte während der Tests manchmal nicht korrekt.

Leider kann auch dieser Software-Emulator nicht auf Hardware verzichten. Da ATARIs TOS-Betriebssystem nur auf ROMs erhältlich ist, gehört eine Steckkarte für den ISA-Bus des PC zum Lieferumfang, die bis zu vier verschiedene TOS-Versionen aufnehmen kann. Es können sogar mehrere dieser Karten im PC installiert werden, wenn man tatsächlich noch weitere TOS-Varianten benötigt. Jede Karte belegt eine Port-Adresse, die sich über DIP-Schalter einstellen läßt.

Die Installation erklärt ein deutschsprachiges Faltblatt. Es ist knapp gehalten, doch die Erklärungen reichen aus, um den GEMulator in Betrieb nehmen zu können. Nach dem Einsetzen der Steckkarte in den PC wird das Emulationsprogramm samt einiger Zusatzdateien auf die Festplatte kopiert. Dank der sinnvoll gewählten Default-Einstellung kann man den GEMulator sofort starten. Es empfiehlt sich jedoch, vorher das ausführliche englische Manual zu lesen, um alle Optionen zu kennen und die Emulation optimal auf das eigene System abstimmen zu können. Dazu werden INI-Dateien benutzt, von denen man sich für verschiedene Zwecke auch gleich mehrere anlegen kann. Die vielfältigen Optionen hier lassen nur wenige Wünsche offen. So erkennt der GEMulator zwar die Soundkarte automatisch, jedoch läßt sich die Lautstärke nicht einstellen. Sehr praktisch sind in diesem Zusammenhang auch die virtuellen Festplattenlaufwerke des GEMulators, die als eine große Datei auf einem DOS-Laufwerk abgelegt werden. Sie können über die INI-Datei frei den Laufwerksbuchstaben in der ST-Systemumgebung zugeordnet werden. Mit diesem Feature ist es möglich, für verschiedene Konfigurationen des GEMulators unterschiedliche Boot-Laufwerke einzurichten. Floppies und DOS-Partitionen mit weniger als 32 MByte Größe kann man ebenfalls in die ST-Umgebung einbinden. Das Booten von Floppy ist möglich. Es werden aber insgesamt nur vier Festplattenlaufwerke unterstützt und ein Zugriff auf DOS-Partitionen mit mehr als 32 MByte, CD-ROMs und Netzwerklaufwerke ist nicht möglich.

Multitasking

Der Janus ist von seiner Konzeption her geradezu ideal für die Parallelverwendung von ATARI- und PC-Software geeignet. Dank des eigenen Prozessors samt Speicher kommt er dem PC kaum in die Quere. Bei den Benchmarks unter Windows war kein Unterschied zum Betrieb unter DOS festzustellen. Mit OS/2 steht der Janus jedoch nach wie vor auf dem Kriegsfuß. Man kann ihn zwar booten, und die Emulation läuft auch stabil, jedoch ist der Plattenzugriff nachhaltig gestört.

Wenn man den GEMulator zusammen mit PC-Software benutzen will, muß man sich den Speicher gut einteilen. Auf einem PC mit 8 MByte Hauptspeicher kann man dem emulierten ST 2 bis 4 MByte zuteilen. Dann wird zwar schon ziemlich viel auf die Festplatte ausgelagert, die Performance der ST-Emulation bleibt aber noch schnell genug. Unter OS/2 zeigten die Benchmarks nur geringfügig schlechtere Werte im Vergleich zum Betrieb unter DOS, Windows bremste dagegen deutlich.

Beide Emulatoren haben Probleme mit den Treibern der Grafikkarten. Viele dieserTreiber sind nicht in der Lage, zwischen der Windows- bzw. OS/2-Oberfläche und einem DOS-Programm mit grafischer Oberfläche hin- und herzuschalten. Wenn man einen solchen Treiber benutzt, muß man die Emulation abbrechen, bevor man auf die PC-Oberfläche zurückkehrt. Abhilfe können hier nur die Hersteller der Grafikkarten schaffen.

Mit MultiTOS steht sowohl für den Janus als auch für den GEMulator ein Multitasking-Betriebssystem zur Verfügung, das die gleichzeitige Benutzung mehrerer Programme auf dem emulierten ST gestattet. MagiC ließ sich in beiden Fällen allerdings nicht installieren.

Zusammenfassung

Eine direkte Kaufempfehlung ist nicht möglich. Zu unterschiedlich sind Preis, Ausstattung und Leistung beider Systeme. Der Janus kostet 698,- DM zuzüglich der Betriebssystem-ROMs (87,- DM) und des Speichers. Die Stärke dieser aufwendigen Lösung liegt darin, ST-Software unabhängig von der Leistungsfähigkeit des PC-Systems und dem Ressourcenverbrauch anderer PC-Programme mit gleichbleibender Performance ablaufen lassen zu können. Auf schnellen PCs können so rechenintensive Anwendungen parallel erledigt werden, und auch langsame PCs kommen mit dem Janus in den Genuß einer schnellen ST-Emulation. Textverarbeitungen, Datenbanken, Grafikprogramme und andere Standard-Software profitieren von der schnellen Anbindung der Grafik- und Festplattenoperationen an die PC-Umgebung. Wegen der teilweise fehlenden Unterstützung hardwarenaher Software kann es aber Probleme geben mit Hardware-Treibern, Terminal-Software, Multimedia- und Sound-Programmen sowie unsauber programmierten Anwendungen.

Für den GEMulator muß man nur 449,- DM bezahlen, und ein TOS 2.06 ist bereits im Preis enthalten. Wieviel ST-Power man für diesen Preis bekommt, hängt von der Leistung des verwendeten PCs ab. Mit einem schnellen 486er oder einem Pentium arbeitet der GEMulator auf jeden Fall zufriedenstellend, selbst wenn man den PC noch ein paar Sachen „nebenher" erledigen läßt. Bis auf die Probleme mit der seriellen Schnittstelle und dem eingeschränkten Zugriff auf DOS-Laufwerke kann man die Emulation umfassend konfigurieren, und sie ist ST-kompatibel. Damit ist der GEMulator für die meisten ST-Anwendungen geeignet, aber auch ihn kann man mit manch unsauberer Software wie bestimmten Spielen oder Systemdiagnoseprogrammen aus der Bahn werfen.

Wer vor der Entscheidung steht, seinen PC mit einem ST-Emulator auszurüsten, sollte sich beim Hersteller oder im Fachhandel darüber informieren, ob seine Software auf dem jeweiligen System weiter funktioniert. Das ist wohl das wichtigste Kriterium für die Kaufentscheidung. Der Preis ist immer im Zusammenhang mit der Leistung zu sehen, die wiederum vom PC-System und den Anwendungswünschen des einzelnen Kunden abhängt.

Die Vorzüge und Probleme der Testkandidaten zeigen auf, was mit Emulationen möglich ist und an welche Grenzen sie stoßen. Große Fortschritte sind noch möglich, wenn es den Entwicklern gelingt, die positiven Eigenschaften beider Emulatoren zu vereinen.

Literatur:

[1] Gabriel Schmidt: TOS In Dosen, ATARI-Emulator für PCs ST-Computer 11/1994

Benchmarks
1 Janus V1.03 (TOS 2.06) [
Taktfrequenz (1) 20 20 24 24 24 30 30
Betriebssyst (2) DOS DOS DOS DOS Windows DOS DOS
Modus local Dual Local Dual Dual local Dual
Auflösung ST-High TT-Mittel ST-Hirt TT-Mittel TT-Mittel SMfch TT-Mittel
Quickindex 2.1, Referenz: TT, Mono (%)
CPU memory 129 148 156 178 178 198 223
CPU register 102 120 128 144 144 144 181
CPU devide 50 57 59 68 68 77 86
CPU stiifts 14 17 17 20 20 22 25
TOStext 163 358 195 410 409 246 475
TOS string 242 6063 289 6063 6063 357 6063
TOSscrok 119 58 142 58 58 176 58
GEM dialog 196 402 247 452 452 285 506
GEM Bench 3, Referenz: TT, FastRAM (%)
RAM Access 63 69 75 84 84 92 105
ROM Access 45 52 56 63 63 71 79
DisplayB 69 325 83 334 338 104 343
STZIP 2.6, CDK-File packen (Sekunden)
59 37 49 32 32 40 26
GEMulator V3.02 (TOS 2.06)
Betriebssystem (2) DOS DOS Windows OS/2 TOS TOS MagC/NVDI
Auflösung ST-High TT-Mittel TT-Mittel TT-Mittel ST-Hoch TT-Mittel TT-Mittel
Quickindex 2.1, Referenz: TT, Mono (%)
CPU memory 206 202 132 203 496 496 484
CPU register 71 70 44 63 410 410 402
CPU divide 251 235 169 228 228 228 226
CPU shifts 105 94 65 92 228 228 228
TOStext 558 564 358 544 195 113 194
TOS string 1500 1017 650 930 159 114 391
TOS scroll 268 33 20 29 161 36 36
GEM dialog 265 184 115 174 145 110 580
GEM Bench 3, Referenz: TT, FastRAM (%}
RAM Access 85 85 48 75 100 102 100
ROM Access 40 39 24 37 99 108 115
Display 0 116 74 46 70 98 58 322
STZIP 2.6r CDK-File packen (Sekunden)
67 69 109 72 18 18 20
Janus wird mit 20 MHz ausgeliefertf 30 MHz bei dem Testgerät
nicht betriebssicher


Gabriel Schmidt


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