ABAQ: Alle für einen

Die Hardware des ABAQs, der Atari-Transputerbox, und Helios, das Betriebssystem dieser Grafik-Workstation, stehen kurz vor ihrer Vollendung. Dies nahmen wir zum Anlaß, in Cambridge, das sich zum englischen Silicon-Valley entwickelt, die Firma Perihelion und in London Atari England zu besuchen. Exklusiv erklärten uns Dr. Tim King, Jack Lang, Richard Miller und Les Player zwei Tage lang eingehend das Gerät und die Software.

Jack Lang mit einer Farmcard, die vier weitere T 800 enthält. Mit diesen Erweiterungskarten läßt sich die Leistung des ABAOs erhöhen. (Quelle: Toni Schwaiger)
Diese Platine, die die Kommunikation zwischen Mega ST und ABAQ steuert, wird im Seriengerät durch vier Chips ersetzt. (Quelle: Toni Schwaiger)

Nachdem Atari mit der ST-Serie neue Maßstäbe im Preis-/Leistungs-Verhältnis bei Personal-und Heimcomputern gesetzt hat, plant nun Jack Tramiel ähnliches im Bereich der Workstations. Dies verwundert nicht weiter, ist dies doch einer der am schnellsten wachsenden Bereiche innerhalb der modernen EDV. Also sah sich Atari nach Wegen um, in diesem Bereich Fuß zu fassen. Im Herbst 1987 präsentierte Atari in London auf der PCW eine Grafik-Workstation, den ABAQ. Als wir Anfang Februar die Nachricht erhielten, daß sowohl die Hard- als auch die Software kurz vor ihrer Vollendung stehen, nahmen wir dies zum Anlaß, uns vor Ort von der Leistungsfähigkeit des zukünftigen Atari-Flaggschiffes zu überzeugen.

Auf der Fahrt vom Londoner Flughafen Heathrow nach Cambridge, dem Sitz von Perihelion Hardware, erläuterte Dr. Tim King, Direktor von Perihelion Software, die Geschichte des ABAQ. Nach der Entwicklung des AmigaDOS wollte er mit seinem Freund Jack Lang eine Grafik-Workstation entwickeln. Das Herz dieses Computers sollte ein Transputer sein, da dieser moderne RISC-Prozessor (Reduced Instruction Set Computer, Prozessor mit einem reduzierten Befehlssatz) hohe Geschwindigkeit und große Rechenleistung garantiert.

Nach der Entwicklung des ABAQs stellte man bei Perihelion fest, daß man zur Verwirklichung dieses Projektes dringend einen I/O-Prozessor und einen finanzstarken Marketing-Partner benötigte. Hier stieg nun Atari ein, indem es alle Rechte am ABAQ kaufte, die weitere Entwicklung aber in den Händen von Perihelion Hardware beließ. Das Betriebssystem sollte Perihelion Software entwickeln. In nur vier Monaten entstand der erste ABAQ, den man unter anderem auf der PCW bewundern konnte.

Die ABAQ-Platine wird bis zur Produktion noch einige Änderungen erfahren. Rechts sind die drei Erweiterungs-Slots zu erkennen. (Quelle: Ulrich Hofner)
An diesem Arbeitstisch testet Jack Lang die Hardware des ABAQs aus. Den 19-Zoll-Bildschirm kann auch der Mega ST ansteuern. (Quelle: Toni Schwaiger)

In Cambridge erklärte uns Jack Lang die Hardware des ABAQs. Die Grundausstattung dieser Workstation besteht aus einem T 800-Transputer, 4 MByte RAM, einem Farb-Blitter, einem Videocontroller und 1-MByte-Dual Port-Video-RAM. Dual Port bedeutet, daß auf diesen RAM-Bereich zur selben Zeit der Prozessor und der Blitter zugreifen können. Ferner regelt ein I/O-Interface, das einen SCSI-Port enthält, den Datenaustausch zwischen dem Mega ST und dem ABAQ. Die drei internen Slots dienen dazu, Erweiterungskarten aufzunehmen.

Als Grafik-Workstation stellt dieser Computer selbstverständlich mehrere Auflösungen zur Verfügung. Im Modus 0 beträgt die Auflösung 1280x960 Punkte bei 16 Farben oder im Monochrom-Betrieb. Modus 0 wird besonders beim Desktop Publishing und bei technischen Zeichnungen angewandt. 1024 x 768 Punkte bei 256 Farben kennzeichnen den Modus 1. Sein Hauptanwendungsgebiet sind CAD-Farbbilder und Grafiken. Modus 2 verfügt über eine Auflösung von 640x480 Punkten und zwei Arbeitsbildschirmen bei ebenfalls 256 Farben. Er ist besonders für Animationen geeignet. Möchte man Grafiken in Echtfarben mit Überlauf und Zusatzbits, schattierte Bilder oder Echtfarbdrucke mit dem ABAQ anfertigen, so wählt man Modus 3 mit seiner Auflösung von 512 x 480 Punkten und seinen 16.777216 (!) Farben. Diese Modi benötigen unterschiedliche Monitore. Die niedrigste Auflösung arbeitet mit einem normalen Multisync-Monitor, die beiden mittleren mit dem neuen Multisync Plus-Standard, die höchste ausschließlich mit Spezialbildschirmen.

Dr. Tim King leitet die Entwicklung des ABAQ-Betriebssystems »Helios« (Quelle: Toni Schwaiger)

Im Moment sind zwei verschiedene Versionen des ABAQs geplant. Die eine wird nachträglich mit einem Mega ST verbunden. Der ABAQ befindet sich dabei in einem separaten Gehäuse. Die andere stellt eine Standalone-Version dar, die einen Mega ST und den ABAQ in einem einzigen Gehäuse vereint.

Die Platine, die uns Jack Lang vorführte, entspricht noch nicht der endgültigen Serien-Leiter-platte. Die Videoplatine wird bei der Serienmaschine durch einen einzigen Chip auf der Platine ersetzt. Das Dual Port-Video-RAM befindet sich übrigens unter dieser Leiterplatte. Rechts daneben erkennt man den T 800-Transputer und ganz rechts sehen Sie die drei Erweiterungs-Slots. Über den Steckplätzen finden die 4 MByte ihren Platz und links davon der Farb-Blitter.

Solche Farmcards rüsten den ABAQ um jeweils vier T 800 und 4 MByte RAM auf. Die Transputer fehlen auf diesen Karten noch. (Quelle: Toni Schwaiger)

Bis jetzt gehört noch eine weitere Platine, die auf den Systembus des Mega STs gesteckt wird, zum ABAQ. Über diese Leiterplatte läuft die Kommunikation zwischen den beiden Computern. Dieses Board verfügt über einen vollwertigen DMA-, SCSI-und ACSI-Port, einen 68450-I/O-Chip, Logikbausteine zur Kommunikation zwischen dem T 800 und dem MC 68000 und Verbindungen, über die der Mega ST auf den Monitor des ABAQs und die SCSI-Geräte zugreifen kann. Dies versetzt den ST in die Lage, GEM-Bildschirme auf dem Monitor, den der ABAQ gerade benutzt, darzustellen. Dabei teilt ABAQ dem ST mit, daß er nun auf den neuen Monitor zugreifen darf. Danach nimmt ABAQ alle GEM-VDI-Aufrufe, wandelt diese so, daß sie auf dem wesentlich größeren Monitor arbeiten und bringt sie schließlich auf den Bildschirm. Vier Bausteine, die ihren Platz auf der Mega ST-Platine finden, sollen diese Platine im Seriengerät ersetzen.

Zur Zeit sind zwei verschiedene Karten verfügbar, um den ABAQ über die Erweiterungs-Slots aufzurüsten. Zum einen kann der Anwender auf sogenannte »Farmcards« zurückgreifen, die vier weitere T 800-Transputer und pro Prozessor 1 MByte RAM beherbergen, oder aber auf 20-MByte-RAM-Karten. Dies erlaubt es, daß der ABAQ jede Konfiguration zwischen einem Transputer und 64 MByte RAM und 13 T 800 mit 16 MByte RAM verwaltet. Reichen diese Leistungsdaten noch nicht aus, so ist es theoretisch möglich, eine externe Transputerbox über einen Slot mit dem ABAQ zu verbinden. Somit begrenzt nur noch das Budget den Ausbau dieser Workstation.

Als uns Tim King »Helios«, das Betriebssystem, unter dem ABAQ laufen soll, erklärte, kam Jez San, dessen Programm »Starglider« wohl jedem ST-Besitzer ein Begriff sein dürfte, in Jack Langs Büro. Schnell erfuhren wir, was dieser bekannte Programmierer mit dem ABAQ im Sinn hat. Jez San entwickelt die Grafik-Demos, mit denen Perihelion und Atari die Workstation auf der CeBIT in Hannover dem breiten Publikum vorstellen wird. Jez benutzte zur Entwicklung der Demos den C-Compiler von Perihelion.

Helios ist ein Betriebssystem, das sehr UNIX-ähnlich ist, da sich UNIX zum Standard-Betriebssystem auf Multi-User-Systemen entwickelt. Ein Transputer aber benötigt eine andere Unterstützung durch Betriebssystem-Funktionen als traditionelle Prozessoren. Dies betrifft insbesondere das Erzeugen von Prozessen, den Wechsel zwischen Prozessen, das Timeslicing und den Nachrichtenaustausch zwischen Prozessen. Helios wurde so entwickelt, daß es diesen Besonderheiten Rechnung trägt. Der Benutzer kommuniziert mit Helios über einen Command-Line-Interpreter, der in seiner Erscheinung und seiner Syntax an UNIX erinnert. Jeder Benutzer ist in der Lage, verschiedene Tasks einzurichten, die Nachrichten mit anderen Programmen über ein Standardprotokoll austauschen können.

Les Player, Geschäftsführer von Atari Europa, präsentierte uns in London stolz das ABAQ-Gehäuse (Quelle: Toni Schwaiger)

Einen wesentlichen Teil des Helios-Konzeptes macht das »Client-Server«-Modell aus. Dabei fordert jede Anwendung durch das Senden einer Nachricht an die sogenannten »Server«-Tasks, die das Betriebssystem bereitstellt, Unterstützung an. Diese Server können entweder in einigen oder in allen Transputern installiert sein. Einer muß jedoch mindestens verfügbar sein und jeder Prozessor muß unter der Kontrolle eines Kern-Servers laufen, der die weiteren Server identifiziert. Bei diesen weiteren Servern kann es sich um Datei-Handler, Window- und Bildschirmmanager, Spooler oder ähnliches handeln. Um ein neues Device im System zu installieren, ist lediglich ein neuer Server zu starten.

Unter Helios lassen sich Anwendungsprogramme unter drei Programmier-Philosophien entwickeln. Zum einen lassen sich Programme von anderen Systemen wie UNIX oder MS-DOS ohne größere Änderungen übertragen, da Helios die Programmiersprache C und die UNIX-C-Bibliothek unterstützt. Derartige Programme laufen auf dem ABAQ als ein einzelner Prozeß, wie bei herkömmlichen Betriebssystemen auch. Andere Programme, wieder besonders aus der UNIX-Welt, laufen als unterschiedliche Prozesse, die durch Pipes miteinander verbunden sind. Helios lädt geradezu ein, mit vielen kleinen Programmen zu arbeiten, die zusammen die endgültige Ausgabe erzeugen. Typische Beispiele für derartige Programme sind Preprozessor, Compiler, Assembler und Linker eines C-Systems oder eine Textverarbeitung, die mit einem Spooler einen Text druckt, während der Spelling-Checker gerade ein anderes Dokument auf orthographische Fehler untersucht. Diese Einzelprogramme arbeiten unter einem Multitasking-Betriebssystem, durch eine Pipe verbunden, quasi parallel. Unter Helios laufen sie tatsächlich parallel, da sie auf die verschiedenen Prozessoren aufgeteilt werden. Diese Art der »durch Prozesse«-Parallelität ist relativ leicht zu verstehen, da viele Anwendungsprogramme bei Multitaskingsystemen bereits jetzt auf dieses Verfahren zurückgreifen. Der letzte Weg, um Parallelität beim Programmlauf zu erreichen, besteht darin, parallele Algorithmen einzusetzen. Leider sind derartige Algorithmen bis jetzt kaum in Computerprogrammen zu finden. Dies liegt daran, daß normale Computer ein Programm immer sequentiell abarbeiten.

Programme, die für Transputer wie den ABAQ unter Einsatz paralleler Algorithmen entwickelt werden, laufen um ein Vielfaches schneller, da sie die vorhandenen Prozessoren tatsächlich ausnutzen. Beispiele für derartige Algorithmen sind Ray Tracing-Programme, Tabellenkalkulationen oder Computerschach.

Die beiden größten Probleme für Helios sind zum einen, daß der Nachrichtenaustausch zwischen Transputern relativ langsam ist, und daß das Betriebssystem verschiedene Prozesse auf den verfügbaren Prozessoren allozieren muß. Daher steckt hier auch mit Abstand die meiste Arbeit, die Perihelion Software mit Helios hatte. Helios wurde sowohl in Assembler als auch in % C geschrieben und enthält als £ Betriebssystem eine Shell, einen | C-Compiler, einen Makro-Pre-Prozessor, einen Assembler und J, einen Linker. Fremdanbieter arbeiten bereits an den Programmiersprachen Pascal, Modula 2, Lisp, Fortran, BCPL und ADA. Das Basic eines Drittherstellers, ein C-Compiler und ein Assembler laufen bereits jetzt unter Helios.

Richard Miller designte den Farb-Blitter-Chip des ABAQs (Quelle: Ulrich Hofner)
Der ABAQ-Blitter beherrscht nicht nur die acht logischen Verknüpfungen, sondern auch Farbvergleiche (Quelle: Toni Schwaiger)

Charity, der Farbblitter

Charity ist der Chip im ABAQ, der aus diesem Computer erst eine wirklich schnelle Grafik-Workstation macht. Neben den normalen Blitteroperationen, die beispielsweise auch der Atari-Blitter in den Mega STs beherrscht, führt dieser Chip von Richard Miller auch Farbvergleiche durch. Um Zeichen und Fonts schnell auf einem Farbbildschirm darzustellen, implementierte Miller eine 2D-Video-Mapping-Funktion. Ferner wurden extrem schnelle Line-Draw-Routinen hardwaremäßig auf dem Blitter realisiert. Da der T 800 selbst über Operationen zum Blockverschieben verfügt, die Verwaltung von 1 MByte Video-RAM aber zu viel Rechenleistung des Transputers verschlingen würde, dient dieser Spezialbaustein ausschließlich der Beschleunigung der Videoausgabe.

Wie schnell Charity tatsächlich ist, sollen folgende sehr beeindruckende Zahlen verdeutlichen. Der Farbblitter kann während eines Speicherzyklus vier Verknüpfungen an 8 Pixel (beim ABAQ besteht ein Pixel aus einem Byte und nicht aus einem Bit) ausführen und das Ergebnis zurückschreiben. Er ist in der Lage, 16 Millionen Pixel pro Sekunde im Monochrommodus zu verschieben, wobei er selbstverständlich logische Verknüpfungen durchführt. Dabei hat Charity jederzeit uneingeschränkten Zugriff auf das Video-RAM, um eine wirklich sehr schnelle Grafikausgabe sicherzustellen.

Wie bei jedem Multi-User-System wurde auch bei Helios sehr großer Wert auf den Datenschutz gelegt. So benutzt Helios Rekords. Diese legen genau fest, welche Prozesse berechtigt sind, auf die jeweilige Information zuzugreifen. Diese Zugriffsberechtigungen vergibt Helios teilweise selbst, zum Teil kann sie auch der Benutzer, zumindest innerhalb seiner Privilegien, vergeben.

Da ein simpler Command Line-Interpreter den Anforderungen, die ein Benutzer an eine Grafik-Workstation stellt, in keiner Weise genügt, stellt sich die Frage nach einer grafischen Benutzeroberfläche. Da sich Helios sehr an UNIX orientiert, verwundert es nicht weiter, daß man sich bei Perihelion für ein Fenster- und Grafik-Protokoll aus der UNIX-Welt entschied, nämlich XWindows. Dieses Programm ist übrigens Public Domain und beispielsweise auch auf Grafik-Workstations der Firmen Apollo und Hewlett-Packard implementiert. XWindows wird unter Helios genauso implementiert wie auf einem UNIX-System, also in zwei Teilen, nämlich einmal in der XLib, einer Bibliothek für Anwendungsprogramme, und zum anderen im XServer, einem Programm, das die Grafik-Treiber implementiert.

Unter XWindows besteht die Möglichkeit, ein Fenster als GEM-Workbench zu nutzen. Dazu müßte man allerdings erst GEM und die AES-Aufrufe auf den Transputer portieren und XWindows so programmieren, daß es die VDI-Aufrufe innerhalb eines Fensters handhabt.

Nachdem wir von den »Vätern« des ABAQ diese äußerst interessanten Erklärungen erhalten hatten, fuhren wir zu Atari nach London. Les Player, der Geschäftsführer von Atari Europa, präsentierte uns stolz das Gehäuse der Stand-alone-Version des ABAQs. Auf unsere Frage, was der ABAQ denn kosten solle, stellte Les Player zunächst einmal klar, daß der ABAQ in den Geschäften nie diesen Namen tragen wird, da es bereits in Holland oder Belgien einen Computer mit diesem Namen geben würde. Anschließend nannte er uns den stolzen Preis von etwa 10000 Mark. Dafür erhält man die Stand-alone-Version, die den ABAQ, einen Mega ST und die Tastatur beinhaltet. An Software gehört Helios, ein Editor, der Assembler/Linker und die XWindows-Bibliothek zum Lieferumfang. Von Perihelion wird ein C-Compiler für etwa 1500 Mark angeboten. Über die Preise der restlichen Programmiersprachen, die ja alle von Drittanbietern stammen, konnten wir nichts in Erfahrung bringen. Für Monitore, die am ABAQ ihre Arbeit verrichten, sind weitere 600 bis 16000 Mark zu veranschlagen. Damit rückt der ABAQ zwar für den »Otto Normalverbraucher« wieder in etwas weitere Ferne, aber in seiner Leistungsklasse ist dieser Preis als absolut günstig zu bezeichnen.

Unsere Frage, was Les Player am meisten am ABAQ imponiere, beantwortete er schmunzelnd mit der Feststellung, daß es sich bei diesem Computer um ein rein englisches Produkt handle, denn der Prozessor stammt von INMOS, die Hardware von Perihelion Hardware und Atari England und schließlich die Software von Perihelion Software.

Dr. Tim King, Jack Lang und Richard Miller, der Designer des Farbblitters, standen uns für ein ausgiebiges Interview zur Verfügung. In der nächsten Ausgabe des ST-Magazins lesen Sie mehr über diesen neuen Computer aus England, aber auch wie die Väter des ABAQs die Chancen anderer neuer Prozessoren beurteilen. Weiter machen wir Sie mit der Geschichte der Transputer, der Technologie des T 414 und des T 800 vertraut. Ein Interview mit INMOS, dem Hersteller der Tranputer-Chips, rundet das Thema Transputer ab. (Ulrich Hofner)

Dieses Demo verdeutlicht eindrucksvoll die Grafikfähigkeiten des ABAQ (Quelle: Toni Schwaiger)
ABAQ nimmt dem Mega ST die Steuerung dieses 19-Zoll-Bildschirms ab (Quelle: Toni Schwaiger)

Technische Daten

Prozessor: INMOS T 800-Transputer, 20 MHz; MC 68000-I/0-Prozessor, 8 MHz

RAM: 4 MByte, 1 MByte Dual Port-Video-RAM

Massenspeicher: 1-MByte-Diskettenstation, 80 MByte Festplatte

Tastatur: Keyboard des Mega ST mit 96 Tasten

Monitor: Analog RGB

Grafikmodi: 1280 x 960, 4 Bit pro Pixel, 16 Farben oder Monochrombetrieb; 1024 x 768, 8 Bit pro Pixel, 256 Farben; 640 x 480, 8 Bit pro Pixel, 256 Farben; 512 x 480, 32 Bit pro Pixel, 16 Millionen Farben

Schnittstellen: SCSI, ACSI, MIDI, RS232, Centronics, Maus-/Joystick-, Floppy-Port

Erweiterungen: Vier 20-MHz-INMOS-Links für 12 weitere Transputer mit je 1 MByte RAM, 32-Bit-Video-Erweiterungsbus, auf den Prozessorbus kann intern zugegriffen werden

Peripherie: Laserdrucker, CD-ROM

Betriebssystem: Helios, XWindows



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