ATARI Transputer-Workstation - Und es gibt sie noch!
Bei näherer Betrachtung der Geschichte der letzten ATARI-Produkte, oh TT oder ATW, scheint die wundersam schnelle Entwicklung des ST in den Bereich der Fabel zu geraten. Trotz zahlreicher sich widersprechender Gerüchte ist bis heute keines der beiden Geräte offiziell auf dem Markt. Dennoch, hier sind Erfahrungen aus längerer Entwicklungsarbeit mit dem ATW und natürlich auch die neuesten Gerüchte.
Beginnen wir mit den Erfahrungsberichten. Zur Zukunft kommen wir später. Zuerst jedoch, zusammenfassend, noch einmal die technischen Daten der ATW in ihrer jetzigen Form: Tower-Gehäuse, ein T800 mit 4MB Hauptspeicher, 1MB Video-RAM. 4 vordefinierte Video-Modi von 1280* 960 Pixeln mit maximal 16 aus 4096 Farben, über 1024 * 768 Pixel mit 8 Bitplanes bis hin zu 512 * 480 Pixeln mit 24 nutzbaren Bitplanes. Es gibt vier Erweiterungs-Slots für maximal 12 intern ersetzbare Transputer. Zusätzlich ist ein Mega-ST als Host-Computer mit SCSI Controller, einer Floppy und einer 40 MB Harddisk sowie allen Schnittstellen des ST eingebaut.
Zuverlässigkeit der Hardware...
Die aktuellen Transputer-Maschinen gehören zur vierten Bauserie. In ein Tower Gehäuse eingebaut sind, wie gesagt, eine Mega-ST 1-ähnliche Platine mit zusätzlichem SCSI-Interface, ein Transputer-Motherboard mit vier Slots und ein Video-Subsystem. Für die vier Video-Modi des ATW hat dieses Board drei Ausgänge, was in der Praxis verhindert, per Software den Video-Modus umzuschalten. Seit Jahren ist geplant, das Video-Board in einem Chip zusammenzufassen, aber dieser Versuch scheint auf größere Schwierigkeiten zu stoßen. Jedenfalls ist über eventuelle Fortschritte nichts zu erfahren. Als Ersatz hat ATARI jedoch gerade einen kleinen Umbau der Video-Platine vorgestellt, der nun doch ermöglicht, alle drei Ausgänge zu vereinen. Alle neuen ATWs sollen bereits serienmäßig damit ausgerüstet, alte Maschinen für ca. 30 englische Pfund umrüstbar sein.
Ärgerlich ist, daß die Video-Ausgabe nicht in allen Video-Modi zufriedenstellend arbeitet, ein Problem, das die alten Serie-3-Geräte noch nicht kannten.
Der 16-Millionen-Farben-Modus flimmert stark und eine Pixel-Zeile in der Bildschirmmitte wird nicht richtig dargestellt. Bei manchen Geräten läßt dieser Fehler nach einigen Minuten Betriebszeit nach oder verschwindet ganz, aber leider kann man sich darauf nicht verlassen. Nach einigen Experimenten stellte sich heraus, daß die Video-Platine nicht dafür verantwortlich ist, denn sie wurde unverändert aus der Bauserie 3 übernommen. Offensichtlich sind die Hauptplatine oder der Blitter- und Sync-Chip namens Blossom noch nicht ganz fehlerfrei.
Auch das SCSI-Interface ist nicht so zuverlässig wie andere SCSI-Hardware. Im allgemeinen funktioniert es zwar, aber ganz sicher ist der Betrieb leider nicht immer, vor allem, wenn man zusätzliche Harddisks anschließen will. Ein echtes Problem stellt auch die SCSI-Formatier-Software dar. die eine veränderte Version der ATARI-Festplatten-Software älterer Bauart darstellt. Höchst unkomfortabel.
...und der Software
Das Betriebssystem Helios ist jetzt in der Version 1.1A verfügbar, in der sehr viele Fehler beseitigt wurden. Leider hat der ST-Server des ATW dabei einen lästigen neuen Bug erhalten: Er stürzt ab, wenn man eine mit <Ctrl>-S gestoppte Ausgabe zulange anhält. Dann hilft nur noch neu booten. Ansonsten ist das Betriebssystem jetzt so zuverlässig, daß man angenehm damit programmieren kann.
Wichtig ist, daß die CDL Hilfssprache für die Parallelprogrammierung inzwischen so stabil ist, daß umfangreichere Projekte möglich werden. Und vor allem, es gibt jetzt eine Dokumentation, die es auch möglich macht, etwas damit anzufangen. Zur Helios-Dokumentation im allgemeinen: Wie nützlich sind doch die durchschnittlich 34 Handbuch-Ordner eines UNIX-Systems... Mehr und vor allem genauere Dokumentation wäre dringend erforderlich. Die Dokumentation ist zu sehr vom Standpunkt des Insiders, des Betriebssystemprogrammierers geschrieben. Viele Voraussetzungen kann der Benutzer schlicht und einfach gar nicht wissen - zwar sind die Bedienung der Shell und auch viele System-Calls für normale Programme UNIX-kompatibel, aber es gibt eben soviel andere Dinge, die man mit Helios erzeugen kann, wie zum Beispiel Server, residente Libraries etc., für die es praktisch keine nutzbare Dokumentation gibt. Auch ATARI könnte etwas Papier zur Beschreibung der System Hardware beilegen. Aber soweit man hören kann, sind diese Dinge bei Perihelion in Arbeit.
Auch die Compiler für die verschiedenen Programmiersprachen sind inzwischen durchaus brauchbar. Der C-Compiler hat einen sehr schönen Source Level Debugger bekommen, der auch mit anderen Programmiersprachen zusammenarbeitet, zum Beispiel mit Rowley's Modula II. Der Debugger arbeitet in Textfenstern mit Pop-Up-Menüs, komplett im Textmodus, so daß er auch mit Terminals ohne Grafik funktioniert. Apropos Grafik - leider ist immer noch keine X-window-Release-3 verfügbar. Die gerade vom MIT freigegebene Release 4 soll allerdings angepaßt werden, wenn dies wohl auch noch einige Monate dauern wird. Die Nachteile der Release 2: keine Unterstützung für mehr als 8 Bitplanes, sehr instabiles Toolkit, keine Möglichkeit, die neuen Standardbenutzeroberflächen Motif oder OpenLook zu implementieren. Gute Oberflächen auf Release 2 sind ziemlich mühsam. Entsprechende Tools fehlen sehr.
Weitere Programmier-Tools aus der unter UNIX verfügbaren Palette wären nicht von Übel. Ein Yacc-kompatibler Parser-Generator aus der Palette der Free Software Foundation, Bison genannt, ist zwar als Public Domain verfügbar, aber wer die UNIX-Werkzeugserie kennt und liebt, vermißt doch so einiges.
Ein erhebliches Manko für den Betrieb des ATW war lange Zeit das völlig ungeeignete Filing-System des TOS, das Helios auf dem Host-Computer zur Datenablage auf der Festplatte benutzt. Inzwischen hat die Aachener Firma Parsytec, die sehr eng mit Perihelion zusammenarbeitet, ein sehr schnelles, BSD-kompatibles Filing-System für Transputer entwickelt, das gleich mehrere Probleme auf einmal löst: Es ist nicht nur schneller, sondern es erlaubt Helios auch, Dateien mit dem eingebauten Zugriffsschutzrechten vor nicht autorisierten Benutzern zu schützen. Es kann auch Dateisysteme bis zu 2 Gigabytes Größe verwalten. Schließlich erlaubt es, wie das UNIX-BSD-System, erheblich längere und damit nützlichere Dateinamen. Keine lästige Beschränkung mehr auf mickrige acht Buchstaben... Volle Leistung (bis zu 2MB Übertragungsleistung pro Sekunde) liefert das Filing System allerdings erst mit einer speziellen Transputer-SCSI-Karte, aber auch auf einem ATW bringt es erheblichen Gewinn. Es ist mir allerdings nicht bekannt, ob ATARI das Helios Filing System überhaupt mitliefert, bzw. ob es möglich ist, entsprechende Treiber und Server für den ATW bei Perihelion oder Parsytec nachzukaufen. Sinnvoll wäre es jedenfalls.
Ebenfalls noch nicht völlig geklärt ist der Umfang der System-Software, die /um ATW geliefert wird. Im Moment ist nur das Betriebssystem in einer einfachen Version, aber ohne Programmier-Tools. enthalten. Compiler und Erweiterungen für Netzwerkbetrieb müssen separat bei Perihelion erworben werden. ATARI verhandelt zwar mit Perihelion über eine umfangreichere Grundausstattung, aber Ergebnisse wird man wohl erst auf der CeBIT erwarten können.
Das Software-Angebot für Helios ist immer noch recht dünn. Zwar gibt es alle wirklich wichtigen Programmiersprachen und Tools, aber Anwender-Software ist noch immer nicht verfügbar. Auf der CeBIT wird aber zumindest ein 3D-Grafik-Software-Paket (MiraShading) für Helios vorgestellt werden, das von uns portiert wurde. Die Entwicklung von Endanwender-Software auf der Maschine ist aber durch die unvollkommene X-Implementierung recht mühsam - der Hauptanwenderkreis wird wohl noch einige Zeit in der Forschung und bei der Inhouse-Programmierung zu suchen sein.
Probleme des Transputer-Einsatzes
Die Praxis des Transputer-Einsatzes bei Aufgaben, die große Datenmengen erfordern, ist nicht unbedingt problemlos: Auf UNIX-Rechnern löst man das Speicherproblem mit einem Memory Management Unit (bei modernen Prozessoren oft auf dem Chip integriert), das in der Lage ist, Hauptspeicherbereiche auf eine schnelle Festplatte auszulagern, wenn der Speicherplatz knapp wird. Auf diese Weise ist sehr selten ein Programmabbruch aus Speichermangel erforderlich, wenn auch die Performance des Systems manchmal erheblich unter der Speicher-Auslagerei zu leiden hat. Dadurch lassen sich auch auf Rechnersystemen, die über nur etwa 4 Megabyte Hauptspeicher verfügen, sehr viel anspruchsvollere Aufgaben berechnen. Ein Beispiel: Wir haben ein 3D-Computergrafik-Paket auf den ATW portiert, das auf einer Workstation bzw. einem Minicomputer entwickelt wurde. Auf einer VAX lassen sich praktisch beliebig große Szenen berechnen. Auf einem ATW mit gleichgroßem Hauptspeicher wird es bereits bei ca. 15.000 bis 30.000 Polygonen sehr eng. Dafür bietet ein Transputer-System die Möglichkeit, mehrere Prozessoren zusammenzuschalten. Dies ist, nebenbei bemerkt, auch der Grund, warum Transputer keine Speicherauslagerung bieten: In einem Prozessornetzwerk ist der Daten-Transfer zur Festplatte viel zu zeitraubend, so daß man keine brauchbaren Ergebnisse erzielen kann. Deshalb unterstützt die aktuelle Transputer-Architektur keinerlei Memory Management Hardware. Extrem datenintensive Programme sind allerdings wegen der stark begrenzten Kommunikationsgeschwindigkeit von 20 Megabaud zwischen benachbarten Knoten nicht leicht effizient zu parallelisieren: Es gibt, wie immer, auch bei der Parallelprogrammierung meist die Möglichkeit, entweder schnell und speicheraufwendig oder weniger effizient und dafür mit vernünftigem Speicheraufwand zu programmieren. Am besten geeignet sind Transputer-Netzwerke daher für Probleme, die auf den Netzwerkprozessoren nicht allzu viel Speicher für Daten verlangen und bei denen die parallelisierten Teilaufgaben hochgradig unabhängig und rechenintensiv sind. Darüber hinaus werden Transputer gerne in Steuerungssystemen verwendet.
Memory Management-Einheiten haben aber noch einen weiteren sehr gewichtigen Vorteil für die Software-Entwicklung: Jedes laufende Programm hat seinen eigenen virtuellen Speicherbereich, in den es sozusagen eingesperrt ist. Zugriffe außerhalb dieses Bereiches sind nicht erlaubt und führen zu einer Art kontrolliertem Absturz. Dabei wird das laufende Programm abgebrochen, nicht aber das gesamte Rechnersystem neugestartet. Bei einem Single-Task-Rechner à la ST mag der Griff zum Reset-Taster ja akzeptabel sein, um die Folgen illegaler Speicherzugriffe zu beheben (zum Beispiel verursacht durch fehlerhafte C-Pointer-Programmierung), auf einem Multi-Tasking- oder gar Mehrbenutzersystem ist dies ein Ding der Unmöglichkeit. Kurz und gut, Programmfehler, klassische Programmabstürze, führen unter Kontrolle üblichen Memory-Managements nur sehr, sehr selten zu Systemabstürzen. Die Programmentwicklung wird dadurch natürlich erheblich beschleunigt.
Zukunft
Wie ATARI Deutschland uns mitteilte, ist die Transputer-Workstation in ihrer aktuellen Bauform ab Lager lieferbar. Zwar entspricht das Gerät im Moment nicht vollständig den ehrgeizigen Spezifikationen der Anfangszeit, aber immerhin, die Maschine ist sicher genug, um als preisgünstige Transputer-Einstiegs- und Grafikstation Verwendung und einige Verbreitung zu finden. Im Preisvergleich mit anderen Transputer-Produkten schneidet das Gerät heute allerdings nicht mehr so gut ab wie noch vor einem Jahr, denn Parsytec und Sang bieten beide leistungsfähige Transputer-Grafikkarten für unter 10.000,- DM an, die, mit einem PC als Host, durchaus eine sehr ernsthafte Konkurrenz darstellen. Es gibt ja ein vages Gerücht, daß in Zukunft eine ATW-Version mit drei Prozessoren serienmäßig geliefert werden soll, einer für das X-Windowing-System, einer fürs Filing-System und einer fürs rohe Rechnen. Das wäre allerdings eine sehr feine Sache, denn die Leistungsfähigkeit eines Systems wird durch lästige Routinearbeiten, die durch aktive Windowing- oder Filing-Systeme (ganz besonders durch X-Window) anfallen, doch so sehr gebremst, das der Einsatz zusätzlicher Prozessoren sehr sinnvoll ist. Bei der bisherigen Entwicklungsgeschichte des ATW erscheint es aber sehr fraglich, ob und wenn ja, wann und natürlich für welchen Preis mit diesem erweiterten System zu rechnen ist. Interessenten sollten von dem ausgehen, was heute verfügbar ist - einem Rechner mit Macken, aber einem durchaus vernünftigen Preis/Leistungsverhältnis. Als die Maschine vor über zwei Jahren zum ersten Mal vorgestellt wurde, war sie noch sensationell. Heute ist sie nur noch ein überdurchschnittlich schneller Computer mit einem recht speziellen Anwendungskreis. cs
In letzter Minute
Die ATW wird weiterentwickelt. Ziel ist, den Rechner kompatibel zu den TRAM-karten von INMOS zu halten. TRAMs sind kleine Steckmodule, ungefähr von Kreditkarten-Format, die huckepack (also flach liegend) auf eine Mutterplatine gesteckt werden.
Sie können einen Prozessor samt Speicher, ein Grafikboard, oder auch eine Ethernet-Schnittstelle enthalten, oder was immer des Entwicklers Herz beliebt. Natürlich passen solche Schaltungen oft nicht auf ein einzelnes TRAM-Kärtchen, da die Steckplätze auf dem Motherboard aber nebeneinander liegen, kann eine Karte auch mehrere Steckplätze belegen.
Für die ATW wird es zunächst ein TRAM-Motherboard geben, daß in die Steckplätze der Maschine paßt. Das Grundgerät (man höre und staune) wird dann aus drei Transputern bestehen, die, was sehr sinnvoll ist, spezielle Aufgaben übernehmen. Nummer eins erledigt die Grafik, Nummer zwei das Filing-System und Nummer drei kann sich ganz aufs Rechnen konzentrieren. Die Vorteile dieser Arbeitsteilung können Sie im Artikel nachlesen. Der Rechenleistungsbedarf von XWindows und die Sicherheitsanforderungen an ein Filing-System legen diese Aufteilung einfach nahe. Schließlich soll in einer letzten Anstrengung das gesamte I/O-Subsystem, daß zur Zeit aus einem umgebauten Mega ST besteht, durch ein spezielles TR AM-Modul mit SCSI-Schnittstelle mit Autoboot (nicht zu fassen, na endlich) und PC-Tastatur-Schnittstelle ersetzt werden.
Das klingt alles sehr schick, vor allem war das vage Gerücht zu vernehmen, daß diese neue ATW nicht wesentlich teurer werden soll, trotz der zusätzlichen Leistungen. Das ist zwar kaum zu glauben, aber damit wäre das exzellente Preis-/ Leistungsverhältnis der ATW-Anfangszeit wieder hergestellt. Bei den inzwischen chronisch langwierigen ATARI Entwicklungen steht allerdings noch in den Sternen, wann diese erweiterte Version verfügbar sein wird. Die Messepräsentation zur CeBIT ist laut Aussage von ATARI noch nicht gesichert.
P.S.: Alle Bilder dieses Artikels wurden mit dem Programm MiraShading von ARTTEC Software und Miralab berechnet.