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.

Quickindex 2.1, Referenz: TT, Mono (%)
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
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

Quickindex 2.1, Referenz: TT, Mono (%)
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
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 2.6_r CDK-File packen (Sekunden)
	67	69	109	72	18	18	20
Janus wird mit 20 MHz ausgeliefert_f 30 MHz bei dem Testgerät
nicht betriebssicher

Gabriel Schmidt

Aus: ST-Computer 05 / 1995, Seite 12

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