Risc PC

Überblick

Der Risc PC ist ein Computer der Firma Acorn, der auf RISC-Technik beruht. RISC bedeutet, dass der Prozessor mit einem vergleichsweise einfachen und schnellen Befehlssatz arbeitet. Wie sein Vorgänger Acorn Archimedes nutzt der Risc PC eine ARM-CPU und als Betriebssystem RISC OS ab Version 3.5.

Der erste Risc PC wurde 1994 mit einem ARM610-Prozessor vorgestellt, der mit 30 MHz getaktet war. 1995 folgte ein Modell mit ARM710 und 40 MHz. Ab 1996 war der deutlich schnellere StrongARM-Prozessor verfügbar, später mit bis zu 287 MHz. Der Risc PC war vor allem durch seine Aufrüstbarkeit wichtig: Prozessoren, Speicher, Netzwerke, PC-Kompatibilität und Gehäuse konnten vergleichsweise leicht erweitert werden.

Technik und Aufbau

Eine Basisversion von RISC OS ist in austauschbaren ROM-Bausteinen gespeichert. Dadurch kann der Rechner auch ohne Festplatte starten. Als Arbeitsspeicher werden EDO-SIMMs verwendet. Anders als beim Archimedes muss sich der Hauptprozessor den Hauptspeicher nicht mehr zwingend mit der Grafik teilen; wenn kein eigenes Grafik-RAM-Modul eingesetzt ist, kann aber weiterhin Shared Memory genutzt werden. Der Hauptspeicher lässt sich nach Vorgabe auf maximal 256 MiB erweitern.

Die wichtigsten Hardwarebausteine folgen noch der Archimedes-Reihe. MEMC, also die Speicherverwaltung, ist aber zusammen mit dem IOC im IOMD-Chip zusammengefasst. Auf der Hauptplatine befinden sich daher vor allem VIDC für Video und Sound sowie IOMD für Ein-/Ausgabe und Speichersteuerung. Zusätzlich gibt es einen Super-I/O-Chip SMC FDC37C665GT für Diskettenlaufwerk, IDE-Festplatte sowie serielle und parallele Anschlüsse.

Das System besitzt zwei Steckplätze für Prozessorkarten. Einer enthält den ARM-Hauptprozessor. In den zweiten kann ein weiterer Prozessor eingesetzt werden, zum Beispiel ein 486-Prozessor als „eingebetteter PC“. Damit lassen sich DOS oder Windows unter RISC OS ausführen. Außerdem gibt es einen Netzwerkslot für Ethernet. Das Gehäuse ist nahezu schraubenfrei, modular aufgebaut und leicht zu öffnen.

Basisdaten

Die technischen Basisdaten gelten für alle Modelle. Zum Risc PC gehören ein modulares Gehäuse mit proprietärem Netzteil und Monolautsprecher, der IOMD als Input-, Output- und Memorycontroller-ASIC sowie der VIDC20 als Video- und Soundcontroller-ASIC. ASIC bezeichnet einen speziell für eine Aufgabe entwickelten Chip.

Der Rechner kann mit oder ohne VRAM betrieben werden. VRAM ist spezieller Grafikspeicher; ohne ihn nutzt das System Shared Memory. Genannt werden Grafikmodi wie XUSVGA 800 × 600 mit 32 Bit Farbtiefe, SVUXGA 1024 × 768 mit 16 Bit und SVUXGA 1600 × 1200 mit 8 Bit. Beim Sound gibt es 8 Bit logarithmische Samples bei Issue-1- und Issue-2-Mainboards beziehungsweise 16 Bit lineare Samples bei Issue-3-Mainboards.

Zur Ausstattung zählen zwei 72-Pin-SIMM-Sockel für PS/2-/EDO-RAM bis 256 MB, ein VRAM-Sockel für 1 oder 2 MB, zwei ROM-Sockel für RISC-OS-ROMs, ein Netzwerkadapter-Sockel für Ethernet oder Econet und 240 Byte batteriegestütztes CMOS-RAM für Basiskonfiguration und Echtzeituhr. Über den DEBI-Erweiterungsbus, das DMA Extended Bus Interface, sind bis zu 8 Slots bei einer 4-Etagen-Backplane möglich. DMA bedeutet, dass Geräte direkt auf Speicher zugreifen können.

Es gibt einen IDE/ATAPI-Anschluss für bis zu zwei Laufwerke, etwa Festplatten, CD-ROMs, Wechselplatten oder Bandlaufwerke, außerdem einen Floppy-Anschluss. Beim Risc PC 600 gab es zwei Varianten des Floppyanschlusses: eine unterstützte nur ein Laufwerk, die andere zwei. Rückseitig befinden sich unter anderem PS/2-Tastaturanschluss, Logitech-Mousebus für die mitgelieferte mechanische Drei-Tasten-Maus, bidirektionaler Parallelport, serieller Port mit 115200 Bit/s, 3,5-mm-Stereo-Audioausgang und VGA-D-Sub-15-Anschluss.

Modelle und Erweiterungen

Die Hauptmodelle sind Risc PC 600, Risc PC 700 und Risc PC SA. Der Risc PC 600 wurde 1994 eingeführt, nutzte einen ARM 610 und RISC OS 3.5. Der Risc PC 700 erschien 1995 mit ARM 710 und RISC OS 3.6. Der Risc PC SA kam 1997 mit StrongARM und RISC OS 3.7. Die Bezeichnungen 600 und 700 wurden erst nach Erscheinen der ARM710-Prozessorkarte eingeführt.

Der ursprüngliche Risc PC wurde mit ARM610-Prozessorkarte, 4 MB RAM und 210-MB-Festplatte ausgeliefert. Das Mainboard hatte zunächst 8-Bit-Sound; VideoRAM war anfangs nur bis 1 MB installierbar, weil 2-MB-Riegel noch nicht lieferbar waren. Angeboten wurden verschiedene Kombinationen mit Acorn-Monitoren AKF60 und AKF85, 420-MB-Festplatte, CD-ROM, 1-MB-VideoRAM-Modul und Erweiterung auf 8 MB RAM. Der Einstiegspreis in Deutschland lag für das kleine Modell mit ARM610, 4 MB RAM und 210-MB-Festplatte bei exakt 2999 DM.

Wichtige Erweiterungen von Acorn waren ein steckbares 16-Bit-Soundmodul, ein VideoRAM-Upgrade, ein Ethernetmodul und die PC-Kompatibilitätskarte. Diese PC-Karte erschien zunächst mit einem 486SX von Texas Instruments und konnte DR-DOS, MS-DOS, Windows 3.1 und später Windows 95 betreiben, allerdings mit eingeschränkter Spieletauglichkeit.

Das Mainboard wurde während der Produktionszeit zweimal leicht überarbeitet, blieb in den Haupteigenschaften aber ähnlich. Die dritte Version enthielt 16-Bit-Sound bereits auf dem Board und eine an europäische Normen angepasste Videoeinheit. Auch ältere Geräte konnten auf StrongARM aufgerüstet werden; oft war dafür ein ROM-Austausch nötig, weil das Betriebssystem den neuen Prozessor unterstützen musste. Die ARM710-Karte mit 40 MHz war etwa 25 % schneller als der ARM610. Die 1996 erschienene StrongARM-CPU von Digital Equipment Corporation und ARM nutzte unter anderem getrennte Caches für Daten und Instruktionen sowie eine fünfstufige Befehlspipeline. Dafür waren RISC OS 3.7 und Anpassungen vieler Programme nötig.

Besondere Konstruktionen

Eine besondere Eigenschaft ist der zweite Prozessorsteckplatz. Er erlaubt einem Zweitprozessor anderer Bauart, etwa x86 statt ARM, im echten Parallelbetrieb den Systembus mit RAM, Grafik und Ein-/Ausgabe anzusteuern. Der eigentliche Busmaster muss aber ein ARM-Prozessor im ersten Steckplatz sein. Die PC-Karten besitzen dafür ein besonderes IC, das das Busprotokoll des Risc PC umsetzt.

Der Risc PC ist damit kein klassisches Dual- oder Mehrprozessorsystem wie andere Workstations oder Mehrprozessormainboards. Trotzdem gab es Ansätze für Mehrprozessorbetrieb: Acorn entwickelte die „Duet“-Karte mit einem weiteren ARM610. SIMTEC Electronics entwickelte das Hydra-System, mit dem bis zu 5 ARM-Prozessorkarten auf den zwei Prozessorsteckplätzen installiert werden konnten; dieses Hydra Multiprocessor Board war tatsächlich käuflich erhältlich und wurde mit einem Mandelbrotgenerator demonstriert.

Die Dortmunder Firma ACE produzierte den ARM-Switcher. Diese Umschaltplatine erlaubte, zwei unterschiedliche ARM-Prozessoren eingebaut zu lassen und vor dem Einschalten auszuwählen, welche CPU startet. Das war besonders während des Übergangs zur StrongARM-Architektur nützlich, weil vorhandene Software weiter genutzt werden konnte. Von Acorn 1994 angekündigte Media-Prozessoren wie DSPs, MPEG-Decoder oder Grafikbeschleuniger für den zweiten Prozessorslot wurden nicht allgemein verfügbar.

Gehäuse, Wartung und Nachfolge

Das Gehäuse ist über stapelbare Ebenenmodule erweiterbar. Die Basisplatte enthält Mainboard, Netzteil und eine vorn eingebaute Festplatte. Jedes zusätzliche Modul bietet Platz für ein weiteres 5,25-Zoll-Laufwerk und einen 3,5-Zoll-Schacht. Vier steck- und drehbare Stifte an den Ecken halten die Module zusammen. Erweiterungskarten, sogenannte Podules, werden über eine vertikale Riser-Karte eingebaut, die Acorn Backplane nennt. Pro zusätzlichem Ebenenmodul sind zwei weitere Erweiterungsslots möglich. Im Standardgehäuse gibt es zwei untere Slots, die DMA-fähig sind; Karten wie SCSI-Controller sollten dort eingesetzt werden. Es gab Netzteile mit 70 Watt und 103 Watt. Ein besonders auffälliger Aufbau war der „The Rocket Ship Computer“ mit zehn Gehäuseebenen, vorgestellt im November 1996 auf der Acorn World Show.

Ein wichtiger Wartungspunkt sind auslaufende Stützakkus für das CMOS-RAM. Über 30 Jahre nach Markteinführung sind sie fast immer erschöpft und können auslaufen. Batterielauge kann Kupferbahnen auf der Hauptplatine zerstören und bis zum vollständigen Ausfall führen. Deshalb sollten Akkus in eingelagerten oder gebrauchten Geräten kontrolliert und ersetzt werden, am besten durch ein Modell abseits der Platine. Kleine Kristalle außen am Akku sind Warnzeichen; grüne Oxidationsbeläge an benachbarten ICs deuten auf fortgeschrittene Schäden hin.

Der offizielle Nachfolger Phoebe beziehungsweise Risc PC-2 wurde von Acorn nie fertiggestellt. Im Jahr 2000 erschien der Kinetic Risc PC mit StrongARM, RISC OS 4 und Speicher auf der CPU-Karte; Castle Technology Ltd. baute und vertrieb ihn nach dem Ende von Acorn weiter. Castle brachte im Dezember 2002 den IYONIX pc auf Basis des XScale-Prozessors heraus. Weitere angekündigte oder entwickelte Nachfolger waren das Imago-Mainboard von Millipede, der einmal gebaute Grafikrechner Cerilica Nucleus, der FPGA-basierte Omega von MicroDigital, der A9home von Advantage Six aus dem Jahr 2005 sowie spätere kleine Systeme wie BIK/ARMini und PIK/ARMiniX. Aktuelle Nachfolgesysteme werden als bis zu 140-mal schneller als ein Risc PC beschrieben und basieren unter anderem auf BeagleBoard, Wandboard, Titanium von Elesar oder Raspberry Pi.