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A/BOX Logo

Codename: A\BOX

Die Realisation einer Vision schreitet voran

Das Produkt - Die Daten - Die Fakten

Oktober 22, 1996: phase 5 digital products freut sich, endlich die langerwarteten Spezifikationen des neuen, für 1997 geplanten und auf einer leistungsfähigen Custom-Chip-Technologie basierenden Rechnersystems vorstellen zu können. Unter dem aktuellen Projektnamen A\BOX wird ein visionäres Design realisiert, das neue Maßstäbe setzt und die Schranken heutiger Standards überwindet. A\BOX wendet sich als hochleistungsfähige Creative Personal Workstation an alle Anwender, die aktiv und kreativ mit modernsten Technologien arbeiten und sich nicht von den Rotstift-gezeichneten Hardware-Massenprodukten und rückschrittlichen Software-Korsetten rein Consumer- und Anwender-orientierter Systeme einengen lassen wollen. Mit der enormen gebotenen Leistung und den integrierten Funktionalitäten kann das A\BOX-Projekt für sich in Anspruch nehmen, ein Rechnerkonzept zu realisieren, das so innovativ, herausragend und außergewöhnlich cool ist, wie es der Amiga 1000 vor 12 Jahren war - ein Rechnerkonzept, das alle Anhänger des Amiga als die Wiederauferstehung ihres bevorzugten Rechnersystems auf aktuellstem technologischen Level begrüßen können.

Die Hardware der A\BOX

Aufgrund vielfältiger aufgetretener falscher Spekulationen, Gerüchte und Fehlinformationen, die in den letzten Monaten in allgemeinen Diskussionsforen wie z.B. manchen Internet-Newsgroups über unser angekündigtes Rechnerprojekt aufkamen, möchten wir einleitend zum A\BOX-Konzept einige grundlegende Dinge feststellen: Das A\BOX-Project spezifiziert kein auf Standard-Technologien wie z.B. PCI-basierenden Grafikchips aufbauendes System. Wir bei phase 5 digital products vertreten die Auffassung, daß ein neuer innovativer Computer auch eine entsprechende innovative Hardware bieten muß, um sich von den gängigen PC-Konzepten und deren Limitierungen abzuheben. Dies bedeutet auf der anderen Seite in keinster Weise, daß beim Design eines innovativen Rechners von brauchbaren und für den Systemanwender sinnvollen Standards (wie z.B. einem PCI-Bus für einfache Erweiterungen, der Verwendung von standardisierten RAM-Modulen, Standard-Schnittstellen etc.) abgewichen werden muß. Die technologische Innovation findet vielmehr auf einer Integrationsebene statt, die eine zentrale systemsteuernde Bedeutung hat. Und trotz des im folgenden erläuterten Aufwands ist es mit heutigen modernsten Design- und Fertigungsmethoden möglich, solche Innovation in Form von ASICs zu einem äußerst konkurrenzfähigen Preis realisieren. Zentraler Bestandteil der A\BOX ist ein neuartiger und bei phase 5 digital products in der Entwicklung befindlicher Custom Chip, der für wesentliche Funktionalitäten des Systems verantwortlich sein wird, wie z.B. die komplette Speicherverwaltung und Prozessoranbindung, alle DMA-Funktionen einschließlich Video- und Audio-DMA, Blitter-artige Funktionen sowie I/O- und Control-Funktionen. An der Verwirklichung dieses anspruchsvollen Konzepts arbeiten ein Team von erfahrenen Chip- und Hardware-Designern - unter Unterstüzung von Software-Designern - mit modernsten High Level Synthese-Tools in einer VHDL-basierten Entwicklungsumgebung. Simulations- und Testphasen, an deren Ende das erste Silizium-Tapeout stehen wird, werden durch das erste Halbjahr 1997 intensiv vorangetrieben werden. Die spätere Serienfertigung des ASICs wird selbstverständlich über einen der weltweit führenden ASIC-Hersteller durchgeführt.

Abschließend kann gesagt werden, daß es sich beim A\BOX-Project um ein ehrgeiziges und technologieschaffendes Projekt handelt, in dem keineswegs das Rad neu erfunden werden soll, sondern vielmehr unter Ausschöpfung der modernsten Technologien und Entwicklungsmöglichkeiten, die einem innovativen und investitionsbereiten Unternehmen heute zur Verfügung stehen, ein herausragend leistungsfähiges und konkurrenzfähiges Produkt entwickeln wird.
The Silicon Dream

Das Herz der A\BOX ist der Systemcontroller CAIPIRINHA, in dem die dem A\BOX-Konzept zugrundeliegende funktionelle Integration realisiert wird. Mit CAIPIRINHA werden neue Dimensionen der Leistungsfähigkeit und Technologie beschritten. CAIPIRINHA wird als VLSI Custom Chip Design in einer 0.35 um CMOS ASIC-Technologie und unter Verwendung eines modernen, voraussichtlich 575poligen BGA-Gehäuses realisiert. Mit einer Busbreite von 128 Bit zum Memory Bus, umfangreichen dual-ported Buffern und FIFOs in den Datenleitungen und Taktraten von initial 100 MHz extern und 200 MHz intern kann CAIPIRINHA höchsten Datendurchsatz und Prozessor-unabhängige leistungsfähige Zusatzfunktionen z.B. zur 3D- und Multimedia-Unterstützung bieten.
Eckpunkte des CAIPIRINHA-Designs:
CAIPIRINHA ist grundsätzlich als hochkomplexer System- und Memory Controller in Form einer SOMA-Engine (Sole Memory Access) ausgeführt. Dabei verwaltet CAIPIRINHA sämtliche Zugriffe auf den als hochleistungsfähige Unified Memory Architecture (UMA) ausgeführten Speicher der A\BOX; sämtliche externen Speicherzugriffe - einschließlich derer des Prozessors - finden nur virtuell statt und werden von CAIPIRINHA verwaltet und umgesetzt. Bei der Unified Memory Architecture wird der gesamte Speicher des Systems als einheitlicher Speicher zur Verfügung gestellt, in dem alle Arten von Daten wie z.B. Programme und deren Daten, Bildschirm-Daten, 3D-Texturen oder Z-Buffer-Daten, Audiodaten, eingehende Videodatenströme etc. etc. gehalten werden und von allen Funktionseinheiten des Systems angesprochen werden können. Für den Anwender bedeutet UMA, daß der gesamte im System installierte Speicher jederzeit allen Applikationen zur Verfügung steht; auch ein Aufrüsten des Hauptspeichers mit preisgünstigen SDRAM-Modulen stellt immer den aufgerüsteten Speicher für alle Anwendungen bzw. Funktionen des Systems zur Verfügung. Vom Prinzip her entspricht UMA dem sowohl von Prozessor als auch den Custom Chips und Video- und Audio-DMA-Einheiten des Amiga ansprechbaren Chip-RAM. Im Gegensatz zu diesem und zu Low-Cost-UMA-Ansätzen im PC-Bereich wird das als UMA ausgeführte Memory Subsystem der A\BOX allerdings in 128 Bit Breite mit 100 MHz schnellem synchronen DRAMs ausgeführt, was eine Bandbreite von 1,6 GByte/s erlaubt. Eine spezielle Ansteuerung der SDRAM-Module reduziert dabei die Latenzzeiten der Speicherzugrifffe erheblich.

Durch die Integration der Video-DMA in CAIPIRINHA wird der UMA-Speicher gleichzeitig auch als Bildschirmspeicher verwendbar. CAIPIRINHA stellt zwei Video-DMA-Engines zur Verfügung: einen 220-MHz High Performance-Videoausgang für Auflösungen bis zu 1600x1280 Pixel in 24 Bit bei 75 Hz Bildwiederholrate, und einen genlockbaren 135 Mhz-Videoausgang für einen Zweitmonitor oder eine Bildausgabe in Videoauflösungen wie PAL/NTSC oder S-VHS. Die Videoausgabe des 135-MHz-Ausgangs ist beim Betrieb beider Video-DMAs parallel als Fenster auf dem 220-MHz-Display einblendbar.

Die Video-DMA-Engines von CAIPIRINHA arbeiten im Gegensatz zu herkömmlichen Raster-Scan-Displays auf Basis eines wahlfreien Speicherzugriffs (Random Access Display), der es ermöglicht, auf beliebigen Bildschirmpositionen beliebige zu visualisierende Daten darzustellen. Durch diese Methode können Fenster beispielsweise als Hardwarewindows verzögerungs- und ruckfrei mit vollem Inhalt - auch z.B. mit sich bewegenden Animationen oder Videosequenzen - überall eingeblendet und bewegt werden. Spezielle Pipelines und FIFO-Buffer innerhalb der Video-DMA von CAIPIRINHA sorgen hierbei für einen stabilen Datendurchsatz; die Steuerung der komplexen Bildmöglichkeiten erledigt ein integrierter Display List RISC Processor (DLRP). Da die Video-DMA-Engines immer in 24 Bit ausgeben, ist es selbstverständlich möglich, beliebige Farbtiefe zu mischen; so können z.B. auf einem speichersparenden Hintergrund mit 8 Bit Farbtiefe an beliebiger Position 16- und 24-Bit-Fenster dargestellt werden. Selbstverständlich erlaubt es CAIPIRINHA, beliebig große virtuelle Bildschirme zu öffnen und darzustellen, wobei auch hierfür der gesamte Hauptspeicher zur Verfügung steht; so kann z.B. eine Bildverarbeitungsanwendung in einem auf 72 MByte aufgerüsteten System beispielsweise einen 4000 auf 4000 Pixel großen virtuellen Bildschirm in 24 Bit öffnen, und diesen in einem 1280x1024 Pixel auf dem Monitor großen darstellbaren Display verzögerungs- und ruckfrei scrollen. Ein weiteres interessantes Feature der Video-DMA-Engines von CAIPIRINHA ist die Tatsache, daß Fenster nicht mehr nur rechteckig sein können, sondern praktisch beliebige Umrisse annehmen können. Last not least können auszugebende Video-Daten im Hauptspeicher in verschiedenen Formaten wie z.B. RGB, YUV oder CMYK abgelegt sein und simultan angezeigt werden.

Selbstverständlich verfügt CAIPIRINHA über eine hochkomplexe Funktioneinheit (FAME, Flexible Area Movement Engine) zum schnellen Verschieben, Kopieren und Verknüpfen von Speicherbereichen bzw. Images, wobei diese - ähnlich wie die von CAIPIRINHA darstellbaren Hardware-Fenster - praktisch beliebige Umrisse annehmen können und nicht nur rechteckige, wie dies von klassichen Blittern (Block Image Transferern) bekannt ist. Zusätzlich ist in diese Funktionseinheit ein parallelisiertes DSP-RISC-artiges Rechnerwerk integriert, das mit einem sehr kompaktem Befehlssatz ein voll programmierbares Image- und Signal Processing sowie Matrix-Operationen ermöglicht. Damit unterstützt FAME speziell Multimedia- und 3D-Aplikationen, die diese parallel zur CPU zur Verfügung stehende Rechenleistung optimal unterstützend einsetzen können. Durch die Ausführung als programmierbares DSP-RISC-artiges Rechenwerk ist FAME aber nicht an heutige Standards gebunden, sondern kann seine Leistung auch bei zukünftigen Standards - wie z.B. neue 3D- oder Video-Kompressionsalgoritmen - optimal zur Verfügung stellen.

Die Audio-Ausgabe durch CAIPIRINHA erfolgt physikalisch auf 4 Kanälen in 16-Bit-CD-Qualität. Die Anzahl der virtuellen Audio-Spuren wird intern lediglich durch den verfügbaren Speicher begrenzt. Echtzeit-Mischen verschiedener Audio-Spuren in beliebigen Formaten (z.B. auch 24-Bit-Audio) kann durch FAME ohne Prozessorbelastung erledigt werden; hierbei ist auch die Erzeugung verschiedenster Soundeffekte möglich, was durch die DSP-ähnlichen Funktionen optimal unterstützt wird. Generell können über diese frei programmierbare Audio-DMA digitale Samples sowie FM- und AM-synthetisierte Klänge generiert, modifiziert, gemischt und ausgegeben werden.

Über diese herausragenden Funktionalitäten bietet CAIPIRINHA umfangreiche zusätzliche Controllingfunktionen: Ein integrierter PCI-Bus-Controller steuert den PCI-Erweiterungsbus, der für preiswerte Standard-Erweiterung im unteren Leistungsbereich oder I/O-Anwendungen mit mittlerer Bandbreite (z.B. Ultra-SCSI oder ATM) zur Verfügung steht. Ein lokaler 16-Bit DMA Bus steht für weitere I/O-Anwendungen zur Verfügung, wobei hier speziell für die Hersteller von Hardware, die nicht mit PCI-Standardbauteilen arbeiten wollen, eine interessante und einfach umsetzbare Schnittstelle existiert. Ein weiteres wesentliches Feature, das in zukünftigen Multimedia-Applikationen eine wesentliche Rolle spielen wird, ist der integrierte IEEE 1394 Firewire-Bus. Über diesen seriellen Hochgeschwindigkeitsbus kann eine Vielzahl von Computer- und Consumer Electronic-Erweiterungen angeschlossen werden.
Generelle System-Features der A\BOX

Das A\BOX-System wird als fortschrittliches, extrem preisgünstiges und innovatives Personal Workstation- Konzept realisiert werden. Wie beschrieben, baut das System auf dem innovativen CAIPIRINHA-Chip als funktionellen Mittelpunkt des Systems auf. Als Prozessor sind initial PowerPC-Prozessoren der Typen 603e und 604e vorgesehen; diese können theoretisch mit Taktfrequenzen von bis zu 500 MHz betrieben werden. Dabei sind am Prozessorbus von CAIPIRINHA im ersten A\BOX-Design maximal zwei Prozessoren anschließbar, eine entsprechende Erweiterungsoption für den zweiten Prozessor ist vorgesehen.

Der Speicherausbau erfolgt über preisgünstige Standard-SDRAM-Module mit 64 Bit Breite (168-Pin-JEDEC-DIMMs), welche in der Zukunft deutlich langsamere herkömmliche Speicher mehr und mehr ersetzen werden. Es werden acht Steckplatze für einen Maximalausbau von bis zu 2 Gigabyte zur Verfügung stehen, die paarweise (aufgrund des 128-Bit-Mode) aufgerüstet werden können.

Das System verfügt serienmäßig über zwei Videoausgänge, von denen einer mit einer maximalen Pixelrate von 220 MHz und der zweite mit 135 MHz betrieben werden kann; der zweite Videoausgang kann darüber hinaus extern synchronisiert werden, und ist somit für Analog-Video-kompatible Anwendungen nutzbar.

Selbstverständlich sind ein integrierter Fast-Wide-SCSI-II Controller mit externem Port sowie ein integrierter ISDN-Anschluß vorhanden. Über zwei serienmäßige Videoeingänge lassen sich zwei analoge Videoquellen in Y/UV-Qualität simultan digitalisieren und in Echtzeit weiterverarbeiten. Die ebenso von CAIPIRINHA bereitgestellten Audio Ein- und Ausgänge, die selbstverständlich mit den Videoports synchronisierbar sein werden, stehen in Form von Cinch-Buchsen für die Bearbeitung hochwertiger Audio-Daten zur Verfügung. Der Anschluß von Tastatur und Maus sowie weiteren Bedieninstrumenten erfolgt über einen seriellen Desktop Bus. Darüber hinaus gibt es externe Anschlüsse für den IEEE1394 Firewire-Port, die serielle und die parallele Schnittstelle.

Durch das offene Design-Konzept der A\BOX, die außergewöhnlichen Hardware-Features des CAIPIRINHA System Controllers und die herausragenden Betriebsystemfähigkeiten bietet sich die A\BOX für Third Party Developer im Software- und Hardwarebereich als optimale Plattform für außergewöhnliche Applikationen an. Über den PCI-Bus lassen sich auf einfache Art benötigte I/O-Erweiterungen wie z.B. ATM-Boards, Ultra-SCSI- oder RAID-Controller, oder andere adaptieren; sowohl über PCI als auch den 16-Bit-DMA-Bus können darüber hinaus vielfältigste Erweiterungen für die A\BOX entwickelt werden.

Gehäusetechnisch stehen derzeit noch alle Optionen offen; in jedem Fall wird sich das Mainboard-Design der A\BOX so an gängigen Standards orientieren, daß neben einem Custom-Gehäuse stets die Option preiswerter Standard-Gehäuse offengehalten wird.
Umfangreiche Optionen für die Betriebssystemsoftware

Umfangreiche Optionen werden für die Betriebssystemsoftware der A\BOX zur Verfügung stehen. Generell ist im A\BOX-Projekt vorgesehen, ein Amiga-OS-kompatibles Betriebssystem auf neuestem technischen Stand zu realisieren und als Basis-Betriebssystem für die A\BOX bereitzustellen. Moderne Funktionalitäten wie die Unterstützung von Multiprocessing sollen hierbei transparent integriert werden. Die Basis für diese Entwicklung ist mit dem in den Software-Labs von phase 5 digital products derzeit in der Erprobung befindlichen Amiga-OS-3.1 kompatiblen Betriebssystemkern bereits geschaffen; weitergehende Entwicklungsarbeiten z.B. an einem aktualisierten GUI oder anderen High-Level-Bestandteilen werden auch in Kooperation mit wichtigen Software-Partnern in der nahen Zukunft vorangetrieben werden. Ein wesentlicher Aspekt bei diesen Entwicklungen werden die Bemühungen sein, die herausragenden Möglichkeiten der Hardware durch das Betriebssystem voll zu unterstützen.

In Kooperation mit weiteren Partnern ist darüber hinaus die Implementation einer NetBSD- und einer Linux-Version für die A\BOX geplant. Die derzeit existierenden Konzepte sehen dabei eine sehr enge Integration dieser OS-Adaptionen in das Basisbetriebssystem der A\BOX vor, so daß ein paralleler Betrieb der beiden Betriebssysteme bzw. von auf den Betriebssystemen basierenden Software-Applikationen äußerst transparent und kooperativ ablaufen wird. Auch für andere Betriebssysteme - und daruner speziell solche, die bereits für PowerPC geeignet sind - wird die A\BOX offenstehen; hier sind in der Zukunft z.B. Lizensierungen oder Emulationen gängiger und attraktiver Betriebssysteme möglich.
Offene Konzepte für die Zukunft

Das hier vorgestellte A\BOX-Konzept wird zukunftsorientiert und offen aufgebaut werden. Die im Custom-Chip CAIPIRINHA verwendete Technologie ist auf Silizium-Ebene skalierbar ausgeführt; so sind für die Zukunft kompatible und funktionserweiterte System mit breiteren Memory- oder Prozessor-Bussen wie auch schnellere Versionen mit höheren internen Taktraten dieses Custom Designs realisierbar. Darüber hinaus ist eine herabskalierte 64-Bit-Version denkbar, mit der Systeme einer mittleren Leistungsklasse (z.B. mit maximal 1280x1024 Pixel Bildschirmauflösung bei 24 Bit), aber der vollen funktionalen Leistung des oben beschriebenen Konzepts, in einem Preisbereich deutlich unterhalb DM 1500 oder US$ 1000 realisiert werden können; für eine mögliche Realisierung einer solchen Low Price-Version des CAIPIRINHA-Custom Chips wird phase 5 digital products schon in naher Zukunft Gespräche mit möglichen interessierten Partnern suchen, die die Voraussetzung bieten, ein derartiges Produkt in großen Stückzahlen fertigen zu lassen und zu vertreiben. Aber auch für die in Serie gefertigten A\BOX Mainboards oder CAIPIRINHA System Controller wird phase 5 offen sein für OEM-Partnerschaften.
Weltweite Verfügbarkeit garantiert

Für die eigenen A\BOX-Systeme, die im Preisbereich ab DM 3.000,- (US$ 2,000 oder GBP 1,300) netto liegen werden (in der 150 MHz-Klasse bei einer Basisausstattung mit 16 MByte Speicher, Festplatte im 1 GB-Bereich und CD-ROM-Laufwerk), wird phase 5 digital products im Laufe des Jahres 1997 einen aktiven weltweiten Vertrieb aufbauen, der bei Beginn der Auslieferung für entsprechenden Product and Sales Support sorgen wird. Hierzu gehören die Auswahl und vorbereitendes Training von Repräsentaten sowie die Eröffnung von Vertriebs- und Service-Niederlassungen, soweit dies zur professionellen Bedienung wesentliche Märkte erforderlich wird. Auch in diesem Bereich werden bereits erste Vorarbeiten geleistet. Der Ausbau der Internet-Aktivitäten in den Bereichen Sales Support, Product Support und Marketing wird ebenso zur starken Untersützung der Verbreitung des Systems an eine über die ganze Welt verteilte Interessentengemeinschaft beitragen.
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Disclaimer: All rights reserved. All specifications are preliminary and subject to change without notice. AMIGA is a registered trademark of the respective owners. PowerPC is a registred trademark of the IBM Corporation. Now, Davy, that's what we call Cool Stuff!
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