Hive: Open-Source-Computer mit 24 RISC-Kernen

Deutsches Bastelprojekt für Rechner aus Propeller-Controllern. Die Heimcomputerszene der 1980er Jahre lebt nicht nur auf Demo-Parties fort. Ein deutsches Projekt namens "Hive" baut einen Rechner aus drei Mikrocontrollern mit insgesamt 24 Kernen. Sowohl Hard- als auch Software werden selbst gemacht und sollen bald frei zur Verfügung gestellt werden.

22. Mai 2009 um 14:41 Uhr / Nico Ernst

Als Linus Torvalds aus purer Faszination mit der Entwicklung eines Betriebssystems begann, mögen ihn viele für leicht wahnsinnig gehalten haben. Noch einen Schritt weiter gehen zwei deutsche Elektronikfans: Sie bauen gleich einen ganzen Computer samt Betriebssystem und Software selbst.

Der Hive orientiert sich aber nicht an moderner Technik, nicht einmal der Einsatz zum Websurfen ist vorgesehen. Vielmehr steht der reine Spaß an der Bastelei im Vordergrund. Völlig frei von vorbestimmten Einsatzzwecken können die Entwickler beim Systemdesign kompromisslos vorgehen. Als Prozessoren verwenden sie drei Exemplare des Mikrocontrollers " Propeller " der Firma Parallax .

Video: StarTracker für den Hive-Computer (2:03)

Der Propeller ist dabei keineswegs "retro", er kam erst 2006 auf den Markt. Sein besonderer Vorteil für ein derartiges Projekt ist seine Auslegung als 32-Bit-Mikrocontroller mit acht einfachen RISC-Kernen bei 80 MHz, der andere Bauteile steuern kann. Da einige der Pins so Steuer- und Regelaufgaben übernehmen können, entschieden die Hive-Macher, gleich drei der je 10 Euro teuren Propeller zu verbauen.

Ähnlich den Custom-Chips von historischen Heimcomputern nannten die Entwickler die drei Propeller "Regnatix", "Administra" und "Bellatrix". Die Chips sind dabei aber völlig identisch, in den 8-Bit-Klassikern werkelten für den Einsatzbereich eigens entworfene Bausteine. Auch noch eigene Chips jenseits von FPGAs zu bauen ist heute für Privatleute aber nahezu unerschwinglich.

Auch die Aufteilung der Kerne für die Systemfunktionen ist neben der Wahl eines Mikrocontrollers als Prozessor ungewöhnlich. Da die acht Kerne jedes Propellers über je eine eigene Recheneinheit verfügen ( ALU ), kann man sie beliebige Aufgaben übernehmen lassen. Chef im Hive ist Regnatix, der den 8-Bit-Bus zu den anderen Propellern stellt und den Speicher von 1 MByte verwaltet. Dafür braucht er nur einen Kern, die anderen sind für Anwendungen frei.

Bellatrix ist die Grafikeinheit des Rechners. Er schafft derzeit bis zu 1280 x 1024 Pixel im Textmodus und steuert zudem Maus und Tastatur, die als PS/2-Geräte ausgelegt sind. Der Gedanke dahinter: Die Bedienung von Menüs kann Bellatrix alleine erledigen, weil er die Eingaben des Benutzers direkt mit der Grafik verknüpft.

Der dritte Propeller-Chip, Administra, übernimmt die I/O-Aufgaben, die in modernen PC-Chipsätzen die Southbridge abwickelt. Er steuert den Massenspeicher des Hive, derzeit eine SD-Karte mit 1 GByte, er kann aber auch 2 GByte adressieren. Ein FAT16-Dateisystem beherrscht Administra auch schon, aber derzeit noch ohne Ordner. Alle Dateien müssen also im Stammverzeichnis liegen. Dazu kommen Soundfunktionen, die klassische Synthesizer-Klänge mit verschiedenen Oszillatoren aber auch 1-Bit-Samples unterstützen.

Den ersten Hive bauten die Bastler noch auf einer Lochrasterplatine auf, inzwischen gibt es aber eine kompaktere Platine mit eigenem Routing. Diese wollen die Entwickler auch bald in einer Kleinserie kostengünstig anbieten.

Die Gesamtkosten für die Hardware sollen unter 100 Euro liegen, die Platine soll im Sommer 2009 für rund 27 Euro angeboten werden, der Rest ist im Elektronikfachhandel erhältlich. Auch Komplettpakete sind vorgesehen, sie kosten aber derzeit noch um 120 Euro, da die Zahl der Bestellungen klein ist.

Als Betriebssystem drängt sich für ein offenes Projekt natürlich Linux auf - aber das ist gar nicht nötig, weil es für die Propeller-Chips bereits die Grundlagen gibt, um ein eigenes Betriebssystem zu schreiben.

Mit der Skriptsprache "Spin" kann auf dem PC Code erzeugt werden, der dann in ein EEPROM auf der Hive-Platine geladen wird. Darauf können die Propeller zugreifen, beispielsweise um ähnlich eines PC-BIOS vor dem Booten des Systems schon Code zu laden.

Auf Basis von Spin und mit etwas Assembler haben die Entwickler des Retro-Computers folglich auch ihr Betriebssystem geschrieben. Die Schaltpläne und Platinenlayouts sind ebenso wie die Software schon frei zugänglich, demnächst wollen die Bastler sie unter eine freie Lizenz stellen , unter welche, ist noch nicht entschieden.

In der aktuellen Fassung des Hive verfügt das Gerät sogar über einen Ethernet-Port - die dafür nötigen TCP/IP-Stacks stammen allerdings noch von Parallax. Einen kleinen Webserver für statische Seiten gibt es auch schon, allerdings noch keine so komplexe Anwendungen wie einen Browser.

Dass sich mit dem Hive Unterhaltsames jenseits der Bastelei anstellen lässt, haben seine Erfinder mit dem ersten grafischen Programm für die Plattform auch bewiesen. Der "StarTracker-Player" spielt Dateien für das Hydra-Sound-System (HSS) ab, das ein anderer Propeller-Entwickler entworfen hatte. Die Klänge ähneln stark den Soundchips der 8-Bit-Heimcomputer, und in dieselbe Zeit passt auch die grafische Gestaltung. Sie orientiert sich an LCARS, einer Benutzeroberfläche aus verschiedenen Star-Trek-Produktionen.