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Die aktuelle
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Wie sieht er aus, der Media-PC des Jahres 2000? Computervideo hat Microsofts PC ’98-Spezifikation auf ihre
Zukunftstauglichkeit für Videoanwendungen auseinandergenommen. |
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Der Media-PC ’98: Frischer Fetisch! Von Arno Kral Geht es nach Microsoft und Intel, dann hat der klassische PC zum Jahresende ausgedient.Es gibt keinen PC, der für alle Anwender gleichermaßen geeignet ist -- zumal es Anwender gibt, die noch gar nicht wissen, daß sie einen PC brauchen. Diese Zielgruppe der Consumer ist bei weitem die größte; sie der Computerindustrie zu erschließen ist eines der Anliegen der PC 98 Design Guidelines. Aber auch die Business-PCs müssen sich wandeln, sollen die Betriebskosten in Zukunft endlich sinken. Beide Forderungen erfüllt der in den Guidelines skizzierte Basic PC 98, der je nach Einsatzgebiet varriiert wird: Enterntainment, SoHo oder Office. Microsoft und Intel, auf der x86-Plattform alte Bekannte, wissen um die Schwächen des Bestehenden: Schließlich hatten beide Unternehmen jahrelang bis zum Abwinken "Abwärtskompatibilität" gepredigt. Der Markterfolg der letzten Jahre gab ihnen zwar Recht, indes beeinträchtigte diese Taktik die technische mögliche Fortentwicklung des Computers nachhaltig. Mit wachsendem Kostenbewußtsein in den Unternehmen und rapide fallenden Hardware-Preisen läßt sich nun eine neue Taktik einschlagen: Neukauf statt Nachrüsten wird immer ökonomischer. Die radikale Umstellung auf eine neue Plattform, die mit der Industry Standard Architecture (ISA) so gut wie nichts mehr gemein hat, läßt sich dank abhängiger Anwenderbasis ohne großes Risiko in Angriff nehmen. Die Lehens-, pardon, Lizenznehmer von Microsoft und Intel stehen bei Fuß, sie sollen die grundlegende neue Architektur umsetzen, ohne die Gates, Grove und Gore ihre ehrgeizigen Ziele nicht oder nur viel zu langsam erreichen können: bis zur Jahrtausendwende soll die Vorherrschaft in der Informationsgesellschaft gesichert sein. Der Übergang erfolgt schnell, sehr schnell sogar. Und das hat Methode: Wer bei dem von Intel und Microsoft vorgegebenen Marschtempo nicht mithalten kann, ist als Vasall ungeeignet. Die Jahreszahlen in der Grafik markieren die Jahresmitte. Schon Anfang ’99 dominieren Digital Only- und Digital-Ready-PCs den Markt. Mitte dieses Jahres beginnt die Migration. Das Windows Driver Model (WDM) bietet Entwicklern eine gemeinsame Plattform für Windows 98 und NT. PC 98 -- Technik für das Jahr 1999 Damit alle mitmachen, liefern die Hardware- und Software-"Basistechnologen" (aus Computer-, Komponenten-, Zubehör- und Peripherieindustrie) alljährlich Entwicklungsvorgaben. Die PC 98 Guidelines betreffen Systeme und Peripheriegeräte, die beginnend mit dem vierten Quartal 1998 auf den Markt kommen. Wer sich nicht an die Vorgabe hält, bekommt kein Windows-98-Logo -- ohne dieses "Qualitätssiegel" stehen die Marktchancen schlecht. Die Richtlinien für den Basis PC 98 gelten ab dem 1. Juli: Dann beginnen die PC-98-Compliance-Tests. Nach einer Übergangszeit von einem halben Jahr folgen Anfang 1999 massive Änderungen in der Hardware: Aus ist es mit dem PC als "Personal Calculator", der "Personal Communicator" hält Einzug in Wohnstuben, Arbeitszimmer und Büros. Um im "Krieg um die Augen" (Andy Grove, Intel-CEO) einen brauchbaren Landsknecht abzugeben, muß der PC eine ähnliche Zuverlässigkeit und Bedienerfreundlichkeit erreichen, wie sie der Konsument von den Hagedornen der UE-Industrie, den Fernsehern, Camcordern und CD-Spielern, gewohnt ist: Start auf Knopfdruck. Und wenn jemals ein PC -- und sei er noch so gut als Set-Top-Box oder Spielekonsole getarnt -- unter oder in einem Fernseher plaziert werden soll, dann bitte ohne Lüfterlärm. Den Consumer-Markt im Visier ziehen Microsoft und Intel in den Entwicklungsrichtlinien für 1998 erstmals eine klare Trennungslinie zwischen den Einsatzgebieten Home und Office. Im Home-Bereich unterscheiden die PC 98 Design Guidelines noch einmal zwischen Entertainment PC 98 und SoHo PC 98, im Office-Bereich zwischen Desktop-, Mobil- und Workstation-PC. Unser besonderes Augenmerk gilt dem Entertainment PC, ist er doch die Plattform für Medien aller Art, allen voran Digitalvideo. Der Massenmarkt für den Basic PC 98 teilt sich in Consumer und Business. Neu im Consumer-Bereich ist die Klasse der Enterntainment-PCs, ausgelegt für den Einsatz im Wohnzimmer. Die Gemeinsamkeiten – Basis PC 98 OnNow und der TiefschlafAllen PC-98-Versionen gemeinsam ist ein durchgängiges Powermanagement, denn jeder Basis PC 98 soll mit einem einzigen Knopfdruck in Betrieb und mit maximal zwei in einen Ruhezustand versetzt werden können, den der Anwender nicht mehr vom Zustand "AUS" unterschieden kann: Der PC ist allzeit bereit, und muß er doch noch irgendwann einmal booten, soll er es in fünf Sekunden schaffen. Die Designvorgabe regelt die "Advanced Configuration and Power Management Interface Specification" der Version 1.0 (ACPI), sie löst die bisherige (auf Windows 95 beschränkte) Plug-and-Play-Spezifikation ab und bietet Windows 98 und Windows NT eine gemeinsame Plattform für Powermanagement und Selbstkonfiguration. Eine der Forderungen an ein Tiefschlafsystem ist der Weckruf über eine USB-Außenverbindung, etwa durch ein Modem oder einen Telefonanruf. Busse Der PC 98 läßt nur noch USB (Universal Serial Bus), IEEE1394 (Firewire, i-Link), PCI, CardBus (bei mobilen Geräten) und SCSI als Bussysteme zu. Das bedeutet das Ende für den ISA-Bus, aber auch für jene "Altschnittstellen", die sonst noch dem PC zur Außenkommunikation verhalfen: Die langsame Peripherie wird künftig über zwei zwingend vorgescriebene USB-Stecker angeschlossen; empfohlen werden ferner ein Firewire-Stecker respektive ein Device Bay-Anschluß (der USB- und Firewire-Geräte gleichermaßen unterstützt; zu Device Bay s. Heft 1/98). Grafik Kommunikation Massenspeicher
Office PC Der Office PC 98 gleicht dem Basismodell weitgehend, muß sich jedoch über das Netz fernwarten lassen. Handelt es sich dabei um ein Notebook, muß er zudem den Card-Bus unterstützen und von Haus aus mit NDIS 5.0 ausgestattet sein. CD-ROM, V.34-Modem und CD-ROM respektive DVD-ROM sind empfehlenswerte Ausstattungsmerkmale, wie auch DVD- und MPEG-2-Wiedergabe.Der Office-PC läßt sich über den Netzwerk-Adapter booten. Ausgestattet mit einem geeigneten Netzwerk-Adapter oder LOM (LAN on Motherboard) kann ein Systemadministator (oder PC-Hersteller) schon vor dem Booten auf das System zugreifen, etwa um ein Betriebssystem zu installieren. Entertainment PC 98 Bereits der PC 97 Hardware Design Guide hatte den Entertainment PC als neue Kategorie Windows-basierter PCs eingeführt, der sich vom Basis-PC in erster Linie durch Benutzerfreundlichkeit und die Eignung für Multimedia-Anwendungen unterscheidet. Seine Grafik-, Video- und Audio-Subsysteme sind für optimale Unterstützung von Software zugeschnitten, die sich Microsofts DirectX-Technologie bedient.Der Unterhaltungs-PC folgt dem 10-foot-Modell, das dem Anwender, wie vom Fernseher oder der Playstation gewohnt, drei Meter Bewegungsspielraum läßt – und daher unter anderem auch ein großflächiges Bildausgabemedium wie den Fernseher ansteuern können muß. Seine Aufgabe ist in erster Linie die Unterhaltung seines Nutzers, das heißt: Spiele in komplexer, detaillierter 3D-Darstellung und Super-Duper-Sound-Features. Unterhaltung heiß aber auch Bildung/Erziehung mit interaktiver Lernsoftware (wie gehabt), nur eben in voller Bildauflösung und mit Vollbild-Videosequenzen. Unterhaltung heißt ferner persönliche Kommunikation mit Multimedia-Email, Internet-Telefonie und Internet-Videoconferencing. Die richtige Attacke auf die Unterhaltungselektronik läuft jedoch über interaktives Fernsehen und Echzeit-Verbindungen zu Content-Providern -- kurz: digitales (Pay-) TV, Web-TV und die Verbindung des PC mit herkömmlichen Geräten der Unterhalungselektronik: Dolby-Surround-Sound (AC-3) für Spiele und 3D-Movies sowie schnelles und einfaches Capturing, Bearbeiten und Wiedergeben persönlicher Videos. Ein Muß für den Entertainment-PC ist die Bildausgabe auf große Bildschirme wie den Fernsehapparat, für die Tonwiedergabe wird er mit der Stereoanlage verbunden. Neu im Entertainment PC98 sind "Digital Pipes", die Video, Audio und Informationsdaten wie analoge und digitale Fernsehsignale aus der Luft, dem Kabel oder von Satelliten in den PC speisen. Der Entertainment-PC wird über zwei frei zugängliche USB-Ports und zwei Firewire-Anschlüsse, von denen einer frei zugänglich sein muß, mit UE-Geräten wie Camcordern, VCRs oder Stereoanlagen verbunden. Vorgeschrieben sind AGP sowie 2D- und 3D-Grafikbeschleunigung, ein analoger Video-Eingang mit Video-Capture, ein analoger TV-Tuner sowie Unterstützung für Digital-TV. Der "große Unterhalter" hat ein internes Modem, beherrscht 3D-Audio sowie unterschiedliche Sampling-Raten für Tonein- und -ausgang und besitzt einen Musik-Synthesizer. Auch GamePad oder Joystick gehören zur Grundausstattung. Optional sind externe, über IEEE1394 angesteuerte IDE-Geräte und Unterstützung für Device-Bay-Geräte.
Die Umsetzung im PC Damit Mitte des Jahres die Produktion des PC 98 beginnen kann, müssen die notwendigen Komponenten vorhanden sein. Den AGP und USB unterstützen bereits heute vier Chipsätze (Intel: 440LX, Acer: Aladdin V, VIA: Apollo 3, SiS: 5591).Für den Basis PC 98 mit Intel-Architektur ist wenigstens ein 200-MHz-Prozessor der Pentium-Klasse mit MMX-Befehlssatzerweiterung erforderlich, ferner 256 KByte Second-Level-Cache und 32 MByte Hauptspeicher. Empfehlenswert sind jedoch 64 MByte DRAM, das mit 66 MHz oder mehr angesprochen werden kann. Kommt ein RISC-Prozessor zum Einsatz, muß er zu Windows NT kompatibel sein und wird nur von diesem Betriebssystem unterstützt, nicht aber von Windows 98.
Betriebssystem Der PC 98 braucht, soll er seine neuen Fähigkeiten ausspielen können, eine entsprechende Software-Betriebsumgebung. Die bietet ihm Microsoft mit dem Win32 Driver Model (WDM), das Applikations- und Treiberentwicklern eine gemeinsame, binärkompatible Plattform für Windows 98und Windows NT 5.0 bietet: Entwickler von Bus- oder Geräteklassen können sich dadurch auf die Entwicklung von Minitreibern für die gerätespezifischen Eigenheiten begnügen, den Rest erledigt Windows. Das WDM ist eine Untermenge der Kernel Services von Windows NT in Verbindung mit neuen Application Programming Interfaces (APIs) für Plug and Play und Powermanagement. Die von Microsoft mit Windows 98/NT5.0 gelieferten, im Windows NT 5.0 Device Driver Kit beschriebenen WDM-Core-Services umfassen USB- und Firewire-Busse, Human Inteface Devices (HID) -- etwa Sprach- und Infrarotferbedienungen, WDM-gemäßes Digital Audio, Still- und Video-Imaging, DVD-Dekodierung und WDM-Modems. Für den DV-Bereich am wichtigsten ist die Unterstützung der WDM-Stream-Class-Driver, die den Datenfluß in den Betriebsystemkern optimieren.Firewire Hardware-seitig sind derzeit für die notwendige Firewire-Funktionalität erst zwei Chipsätze in Sicht: Intels 440JX (Nachfolger des 440BX) und VIAs MVP3. Beide werden zur Jahresmitte erwartet. Firewire-Host- und Peripherie-Controller werden bereits in Serie gefertigt, IDE-Bridges erleichtern den Herstellern von Laufwerken die Migration zu Firewire.Die PC 98 Guidelines verlangen vom Firewire-Controller mit 400 Mbps (Megabit pro Sekunde) genügend Bandbreite, damit mehrere Applikationen sich dieses Busses gleichzeitig bedienen können. Von 100 Mbps-Geräten wird abgeraten, und sollten 200 Mbps-Geräte eingesetzt werden, dürfen sie den Bus nicht stärker als 50 Prozent belasten. Bei der Firewire-Verkabelung ist darauf zu achten, daß nicht ein langsames Gerät zwischen zwei schnellen im Bus plaziert wird -- es würde bremsen. Da für den Firewire-Controller der OpenHCI-Standard vorgeschrieben ist, eignet sich der Firewire-Bus außer für DV-Camcorder, Digitale VCRs, Digital-TV und Komponenten-Audio auch für Festplatten, DVD-Laufwerke, hochauflösende Scanner, Drucker, SetTop-Boxen und Video-Konferenz-Kameras sowie für die Verbindung zwischen Notebook und Docking-Station. Der Anwender braucht indes Engpässe auf dem Firewire kaum zu fürchten: Bis die 98er PCs 1999 in Serie gehen, werden 0,8 und 1,6 Gigabit schnelle Firewire-Geräte bereitstehen (s. 1394-Roadmap in Ausgabe 1/98). Massenspeicher Obwohl bereits Festplatten mit nativer 1394- respektive DeviceBay-Schnittstelle verfügbar sind (beispielsweise von Seagate oder Western Digital), bleibt es der Basisausstattung erst einmal alles wie gehabt: Der Standard-PC wird mit preiswerten ATAPI/EIDE-Festplatten bestückt. Allerdings muß jeder PC 98 Festplatten-Controller -- er ist fast immer integraler Teil des Chipsatzes -- definitiv als Busmaster arbeiten, also Datentransfers zwischen Festplatte und Hauptspeicher ohne Zutun der Host-CPC können abwickeln können.Externe ATAPI/EIDE-Geräte wie CD-ROM- und DVD-Laufwerke müssen mit einer geeigneten Bridge Firewire-kompatibel gemacht werden. Nach einer halbjährigen Übergangsfrist werden alle Massenspeichergeräte, ob intern oder extern, nur noch mit nativem Firewire-Controller an das System angeschlossen. Nicht in der Spezifikation genannt: Als Massenspeicher für Streaming Data lassen sich zudem DV-Camcorder, DV-VCRs sowie -- die über digitale Satelliten-Downlinks -- (Kabel-) Modems, angekoppelte Web-, DSR- und VOD-Server betrachten. Video- und Broadcast-Komponenten Bis die Fernsehanstalten privater oder öffentlich-rechtlicher Provenienz durchgängig digital senden (damit sie sich endlich auch "Content Provider" nennen dürfen), muß ein Analog-Digital-Wandler -- also ein Fernsehtuner mit angekoppelter Digitalisiereinheit -- im PC TV-Broadcasts Windows-tauglich aufbereiten. Die "Abkürzung" über Overlay-Darstellung ist zwar zulässig, aber nicht ausreichend: Ehemals analoge TV- und Video-Daten müssen für die CPU zugänglich im Hauptspeicher landen. Auch analog-digitale Mischformen aus TV-Broadcast und Web-Push-Technologie existieren bereits: Intel erprobt diese (Intercast genannte) Technologie zusammen mit dem ZDF. Der Vorteil: 6 Mbps Bandbreite, der Nachteil: vorselektierte Inhalte.Der Schlüssel zur Videointegration liegt laut PC 98 Design Guidelines jedoch bei der Einbindung ins Betriebssystem, nämlich ebenfalls im WDM. Consumer-, Office- und Entertainment PC 98 müssen DVD-Video und MPEG-2-Playback auf Basis der Direct X Foundation Class des WDM beherrschen. Dabei darf die Wiedergabe (Office PC 98 ausgenommen) durch Hintergrund-Tasks nicht beeinträchtigt werden. Nur für den Entertainment PC 98 zwingend erforderlich ist dagegen die Fähigkeit, analoges Video auf Festplatte zu capturen. Außerdem muß er mit einem analogen Fernsehtuner ausgestattet sein, und (zunächst nur in den USA) auch Digital TV beherrschen. Alle MPEG-2-Decoder müssen die Wiedergabe im MPEG-2 Main Profile at Main Level ( MP@ML) ohne Dropped Frames beherrschen. Für NTSC bedeutet das 720 x 480 Pixel bei 60 Fields pro Sekunde, für PAL 720 x 576 Pixel bei 50 Fields pro Sekunde. Für Dekodierung und Wiedergabe müssen Consumer PC 98 und Office PC 98 MPEG-2-Datrenraten von 9,8 Mbps beherrschen, der Entertainment PC 98 sogar 15 Mbps.Für Videodecoder gelten die Anforderungen einer Aspect-Ratio mit quadratischen Pixeln und Ausflösungen von 640 x 480 (mit 30 Bildern/s) oder 768 x 576 (mit 25 Bildern/s) in einer Farbtiefe von 16 bpp (Bit pro Pixel) sowie die Fähigkeit, mit 4:2:2-Sampling zu dekodieren. Die Vorgabe für den analogen Videoausgang liegt bei 30 Mbps. Systeme mit Capture-Fähigkeiten müssen mit dieser Datenrate aufnehmen können und im Fall von NTSC-Video 8:1 M-JPEG-Kompression anbieten. Die PC 98 Design Guidelines empfehlen ferner, daß Video-Input- und –Capture-Geräte Timecode lesen können. Für PAL-Systeme gilt der Standard gemäß IEC-461-Publikation, für NTSC der Standard ANSI/SMPTE 12M, für Film der Standard SMPTE Recommended Practice (RP) 136. Digitale Videokameras müssen entweder USB oder -- für hohe Übertragungsleistung -- Firewire unterstützen.
Zu den ersten Grafikprodukten, die mit 3D-Grafikbeschleunigung, TV-Tuner, Video-In, Video-Out, Video-Capture und MPEG-2/DVD-Beschleunigung der Entertainment-PC-98-Spezifikation gerecht werden, zählt die All in Wonder Pro DVD von ATI. Premiere: CeBIT 98. Audio USB und Firewire bieten exzellente Mechanismen für Audio-Verbindungen zu Peripheriegeräten, denen die Wandlung (Dynamikbereich größer als 85dB) zwischen digitalen und analogen Signalformen und umgekehrt zufällt.Entwicklungsziel ist, den gesamten Audio-Datenverkehr ebenfalls über das Win32 Driver Model abzuwickeln. Das erfordert die Abkehr von ISA-Audio-Geräten für Aufnahmen und Wiedergabe. Der durch den AGP von Grafiktransfers befreite PCI-Bus bietet genügend Bandbreite für mehrere Audio-Streams. Sie werden dann vom Host-Prozessor (dank MMX-Funktionalität) verarbeitet und entweder über einen internen Codec oder über den Umweg durch den Hauptspeicher an einen externen Bus wie USB oder Firewire übertragen. Zur externen Eingabe und Ausgabe (etwa von DV-Signalen) muß das System Sampling Rate Conversion (SRC) beherrscht werden. Beispielsweise erfordert DVD-Playback eine 48-KHz-Sampling-Rate. Das WDM erlaubt dabei, einen Großteil der Funktionen auf den Host-Prozessor zu übertragen, was je nach Anforderung durch hochintegrierte CPUs wie den MediaGX oder dessen dedizieren Nachfolger MXi von Cyrix kompakte und damit preiswerte Gerätedesigns zuläßt. Im Cyrix-Referenzdesign "MediaCenter" übernimmt der Host-Prozessor nahezu alle Aufgaben des PC 98: Er verarbeitet 3D-Grafik und Sound, emuliert das geforderte integrierte Modem und steuert Speicherzugriffe sowie alle externen und internen Busse. Fazit Die PC 98 Design Guidelines definieren mit dem Entertainment PC 98 eine Plattform, die den PC in eine universellen Drehscheibe für Datenströme aller Art verwandelt. Im "Kampf um die Augen" wird er zur schlagkräftigsten Waffe gegen die UE-Industrie hochgerüstet: "Zieht euch warm an!" so werfen Microsoft und Intel den Japanern entgegen. Die haben freilich bei den "Human Interface Devices", den Camcordern, VCRs und Playstations, noch das Heft in der Hand. Die Jahrtausendwende verspricht spannend zu werden. |