LinuxFocus Februar 1999: Das F-CPU Projekt

Manuel Benet Navarro

Über den Autor:
Gegenwärtig studiert er Informatik an der Polytechnischen Universität Valencia, Spanien, und investiert hierfür einen Großteil seiner Zeit.
Er kommt nicht mehr von Linux (und UNIX generell) los, seit er vor fünf Jahren zum ersten Mal damit in Kontakt kam. Desweiteren interessiert ihn alles, was in Zusammenhang mit der Architektur von Computer steht. Daneben hört er noch Musik, geht gern ins Theater und fährt Snowboard.

M@il an den Autor

Das F-CPU Projekt: Das Unmögliche wagen

Zusammenfassung:
Das F-CPU Projekt widmet sich dem Ziel, einen Mikroprozessor zu entwickeln, vergleichbar den aktuellen Prozessoren (Pentium II, Merced). Dabei soll die Entwicklungsphilosophie derjeniger freier Softwareprojekte ähneln. Auch wenn dies utopisch klingen mag, so könnten einige Aspekte durchaus realisiert werden.

Genau! Richtig verstanden. "CPU" steht immernoch für die Abkürzung Central Processing Unit, nicht für etwas anderes, auch wenn der Titel dies implizieren mag. Und natürlich steht das F für Freedom. Dieses Projekt wird in diesem Artikel genauer vorgestellt.
Zuerst sollte klargestellt werden, daß hier keine Designentscheidungen des Projektes beschrieben werden. Vielmehr werden seine Organisation und Ziele beleuchtet.

Das F-CPU Projekt entstand Ende Sommer 1998 und wurde von Broin Vibber und Andrew D. Balsa aus der Taufe gehoben. Ziel war die Entwicklung eines Mikroprozessors (Bezeichnung F1), welcher eine Alternative zu den gängigen CPU darstellt, die auf dem Markt sind. Dabei sollte die Philosophie der freien Software (GNU/GPL) hier der Entwicklung zugrunde gelegt werden, wobei sie natürlich entsprechend erweitert werden sollte. Wahrscheinlich werden, aus rechtlichen Gründen, andere Lizenzbedingungen zum Einsatz kommen, diese aber recht ähnlich zu denen der Software sein.
Natürlich bedeutet das nicht, daß der Computer kostenlos vetrieben werden wird, da ja Herstellungskosten entstehen, die es in der Form bei Software nicht gibt. Jedoch werden Implementierung und Architektur frei verfügbar sein, sein Entwicklungsmodell wird ähnlich dem der Software sein, die unter GNU/GPL vertrieben werden. Also wird die Entwicklung offen für jedermann sein, der mithelfen will.

Sicherlich werden viele diesem Projekt skeptisch gegenüberstehen: Wer wird die Entwicklungskosten übernehmen? Wer wird den Computer implementieren, wenn er erstmal konzeptioniert worden ist?
Da der Computer nicht kostenlos sein wird (die Kosten werden bei ca. 100 US-Dollar liegen), muß sein Verkauf die Produktionskosten decken. Da das Projekt noch recht jung ist, gibt es nicht viel, was jetzt schon bestaunt werden kann. Auf jeden Fall geht das Gerücht um, daß sich einige Firmen interessiert an der Produktion zeigen, sollte der Prozessor designed, intensiv getestet und sein Potential untersucht worden sein. Die Tatsache, daß der F1 auf einer besseren Architektur basiert und nicht bloß von besseren Fertigungstechniken (Integrationsdichte von 0,25 Mikrometer oder weniger) profitiert, wird ihm sicherlich zugute kommen.

Der Chip wird insbesondere für den Einsatz unter Linux konzeptioniert werden.

Schön und gut, aber wie schnell wird der F1 sein?
Momentan ist das Projekt unheimlich ambitioniert (Anders würde solch ein Projekt auch nie realisiert werden können). Schätzungen sagen voraus, daß der Chip im Integerbereich dem Merced zumindest ebenbürtig, im Fließkommabereich diesem sogar überlegen sein wird.

Prima, aber wie sieht das mit meinem Linux aus? Ohne den Pinguin mag ich nicht leben...
In dieser Hinsicht gibt es ganz klare Aussagen über das Projekt, der Chip wird insbesondere für den Einsatz unter Linux konzeptioniert werden. Desweiteren wird er NICHT kompatibel zu Windoof (98,NT) sein, Wine wird nicht auf ihm laufen. Was andere Betriebssyteme betrifft, so ist ein x86 Emulator durchaus denkbar, ansonsten gibt es keine konkreten Aussagen.

Ich kann es kaum erwarten, mir einen F1 aufs Motherboard zu stecken...Wann wird er verfügbar sein?
Dies hängt natürlich von der weiteren Entwicklung des Projektes ab. Sollte aber alles wie geplant laufen, so sollte der F1 im Jahre 2000 kommen, was den F2 angeht, nun...

Aber genug der Fragen, nun zu einigen Punkten des Projektes.
Einer der Effekte des F-CPU Projektes war, daß einige weitere Projekte entstanden, die sich mit anderen Aspekten der PC Architektur beschäftigen. Mit diesen wird eng zusammengearbeitet. Unter diesen befinden sich etwa solche, die sich mit Aspekten rund um Motherboards (auf welchem Sockel wird der F1 sitzen?... er sollte den Socket 7, Slot 1, Super Socket 7 benutzen...) beschäftigen, und solche, die an Werkzeugen für die Bewertung und Simulation des F1 arbeiten.

Wie man sieht, übernimmt das Internet die Hauptkoordination aller Gruppen. Nicht zu vergessen sind die Mailing List als Hauptkommunikationsmittel (mehr Informationen weiter unten), allerdings sollte jeder Entwickler mittels CVS auf die aktuellen Informationen des Webservers zugreifen.
Gerade jetzt befindet sich das Projekt in seiner Anfangsphase, mit (noch) nur einer handvoll Entwickler. Allerdings arbeiten schon einige Leute (im Detail AlphaRISC, KC5TJA, Andrew D. Balsa, Jecel Assumpcao Jr, Rafael Reilova, Steve Wilson und weitere, die dabei sind, die mir aber gerade entfallen sind) an Werkzeugen für die Simulation. Auch wenn die Zahl der involvierten Personen nicht gerade gigantisch schnell wächst (sie tut es, aber dies ist wieder eine andere Geschichte), so scheint sie zumindest nicht zu sinken. Es gibt immernoch viele Leute, die gar nicht wissen, daß das Projekt überhaupt existiert. Auf jeden Fall zeigen die letzten Neuzugänge, daß das Projekt Leute mit großer Erfahrung in Sachen Hardware, VHDL und Simulationswerkzeuge gebrauchen kann.

Zum Schluß noch ein paar persönliche Bemerkungen, das Projekt betreffend:

Das Projekt dürfte kaum realisiert werden, solange die Zahl der Leute mit Erfahrung in Sachen Hardware nicht steigt. Vielen Leute auf der Mailing List fehlen die notwendigen Kenntnisse (Theorie allein reicht nicht, Leute mit langjähriger Praxiserfahrung werden gebraucht)

...das F-CPU Projekt scheint ambitionierter als diese beiden Projekte zu sein (Gnome, KDE).

und Begeisterung, so begrüßenswert sie auch sein mag, reicht nunmal leider nicht aus. Mit Hilfe von Leuten aus der Industrie oder von Universitäten könnte das Projekt verwirklicht werden, wenn auch nicht bis zum Jahr 2000. Betrachtet man den gegenwärtigen Stand des Projektes und die Dinge, die noch erledigt werden müssen, so dürfte eine Implementierung des F1 nicht in 2000 erwartet werden.

Ein weiterer Punkt ist die Leistung des Chips. Es ist leicht zu behaupten, daß der F1 besser als der Merced sei. Allerdings ist es schwer zu glauben, daß die Projektmitglieder die langjährige Erfahrung der Intelingenieure aufwiegen können (auch wenn dies natürlich von der Zahl der involvierten Personen abhängt und Intel zusätzlich Probleme mit dem klassischen Entwicklungsschema hat, das bis jetzt verfolgt worden ist. Die IA-64 Architektur is brandneu und der Arbeitsplan könnte sich von dem unterscheiden, der beim Pentium um Einsatz kam). TTA (Transport Triggered Architecture), die neue Technik, die im F1 zum Einsatz kommt, wird letztlich über die Leistung des Chips entscheiden.

Solch ein Projekt braucht einen höheren Bekanntheitsgrad als es gegenwärtig der Fall ist. Viel mehr Leute könnten interessiert sein und mögliche Entwickler (oder besser, Mitarbeiter generell, da zum Beispiel auch Juristen gebraucht werden) haben noch nie von F-CPU gehört (im Gegensatz zu "Gnome" oder "KDE", deren Namen momentan in aller Munde und Köpfen sind. Aber ich glaube, daß das F-CPU ambitionierter als diese Projekte ist, ohne diese schmälern zu wollen...ich kann mich aber auch irren). Dieser Artikel ändert hoffentlich etwas daran.

Zum Schluß ist wichtig, daß nicht nur Entwickler gebraucht werden, sondern auch Leute, die mit Feuereifer dabei sind und mit Firmen verhandeln können, die den F1 bauen können, Juristen für Probleme mit Patenten, Eintragungen,... Ein Softwareprojekt benötigt keine physische Präsenz, die es vertritt, es gibt nur Entwickler, auf der anderen Seite des Drahtes. Natürlich kann niemand, zum Beispiel, über das Telefon oder per E-Mail mit NEC verhandeln. Verhandlungen erfordern persönlichen Kontakt, zum Teil müssen für diese auch größere Entfernungen zurückgelegt werden.

Wie auch immer, wie jemand mal erwähnte: Bei diesem Projekt kann man Einiges lernen.

Mehr Informationen::

Hier können Informationen über das Projekt, Motivation und Dokumentation gefunden werden. Es sollte nicht vergessen werden, daß das Projekt noch recht jung ist und nicht alles so laufen mag, wie es sollte.

Bemerkung: Die E-Mail Adresse ist auf den WWW Seiten nicht zu finden, lautet aber f-cpu@egroups.com. Wer interessiert ist, kann an sich bei der Mailing Liste einschreiben, oder diese unter http://www.egroups.com verfolgen.

Übersetzung: Harald Radke