LinuxPPC kann vermutlich nach der x86-Version von Linux die größte Anzahl von Installationen verzeichnen. Neben den PowerMacintosh-Systemen von Apple sowie deren Clones werden auch einige Workstations und Server der Hersteller Be, Bull, IBM und Motorola unterstützt. Es wird ein Überblick über die PowerPC-Architektur, die verschiedenen Systeme und Linux-Distributionen für PowerPC sowie die verfügbare Software gegeben.

Inhalt

Linux auf PowerPC
    Die PowerPC-Prozessorfamilie
        Die verschiedenen PowerPC-Prozessoren
        System-Standards
    Entwicklung von Linux auf PowerPC
    Unterstützte PowerPC-Systeme
        Noch nicht unterstützte Systeme
    Die verschiedenen Distributionen
        MkLinux
        LinuxPPC
        YellowDog Linux (YDL)
        Pacific HiTech TurboLinux
        Debian
    Installation
        Installation auf Macs
        Partitionieren
        USB-Support
        Installation
    Verfügbare Software
        Netscape Communicator
        Applixware
        SheepShaver
    Portierung auf PowerPC
    Unterstützung für LinuxPPC
    Ausblick
        Neue Prozessoren, neue Features ...
        OpenSource bei Apple - Darwin
    Links

Linux auf PowerPC

Die PowerPC-Plattform hat wahrscheinlich nach den x86-Systemen die höchste Anzahl an Linux-Installationen. Neben den bekannten PowerMacintoshes von Apple unterstützt Linux PowerPC-Systeme der Hersteller Motorola, Bull und IBM sowie einige Embedded-Systeme mit den PowerPC-8xx-Prozessoren.

Durch neue Entwicklungen (Kupfertechnik in der Chip-Herstellung, Motorolas AltiVec-Technologie), ständige Fortentwicklung auf Seiten der Linux-Entwickler (z.B. Multiprozessor-Unterstützung) und Verkaufserfolge von PowerPC-basierten Systemen (iMac, PowerMacintosh G3) werden PowerPC-basierte Rechner immer interessanter für Linux-Benutzer - insbesondere auch für solche, die des Einheitsdesigns von PCs und x86-basierter Hardware überdrüssig sind.

Die PowerPC-Prozessorfamilie

Die PowerPC-Prozessorfamilie ist eine gemeinsame Entwicklung der Firmen IBM, Motorola und Apple. Grundlage des Designs ist die von IBM in den achtziger Jahren entwickelte POWER-Architektur, die als Weiterentwicklung aus einer frühen bei IBM entwickelten RISC-Architektur (ROMP) entstand und Basis für die RS/6000-Familie von Unix-Workstations und Server-Systemen ist. Die POWER-CPU war für den Einsatz in Desktop-Systemen nicht sonderlich geeignet, da der Prozessor aus neun ICs bestand, die außer einer großen Fläche auch eine nicht zu verachtende Menge Strom verbrauchten. Die Kooperation mit Apple und Motorola ermöglichte es IBM, eine für Desktop-Systeme geeignete Single-Chip-Implementation der POWER-Architektur zu entwickeln und gleichzeitig von Motorolas Erfahrung in der Produktion von ICs in großen Stückzahlen zu profitieren. Apple als dritter Partner der Kooperation war auf der Suche nach einem neuen Prozessor für zukünftige Macintosh-Systeme, da die Motorola 680x0-basierten Systeme allmählich ihre Leistungsgrenzen erreichten.

Die Forschung und Entwicklung von neuen PowerPC-Generationen erfolgt im von Apple, IBM und Motorola gemeinsam betriebenen Forschungszentrum Somerset in Austin, Texas.

Die verschiedenen PowerPC-Prozessoren

Das auf x86-Systemen übliche Prozessor-Chaos ist bei PowerPC-basierten Systemen nicht an der Tagesordnung. Zur Bewertung eines vorhandenen Systems und bei Entscheidungen über Neuanschaffungen kann ein gewisser Überblick über die verschiedenen verfügbaren Prozessoren aber recht nützlich sein.

Als erstes Produkt der Apple-IBM-Motorola-Kooperation entstand 1994 der PowerPC 601, der einen Übergang zwischen der POWER-CPU und den geplanten Features späterer PowerPC-CPUs darstellt. Die ersten PowerMacintosh-Systeme (6100/7100/8100) und IBMs Workstation RS/6000 Modell 250 basierten auf dem PPC601. Die ersten Versionen des PPC601 liefen mit Taktfrequenzen von 66 MHz, spätere Versionen konnten mit bis zu 120 MHz getaktet werden.

Nächster Schritt der Entwicklung war der PPC603, der auf Kostenreduzierung und niedrigen Stromverbrauch für kostengünstige Desktop- und portable Systeme ausgelegt ist. Viele PowerPC-basierte Performa-Modelle von Apple basieren auf dem PPC603, ebenso die ersten PowerPC-Powerbooks.

Der PPC604 ist die Basis für die meisten heute erhätlichen PowerPC-Workstations und Server von Bull, IBM und Motorola. Im Vergleich zum PPC601 zeichnet er sich durch verbesserte Leistung bei Ganzzahl- und Gleitkommaberechnungen aus.

Der Multiprozessor-Support für PowerPC-Systeme wurde gemeinsam von Bull und IBM entwickelt. Innovative Systemkomponenten wie z.B. der Crossbar-Switch, der die Kommunikation zwischen den Prozesoren und den restlichen Systemkomponenten steuert, stellen einen hohen Durchsatz PowerPC-basierter Multiprozessorsysteme sicher.

Der aktuellste verfügbare PowerPC-Prozessor ist der PPC750, Codename "G3". Mit Taktfrequenzen von mehr als 500 MHz nimmt er es von der Rechenleistung her problemlos mit aktuellen x86-Prozessoren auf. Verwendung findet der G3 momentan hauptsächlich in Systemen von Apple (iMac, G3-Macs).

Eine weitere Familie von PowerPC-Prozessoren ist die PPC8xx-Serie, die für den Einsatz im "embedded"-Bereich, also Steuer- und Regelungs- Aufgaben gedacht ist. Diese Prozessoren stellen einen vollwertigen PowerPC-Prozessor dar, der mit zusätzlicher On-Chip-Peripherie, wie z.B. seriellen Schnittstellen, A/D-Wandlern oder Ethernet ausgerüstet ist. Die Embedded-CPUs sind meist niedriger getaktet als die Prozessoren für den Einsatz in Desktop- und Server-Systemen.

System-Standards

Um eine einheitliche Hard- und Softwarebasis für PowerPC-basierte Systeme zu schaffen, haben sich Mitte der neunziger Jahre viele am PowerPC interessierte Firmen zur PowerOpen Association zusammengetan. Ergebnis dieser Bemühungen sind u.a. zwei Hardware-Standards: PReP (PowerPC Reference Platform) und der neuere CHRP-Standard (Common Hardware Reference Platform), der eine Erweiterung von PReP um Macintosh-kompatible Elemente darstellt. Aktuelle PowerPC-Systeme von Bull, IBM und Motorola sind CHRP-kompatibel, ältere Systeme sind meist PReP-konform (auch die BeBox).

Entwicklung von Linux auf PowerPC

Die Entwicklung von LinuxPPC hat auf mehreren Wegen begonnen. Zum einen wurde mit MkLinux von Apple und der OSF Support für PowerMacintosh entwickelt, andererseits begann unabhängig davon die Portierung von Linux auf PReP- und CHRP-Systeme von IBM und Motorola sowie die BeBox.

Einige Benutzer von MkLinux waren mit dessen Performance und mangelnder Hardware-Unterstützung unzufrieden und begannen, einen monolithischen Kernel für PowerMacs (Linux-PMac) zu entwickeln. Diese Aktivitäten wurden vor einiger Zeit mit LinuxPPC vereint.

Unterstützte PowerPC-Systeme

Die Anzahl der existierenden unterschiedlichen PowerPC-basierten Systeme ist ziemlich groß und unübersichtlich. Neben den Systemen von Apple, Be, Bull, IBM und Motorola kommen noch diverse Macintosh-Clones hinzu. Die folgende Tabelle erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Noch nicht unterstützte Systeme

Die größte Gruppe von nicht unterstützten PowerPC-Systemen sind die älteren MicroChannel-basierten RS/6000-Systeme (z.B. RS/6000 Modell 250 oder 42T). Unterstützung für das MicroChannel-Bussystem existiert in Linux für x86-basierte PS/2-Systeme, mangels verfügbarer Spezifikationen ist Support für die älteren RS/6000s nicht in Sicht. Viele dieser Systeme basieren zudem nicht auf dem PowerPC, sondern auf dem älteren POWER-Prozessor.

Eine weitere Gruppe nicht unterstützter Systeme sind die mit PowerPC-Karten aufgerüsteten 68k-Macs. Unterstültzung für diese Systeme ist mit Hilfe der m68k-Portierung von Linux machbar, aber noch nicht realisiert.

Leider ebenfalls nicht unterstützt sind neuere RS/6000-Systeme, die auf der POWER2-Hochleistungs-Prozessorarchitektur von IBM basieren.

Die verschiedenen Distributionen

Die Entwickler der verschiedenen Linux-Distributionen für PowerPC stehen miteinander in Kontakt und arbeiten an relevanten Bereichen zusammen. Dadurch ist z.B. die Binärkompatibilität zwischen den verschiedenen Linux-Versionen auf PPC gewährleistet, d.h. ein Programm, das auf MkLinux compiliert wurde, läuft problemlos auf z.B. LinuxPPC.

MkLinux

Apple Computer hat zusammen mit dem Open Group Research Institute im Jahr 1995 begonnen, ein Projekt zur Portierung von Linux auf PowerMacintosh-Systeme zu unterstützen. Im Gegensatz zum normalen Linux-Kernel verwendet MkLinux den Mach-Microkernel der Open Group, der eigentliche Linux-Kernel läuft als Personality auf dem Mach-Microkernel.

Die aktuelle Release (Developer Release 3, DR3) von MkLinux ist im Juli 1998 erschienen, die Entwicklung geht im Vergleich zu LinuxPPC recht langsam voran. MkLinux ist momentan die einzige Alternative für Besitzer von älteren, NuBus-basierten PowerMacintosh-Systemen.

LinuxPPC

LinuxPPC ist die wahrscheinlich meistverbreitetste Linux-Distribution für PowerPC-basierte Systeme. Sie bietet den Vorteil, dass eine große Anzahl von Systemen unterstützt wird, wogegen sich die anderen Distributionen größtenteils auf die Macintosh- Plattform beschränken.

Momenten werden NuBus-basierte Macs von LinuxPPC noch nicht unterstützt, dies soll sich aber in Zukunft ändern, da eine große Nachfrage besteht.

Die aktuelle Version von LinuxPPC ist 4.1, die Folgeversion 5.0 befindet sich in Entwicklung und wird auf glibc 2.1 basieren.

LinuxPPC wird von der Firma LinuxPPC, Inc. kommerziell vertrieben, mehr Informationen über Bezugsquellen finden sich unter http://www.linuxppc.com. Eine Bezugsquelle in Deutschland ist die Firma J.F. Lehmanns.

YellowDog Linux (YDL)

YellowDog Linux ist ein neues Produkt der Firma TerraSoft Solutions und basiert auf LinuxPPC. YDL ist in zwei Versionen verfügbar - eine Server-Variante ("Champion Server") und eine Variante für Heimanwender ("Gone Home").

YDL hat sich unter anderem der Unterstützung der neuen blau-weißen G3-basierten PowerMacs angenommen, z.B. ist der Support für interne EIDE-Festplatten in den neuen Macs von YDL-Entwicklern realisiert worden.

Informationen über die Vorgeschichte von YellowDog Linux und dessen Initiator Kai Staats finden sich unter http://www.apple.com/publishing/internet/kai/.

Pacific HiTech TurboLinux

Pacific HiTech hat 1998 eine auf Red Hat und LinuxPPC basierte Distribution für PowerPC herausgebracht. Diese basiert allerdings noch auf einer alten Kernel-Version 2.1.124 und scheint nicht aktualisiert zu werden, ist also wenig empfehlenswert.

Debian

Eine Portierung der Debian-Distribution begann nach dem Linux-Kongress 1997 in Würzburg. Aktuelle Informationen zu Debian auf PowerPC liegen nicht vor, die WWW-Seiten unter http://www.debian.org/ports/powerpc/ sind seit einiger Zeit nicht mehr aktualisiert worden.

Installation

Dieser Artikel soll keine Installationsanleitung für Linux auf PowerPCs werden. Dies würde zum einen den Rahmen dieses Artikels sprengen, außerdem gibt es zu viele Unterschiede zwischen den unterstützten Systemen als dass man eine allgemeingültige Installationsanleitung erstellen könnte.

Die meisten Installationsroutinen sind von Red-Hat-Linux abgeleitet. Wenn man schon einmal Red Hat installiert hat, erwarten einen nur noch wenige Überraschungen.

Die Installation auf anderen Systemen als Macs erfolgt normalerweise mittels einer speziellen Bootdiskette. Für PReP-, CHRP- und BeBox-Systeme ist jeweils eine separate Diskette verfügbar.

Installation auf Macs

Die Installation auf Macs verläuft anfangs etwas unterschiedlich zur Installation auf PReP- oder CHRP-Systemen. Ursprünglich musste man zum Booten von LinuxPPC OpenFirmware - die von Suns OpenBoot-Architektur abgeleitete Firmware - bemühen. Zum OpenFirmware- Kommandoprompt gelangt man, wenn man nach Anschalten des Macs die Tastatenkombination Command-Option-O-F gedrückt hält, von dort aus muss dann das entsprechende Boot-Kommando gegeben werden.

Die Installation und der Bootvorgang auf den meisten PowerMacs kann mittlerweile mit Hilfe von BootX vereinfacht werden. BootX ist ein Utility von Benjamin Herrenschmidt, das als Systemerweiterung und Applikation für MacOS verfügbar ist. BootX erlaubt als Systemerweiterung beim Booten die Auswahl zwischen dem Start von Linux und MacOS und erlaubt die komfortable Übergabe von Kernelparametern.

Die Applikation BootX hat die gleiche Benutzeroberfläche und kann LinuxPPC vom laufenden MacOS heraus starten, also quasi ein Loadlin für MacOS. Für den Einsatz von BootX muss der Kernel - zusammen mit einem für die Installation benötigten Ramdisk-Image - im Systemordner der MacOS-Partition liegen. Zusätzlich muss das BootX-Kontrollfeld in den "Systemerweiterungen"-Ordner des Systemordners gelegt werden oder LinuxPPC über die BootX-Applikation gestartet werden.

Partitionieren

Normalerweise ist die gesamte Festplatte eines PowerMacs nch der Installation von einer - oder mehreren - MacOS-Partition(en) belegt. Linux benötigt separate Partitionen zumindest für das Root-Dateisystem und den Swapspace. Wenn man also keine neue Festplatte für Linux anschaffen möchte, muss man die vorhandene MacOS-Partition verkleinern und Partitionen für Linux anlegen. Das hat leider zur Folge, dass man die MacOS-Partition komplett neu installieren muss. Vor der Installation von Linux sollten also unbedingt alle wichtigen Daten gesichert werden.

In den Standard-Apple-Partitionstypen ist natürlich kein Eintrag für Linux vorhanden. Linux verwendet auf Macs deshalb die eigentlich für Apples A/UX-Betriebssystem (System V Rel. 3 für ältere 68k-Macs) gedachten Partitionstypen "A/UX root" und "A/UX swap". Diese können mit Apples "Festplatte installieren"-Programm angelegt werden. Es genügt aber auch, einen entsprechend großen Teil der Festplatte freizulassen; die Partitionen können während der Linux-Installation angelegt werden.

USB-Support

Eine der größten Neuerungen bei den neuen Apple-Modellen iMac und den blau-weißen G3-Macs ist die Abkehr von der seit dem Macintosh II verwendeten Peripherieschnittstelle ADB (Apple Desktop Bus) und die Verwendung des USB (Universal Serial Bus)-Standard als Anschluss für Tastaturen, Mäuse und viele andere Peripheriegeräte mit relativ geringen Anforderungen an die Transfergeschwindigkeit (wie z.B. Drucker und Modems).

Der Linux-Support für USB ist relativ jung, der aktuelle Stand kann unter [13] eingesehen werden. In den 2.2.x-Kernelversionen werden momentan auch nur Tastaturen und Mäuse unterstützt, Support für weitere Geräte ist jedoch in Entwicklung.

Bei der Installation auf Macs mit USB-Tastatur muss man darauf achten, das richtige Ramdisk-Image in den Systemordner zu legen, ansonsten wird eine falsche Tastaturbelegung gewählt, und die Installation ist nicht mehr vernünftig fortsetzbar. Als Tastaturtyp muss deshalb bei der Installation, unabhängig von der tatsächlichen Belegung, der Typ "usb" gewählt werden. Die Tastaturbelegung ist momentan leider nur als US-Version verfügbar.

Eine hervorragende Installationsanleitung für iMacs ist unter [7] zu finden, vieles davon ist auch für die neuen G3-Macs zutreffend.

Installation

Zur Installation muss in BootX die Option "Use RAM disk" angewählt sein. Damit wird automatisch die im Systemordner abgelegte Ramdisk geladen, die ein Dateisystem mit den von Red Hat abgeleiteten Installationsroutinen enthält. Zum späteren Booten des installierten Systems muss die Option "Use RAM disk" deaktiviert sein, da sonst immer wieder der Installer anstelle des auf der Festplatte installierten Systems geladen wird. Zusätzlich muss die Nummer der Partition, auf der sich das Linux-Root-Dateisystem befindet, eingetragen werden. Für EIDE-Festplatten ist das /dev/hdxy, bei SCSI-Platten /dev/sdxy. Hierbei bedeutet x die Nummer der Platte (erste Platte = "a", zweite Platte = "b" usw.) und y die Nummer der Partition des Root-Dateisystems.

Eine ausführliche Beschreibung der Installation findet sich unter [2].

Verfügbare Software

Linux auf PowerPC steht und fällt mit der verfügbaren Software. Was nutzt das schönste Betriebssystem ohne Anwendungen (außer man ist Kernel-Hacker)?

Der größte Teil der als OpenSource verfügbaren Software lässt sich natürlich auch auf PowerPC compilieren. Einige nicht als Sourcecode verfügbare Software ist aber bereits auf Linux für PowerPC portiert worden oder befindet sich in Entwicklung.

Netscape Communicator

Eine Version von Netscape Communicator (4.07) ist verfügbar. Nach der Intel-Version war die PowerPC-Linux-Portierung von Netscape lange Zeit die einzige weitere unterstützte Linux-Plattform. Mittlerweile ist auch eine Version für SparcLinux verfügbar.

Applixware

Applix hat seit Januar eine Portierung des Office-Pakets Applixware fertiggestellt - siehe http://www.applix.com/appware/linux/.

SheepShaver

Einigen Lesern ist vielleicht der Macintosh-Emulator ShapeShifter vom Amiga her bekannt. Christian Bauer und Mar"c" Hellwig haben sich zum Ziel gesetzt, eine PowerPC-Emulation auf BeOS und Linux für PowerPC zu realisieren, auf der eine unmodifizierte Version von MacOS läuft, daraus entstand SheepShaver [12]. Eine BeOS-Version ist bereits verfügbar, eine LinuxPPC-Version steht kurz vor der Fertigstellung und wird als Shareware verfügbar sein.

Portierung auf PowerPC

Bei der Portierung vorhandener Software auf PowerPC-Linux sind nicht so viele Probleme zu erwarten wie bei der Portierung auf Alpha, da die aktuellen Linux-Kernel für PowerPC-Systeme 32-Bit-Kernel sind.

Der größte Stolperstein bei der Portierung vorhandener Software ist die unterschiedliche Byteorder des PowerPC im Vergleich zu x86-basierten Systemen. Man kann allerdings davon ausgehen, dass ein Großteil der Software auf Probleme der anderen Byteorder geprüft ist, und wenig Probleme auftreten. Beim Autor lief z.B. eine isdn4linux-Version mit einer Teles S0/16.3 ISDN-Karte auf Anhieb.

Ein größeres Problem ist, dass in der aktuellen Version von LinuxPPC und YDL die Version 1.99 der glibc verwendet wird. Einige Konfigurationsskripte und Include-Files kommen damit offensichtlich nicht zurecht und stellen die falschen Definitionen von Konstanten etc. zur Verfügung. Mit dem Erscheinen von LinuxPPC Release 5, die auf glibc 2.1 basieren soll, sollte dieses Problem behoben sein.

Unterstützung für LinuxPPC

Von Seiten der PowerPC-Systemhersteller erhält LinuxPPC Unterstützung durch Bereitstellung von Informationen, Hardware und Abstellung von Entwicklern. Auch die OSF (OpenSoftware Foundation, mittlerweile in OpenGroup umbenannt) hat sich gemeinsam mit Apple an der Portierung der Mach-Microkernel basierten Linux-Version MkLinux auf Apple PowerMacintosh beteiligt.

Am 2. März hat IBM offiziell Support für Linux auf einigen RS/6000-Systemen angekündigt, zudem haben sowohl Apple wie auch IBM eine Stelle für einen "Linux Support Engineer" ausgeschrieben.

Ausblick

Neue Prozessoren, neue Features ...

Der Nachfolger der G3-Prozessoren - Codename G4 - ist bereits in kleinen Stückzahlen erhältlich. Neben höheren Taktfrequenzen steht vor allem eine Neuerung im Vordergrund: die Multimedia-Befehlssatzerweiterung AltiVec. Inwieweit AltiVec Performance-Vorteile bringen wird, muss sich noch zeigen. Ähnliche Effekte wie die von David Miller bei der UltraSPARC-Portierung erreichte Performancesteigerung im IP-Stack durch Ausnutzung des VIS-Befehlssatzes der UltraSPARCs sind nicht ausgeschlossen.

OpenSource bei Apple - Darwin

Anfang April hat Apple mit der Ankündigung überrascht, dass Teile des neuen Betriebssystems MacOS X Server (das aus NeXTstep hervorging und ähnlich wie MkLinux auf dem Mach-Microkernel - allerdings momentan noch einer älteren Version - basiert) als OpenSource zur Verfügung zu stellen. Freigegeben sind momentan der Quellcode des Microkernels sowie des MacOS-X-Betriebssystem-Servers.

Damit ergeben sich interessante Möglichkeiten für Linux - ein Binärkompatibilitäts-Modus könnte viele MacOS-X-Anwendungen auf Linux für PowerPC lauffähig machen.

Inwiefern diese erfreulichen Entwicklungen bei Apple Einfluss auf die Linux-Entwicklung auf PowerPC haben werden, bleibt abzuwarten. Ich hoffe jedoch auf einen für beide Seiten gewinnbringenden Synergie-Effekt.

Links