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© Thiago Miqueias, sxc.hu

Atom on Board

Mainboard Kontron KTUS15/mITX 1.6 Plus

20.08.2009
Derzeit liegen Mini-ITX-Boards voll im Trend. Auch Kontron bietet sie seit vielen Monaten an – neuerdings sogar mit Atom-Prozessoren von Intel.

Netbooks mit Atom-Prozessoren erfreuen sich seit gut zwei Jahren besonderer Beliebtheit. Die Prozessoren vereinen eine brauchbare Rechengeschwindigkeit mit einer vergleichsweise minimalen Stromaufnahme und Hitzeentwicklung, was zum einen den Einsatz passiver Kühler ermöglicht, und zum anderen die Akkulaufzeiten bei Mobilgeräten erheblich verlängert. Nicht zuletzt wegen dieser Vorteile finden sich Atom-Prozessoren jetzt auch auf Boards im Mini-ITX-Format wieder (Abbildung 1), wie beispielsweise beim KTUS15/mITX von Kontron [1].

Abbildung 1: Das Kontron-Board in der Ansicht von oben. Deutlich zu erkennen ist der große Kühlkörper in der Mitte, der für die Kühlung von Prozessor und Chipsatz zuständig ist.

Dabei ist dem Chipgespann, das aus einem Atom der Z5xx-Serie und dem Poulsbo-Chipsatz besteht, große Beachtung zu schenken: Die Z5xx-Serie benötigt im normalen Betrieb um die 2 Watt. Die Single-Chip-Lösung Poulsbo, die neben North- und Southbridge auch eine recht fortschrittliche Grafikeinheit integriert, nimmt etwa 2,3 Watt auf. Insgesamt fallen für beide Bauteile insgesamt weniger als 5 Watt an – ein ordentlicher Wert, bedenkt man, dass das Gespann laut Intel sogar HD-Videos abspielt. Die Kombination aus Atom N270 und dem schon lange nicht mehr zeitgemäßen Chipsatz 945GSE gibt sich da wesentlich stromhungriger.

Der Poulsbo-Chipsatz (US15W) enthält eine mit 200 MHz getaktete, integrierte 2D/3D-Grafikkarte die HD-Videos in 720p und 1080i dekodiert, und bietet auch HD-Audio. Als Hauptspeicher adressiert er bis zu 2 GByte DDR2-RAM mit 400/533 MHz. Als Schnittstellen kann er 8 USB-Ports, 2 PCI-Express-1x- sowie 2 SDCard-MMC-Slots ansteuern sowie einen parallelen IDE-Anschluss bedienen.

Der Z5xx-Prozessor kommt mit asynchronen Cachegrößen daher: 24 KByte für Daten und 32 KByte für Instruktionen. Er bietet unter neben einer Virtualisierungstechnik auch Hyperthreading, gaukelt also dem Betriebssystem einen zweiten logischen Kern vor. Diese Technik kennt man vom alten Pentium 4, der trotz nur eines Kerns zwei Threads gleichzeitig ausführen kann. Es existieren durchaus Anwendungen, die davon Gebrauch machen und in diesem Modus etwas schneller laufen als ohne ihn.

Weiterhin beherrscht der Atom von MMX bis SSE3 alle Befehlssätze, die auch normale CPUs besitzen. Mit der Möglichkeit, den Prozessor in den so genannten Deeper-Sleep-Modus zu fahren, bei der er nur noch 0,3 Volt verbraucht, spart das Gesamtsystem nochmals kräftig Strom ein. In diesem Modus bleiben nur einige Bereiche des Prozessors aktiv, wie etwa Teile des Caches. Beim Atom handelt es sich um einen waschechten x86-Prozessor – einzig die In-Order-Befehlsausführung (siehe Kasten "In-Order-Architektur") macht spezielle Compiler-Anweisungen erforderlich, da die CPU das System sonst enorm ausbremst. Die letzte In-Order-CPU von Intel war der beliebte Pentium 1, der zwischen 1993 und 1997 produziert wurde.

In-Order-Architektur

In-Order bedeutet, dass der Prozessor Befehle in der Reihenfolge ausführt, in der sie bei ihm ankommen. Das kann zu Problemen führen, beispielsweise wenn wechselweise Berechnungen und Speicherzugriffe eintreffen. In der Regel ist es effizienter, zuerst die Berechnungen und danach die Speicherzugriffe auszuführen. Oft kommen auch Berechnungen gepaart mit Sprüngen vor: Prozessoren mit einer Out-of-Order-Architektur machen hier Voraussagen über die wahrscheinlichsten Sprungadressen.

Der Atom-Prozessor hat für eine In-Order-Architektur eine recht lange Pipeline, was sich in diesen Fällen zusätzlich als Nachteil erweist, da es mitunter vorkommt, dass einige Befehle gar nicht hätten ausgeführt werden müssen. Allerdings benötigt die In-Order-Architektur wesentlich weniger Transistoren als das Out-of-Order-Pendant. Die entsprechend geringere Chipsatzfläche, die sich der Hersteller bei der Produktion von In-Order-Prozessoren einspart, kann er in Form von billigeren und energiesparenderen Prozessoren an den Endverbraucher weitergeben.

Das getestete Board überzeugt durch seine geringe Bauhöhe von gerade einmal zwei gestapelten USB-Anschlüssen beziehungsweise einem PCI-Slot (Abbildung 2). Prozessor und Chipsatz verfügen über kleine, passive Kühlkörper. Die erhitzen sich im Betrieb aber mitunter auf 50 Grad und mehr. Erstaunlicherweise gelang es Kontron, noch zusätzlich weitere Komponenten auf dem Board zu integrieren, die der US15W-Chipsatz nicht unterstützt. Dazu gehören unter anderem ein PCI-Slot, zwei SATA-Anschlüsse und ein Compact-Flash-Sockel. Wie beim Stromsparwunder KT690/mITX, das wir in Ausgabe 01/2009 [2] vorstellten, eignet sich auch bei diesem Board eine ausreichend dimensionierte CF-Karte als Festplatten-Ersatz, was einen lautlosen und stromsparenden Betrieb ermöglicht. Die Tabelle "KTUS15/mITX: Ausstattung" liefert eine Übersicht aller Features der Hauptplatine.

Abbildung 2: Mit einer Bauhöhe von gerade einmal zwei USB-Ports ist das Board sehr flach und findet selbst in engen Gehäusen Platz.

Um die Bauhöhe gering zu halten, musste der normale ATX/BTX-Steckerpfosten einem kleinen 12-poligen Anschluss weichen. Der für den Test mitgelieferte Stecker verbindet das Board mit einem üblichen ATX-Netzteil. Dabei verträgt das Board eine Gleichspannung zwischen 5 und 25 Volt, was grundsätzlich auch das Speisen mit Autobatterien ermöglicht.

KTUS15/mITX: Ausstattung

CPU Atom Z530, 32 KByte Instruktions-Cache, 24 KByte Daten-Cache, 512 KByte L2-Cache, Hyperthreading, Virtualisierung, FSB-533
Chipsatz GMA500/US15W ("Poulsbo")
Maximaler Speicher 2 GByte in einem SODIMM-Modul
Video 1 DVI-D, 1 LVDS
Audio High Definition Audio, 1 Eingang, 1 Mikrofon, 1 Ausgang, 1 CD-ROM-Audio-In, 1 S/PDIF, Onboard-Minilautsprecher
Netzwerk Intel 82574L 10/100/1000-Mbit/s-Ethernet
Schnittstellen 2 PCI-Express 1x, 1 PCI, 2 SDCard/MMC (Unterseite), 1 CF-Sockel, 8 USB (4 auf der Rückseite), 1 IDE, 2 SATA, 4 COM, 1 LPT, PS/2-Tastaturanschluss, 8 GPIO-Ports, CPU-Lüfteranschluss

Installation

Als Betriebssystem nutzen wir im Test die LPIA-Version von Ubuntu 9.04 "Jaunty" an. LPIA steht für "Low Power Intel Architecture", also eine Architektur mit niedrigem Stromverbrauch. Die Pakete sind speziell an die In-Order-Architektur des Atom-Prozessors angepasst, womit die Distribution auf dieser Architektur schneller als das Standard-Ubuntu läuft. Die Installation verlief ohne größere Überraschungen. Bis auf die Grafikkarte erkannte die Routine alle zum Arbeiten notwendigen Komponenten korrekt. Selbst die SD-/MMC-Slots auf der Unterseite des Boards erkannte Ubuntu problemlos. Allerdings bootet das System von SD/MMC-Karten anders als von Compactflash-Karten nicht. Sie dienen lediglich als "Speichererweiterung" für zusätzliche Programme oder Daten. Des weiteren ist der Anschluss zusätzlicher IDE/PATA-Laufwerke bei eingesteckter Compactflash-Karte nicht möglich.

Problemkandidat Grafikkarte

Nach dem Neustart schien zunächst alles in bester Ordnung zu sein. Die Auflösung stimmte und auch sonst verhielt sich das System recht unauffällig – bis auf die Grafikkarte: Für die stehen derzeit bestenfalls rudimentäre Linux-Treiber zur Verfügung. Intel, das sonst immer eine Vorreiterrolle in Sachen Open Source spielt, patzt hier seit etlichen Monaten gewaltig, was viele Anwender dazu bewegt, ihrem Unmut über den Halbleitergiganten freien Lauf zu lassen.

Der Grafikkern entstand jedoch nicht bei Intel, sondern entstammt der Hardware-Schmiede PowerVR Technologies [3], deren Produkte sich unter anderem auch in Apples iPhone finden. Auf dem PC-Markt fristen die Produkte bestenfalls ein Nischendasein, mit weitreichenden Konsequenzen: Abgesehen von einer guten, allerdings nicht absolut perfekten Unterstützung für Windows, reizt kein Treiber für andere Betriebssysteme die Hardware nur ansatzweise aus. Dabei gibt sich die kleine Grafikeinheit durchaus potent: HD-Videos im 720p- beziehungsweise 1080i-Modus dekodiert sie mühelos und entlastet die CPU deutlich, sodass nebenher noch genug Rechenleistung bereit steht, ein zweites Video zu dekodieren.

Zwar gibt es Bemühungen aus der Community, Treiber für Ubuntu "Jaunty" [4] oder Fedora [5] bereitzustellen, jedoch schlugen im Test auch einen Tag andauernde Versuche fehl, die US15W-Treiber zur Mitarbeit zu überreden. Als letztes Mittel griffen wir auf die bewährten Vesa-Treiber von X.org zurück, was ein halbwegs erträgliches Arbeiten ermöglichte. An das Abspielen von Videos war damit jedoch nicht mehr zu denken.

Als problematisch erweist sich, dass Intel Informationen über die eingekaufte Technologie nicht so ohne weiteres veröffentlichen kann beziehungsweise darf. Somit ist im Augenblick noch nicht klar, ob der Grafikkern jemals vernünftig unter Linux funktionieren wird. Erstaunlicherweise unterstützt selbst Intels Eigenentwicklung Moblin [6] den Chipsatz samt Grafikkern nur ansatzweise. Intel überlässt es zum Leidwesen vieler Anwender vielmehr Netbook-Herstellern wie etwa Dell, geeignete Treiber zu entwickeln oder bereitzustellen. Fremdes Eigentum in freier Form zu veröffentlichen war noch nie in vernünftigem Maße möglich, und so rücken ansatzweise funktionierende Treiber in weite Ferne.

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