Hubersn

RISCOS Open Ltd. hat die Verfügbarkeit einer neuen Testversion des SpriteExtend-Updates zur Verbesserung des JPEG-Supports verkündet. Die Entwicklung erfolgt im Rahmen des Bounties “Update JPEG support”.

Worum geht es? RISC OS unterstützt nativ seit Anbeginn der Zeit nur ein einziges Bitmap-Format: das hauseigene “Sprite”-Format. Also das Äquivalent zu BMPs unter Windows. Mit RISC OS 3.6 änderte sich das: JPEG wurde ab da ebenfalls unterstützt. Und zwar mittels “on-the-fly-decoding”, also nicht wie frühere Tools wie ImageFS(2) per einmaliger Umwandlung ins Sprite-Format. Das hat besonderen Charme, weil es den Speicherverbrauch niedrig hält – das JPEG bleibt halt als JPEG im Speicher, und wann immer ein Redraw verlangt wird, wird dieser Bildschirmausschnitt aus den Originaldaten bepixelt. Man kann diesen Effekt schön sehen, wenn man in Draw einmal das JPEG reinzieht und einmal das in ein Sprite konvertierte JPEG verwendet – am Speicherverbrauch von Draw erkennt man sofort den Unterschied. Und auch bei der Redraw-Geschwindigkeit – da ist die native JPEG-Variante naturgemäß im Nachteil.

Wie so vieles in RISC OS (man denke an den Netzwerk-Stack) ist auch der JPEG-Support in die Jahre gekommen. Der Code basiert auf Version 4 der Library der Independent JPEG Group von 1993, also Steinzeit. Die neueste Version 9b dieser Bibliothek wurde gestern veröffentlicht. Nun ist alt nicht gleich schlecht, aber in diesem Falle sind eben alle JPEG-Weiterentwicklungen an RISC OS spurlos vorüber gegangen, z.B. die Unterstützung für andere Farbräume als YUV (RGB, CMYK), die progressive Codierung anstatt der normalen linearen (häufig genutzt auf Webseiten, so kann man schon während des Herunterladens eines Bildes dieses in zunehmend besserer Qualität darstellen), Interlace-Codierung, die neue arithmetische Codierung zur Verbesserung der Kompressionsrate, die neue lossless-Kompressionsvariante, vergrößerte Farbräume.

Die veraltete Unterstützung sorgte so für seltsame Blüten bei der Anwendungssoftware. In den allermeisten Fällen wurde entweder zuerst die JPEG-Decodierung dem Betriebssystem überlassen, und wenn das Format inkompatibel war, wurde auf eine eigene Implementierung zurückgegriffen. Oder es wurde gleich eine neuere Version der Referenzimplementierung verwendet. Irgendwann sind dann JPEGs aufgetaucht, die die OS-Implementierung in eine Endlosschleife geschickt haben statt einen Fehler zu produzieren. Kurz: die OS-Implementierung wurde eher hinderlich als nützlich.

Höchste Zeit also für den Frühjahrsputz. Den ersten Aktivitätsnachweis gab es Ende November letzten Jahres, gestern nun das Update. Viele Ziele des Updates sind bereits erreicht: Unterstützung für die Progressive- und Interlace-Codierung, andere Farbräume von RGB bis CMYK, die Arithmetic-Codierung. Das bereitgestellte Modul ist “softloadable” auf allen Maschinen ab ARMv4, also im Prinzip für alles ab Risc PC.

tl;dr: Neues SpriteExtend-Modul, viel besser als das alte. Runterladen und ausprobieren.

Übrigens: nach dem Update ist vor dem Update. JPEG XT, JPEP-LS, JPEG 2000, JPEG XR, JBIG…

RISC OS steht (zumindest auf den modernen post-Risc PC-Plattformen) vor einem erneuten Schritt, der potenziell Schmerzen bei der Rückwärtskompatibilität verursachen wird. Hier kann man die Gründe, die RISC OS Open Ltd. dafür anführt, nachlesen. In der GAG-News 141 wurde ebenfalls ein Artikel dazu veröffentlicht.

Kurz zusammengefasst geht es um den Speicherbereich der ersten paar KB, der traditionell “Zero Page” genannt wird und z.B. “Kernel Scratch Space” beinhaltet und die Prozessorvektoren. Und natürlich die Adresse 0, beliebtes Ziel aller nicht initialisierter Pointer der systemunabhängigen Assemblersprachen (vulgo C und Konsorten).

Die Development-Builds seit dem 5.Juli haben die Zero Page nun in den hohen Speicherbereich verschoben und für Userspace-Code unzugänglich gemacht. Alle Software, die absichtlich oder unabsichtlich auf die Zero Page, wir sich mit einem Data Abort verabschieden. Bzw. das wäre der Fall, wenn nicht gleichzeitig eine Analyse- und Logging-Modul namens “ZeroPain” aktiv ist. Dieses beantwortet Lesezugriffe in einer kompatiblen Art und Weise und loggt gleichzeitig diese Zugriffe, um dem Softwareentwickler eine Analysemöglichkeit an die Hand zu geben. Wenn es nach dem veröffentlichten Fahrplan geht, wird ZeroPain ab 1.1.2016 nicht mehr zur Verfügung stehen.

Historisch betrachtet gab es bei RISC OS schon einige Zäsuren bezüglich der Rückwärtskompatibilität, und einige Utilities, die versuchten die Rückwärtskompatibilität wieder zu verbessern oder gar vollständig wiederherzustellen. Von RISC OS 2 nach RISC OS 3 gab es einige Verwerfungen, zum einen aufgrund der althergebrachten Home-Computer-Entwicklungsidee “direkt auf die Hardware”, die an einem großflächigen Wechsel der Peripherie-Chips zerschellte (6551 nach 8250, ST506 nach IDE, 1772 nach 82C710/11). Dann diverse Unterschiede zwischen den Betriebssystemversionen selbst – einige APIs erfuhren subtile Änderungen, und wer nicht genau nach Spec implementiert hatte, wurde kalt erwischt.

Dann kam der Risc PC. Wieder gravierende Änderungen in der Chipsatzlandschaft, dazu ein umgekrempeltes Videosystem um die neuen Grafikfähigkeiten abzubilden. Zig Spiele scheiterten aufgrund der Änderungen des VIDC20 gegenüber dem VIDC1. Game On!, eine Software des ARM Club, stellte einen VIDC1-Kompatibilitätslayer zur Verfügung.

Bis zu diesem Zeitpunkt konnte man mit Fug und Recht behaupten, dass Kompatibilitätsprobleme halt durch unfähige Programmierer zustande kamen – die Doku nicht richtig gelesen, die Hardware direkt angesprochen – selber schuld.

Und dann wurde alles anders. Der StrongARM kam. Harvard- statt von-Neumann-Architektur beim 1st level cache und Writeback- statt Writethrough-Konfiguration, was selbstmodifizierenden Code aus der Bahn warf. 5-stufige statt 3-stufige Pipeline mit subtilen Änderungen beim Verhalten des PC. Und dazu der dramatische Geschwindigkeitsboost, der so manche Software aus dem Takt brachte. Dagegen war dann der Schritt RISC OS 3.7 nach RISC OS 4 ein Kindergeburtstag. Viele Softwarehersteller nutzten die Gelegenheit und machten mit Minimalupdates zur Herstellung der StrongARM-Kompatibilität zum letzten Mal Kasse. Mit StrongGuard des ARM Club stand eine Lösung für Spiele zur Verfügung, für Anwendungen gab es so etwas nie.

Aber die größte Zäsur kam erst danach. Von 26bit nach 32bit. Der IYONIX kam, dazu RISC OS 5, und das Ende des “legacy” 26bit-Adressmodus. Im Prinzip lief danach – außer den reinen BASIC-Erzeugnissen – keine Software mehr. Der geniale Aemulor linderte den Schmerz etwas, aber die Kompatibilität war begrenzt und die Anwesenheit von Aemulor im System hat diverse Nachteile für den regulären Betrieb.

Dann kam das BeagleBoard, und mit ihm die ARMv7-Architektur, wo ARM mal wieder das “nicht-ganz-rückwärtskompatibel”-Spiel spielte. Da das aber nur die relativ selten auftretenden “unaligned loads” betraf, hielt sich der Schaden in Grenzen – solange der Benutzer die “Alignment Exceptions” abschaltete. Was uns wieder zur “ZeroPain” führt, das ja letztlich denselben Ansatz fährt: Verstöße stillschweigend dulden.

Nun also “Zero Page Relocation”. Die Frage lautet wie immer: ist der Gewinn (durch höhere Systemstabilität, für mehr Freiheitsgrade für zukünftige Entwicklung) größer als der Verlust (Software läuft nicht mehr)? Die Antwort liegt vermutlich im Auge des Betrachters – setzt man unersetzliche Software ein, die dann nicht mehr läuft? Es gibt ja nun nicht besonders viele aktive RISC OS-Nutzer (geschweige denn -Entwickler), kann es sich die RISC OS-Welt leisten auch nur einen davon zu verlieren?

Ich muss gestehen: ich habe keine klare Meinung dazu. Endlose Rückwärtskompatibilität führt zu endlos steigenden Aufwänden, was sich ein System wie RISC OS, das nur wenige Entwickler hat, nicht leisten kann. Aber die Anwendersicht hat natürlich erhebliches Gewicht: was soll man mit einem System, das keine Nutzer mehr hat?

Aus meiner Sicht kann es nur einen Ausweg geben: wir brauchen in Zukunft eine wasserdichte Emulationslösung, die solche rückwärtskompatibilitätsbrechende Änderungen abfedert. Im Moment haben wir einen ganzen Zoo von Lösungen: ArcEm, ArchiEmu, ADFFS und Aemulor. Alle haben ihre Nischen und spezifischen Vorteile, sind aber allesamt für den Otto-Normalanwender viel zu kompliziert zu benutzen, bzw. dadurch ausgelöste Effekte sind nicht zu durchschauen. Es bräuchte eine modulare Lösung, zu der auch “normale” Entwickler beitragen können. Mir schwebt eine Art Hypervisor vor, in den man anwendungsspezifisch Kompatibilitäts-Handler einbauen kann, die z.B. bei SWI-Aufrufen wieder Kompatibilität herstellen können. Dazu muss pro Anwendung entschieden werden, ob sie codetechnisch nativ oder emuliert ausgeführt werden soll. Vollständige Emulation mit einer beliebigen RISC OS-Version muss möglich sein, die Fenster der Anwendung der Emulation müssen in das Host-Betriebssystem “seamless” eingebunden werden können. An der Prozessorkompatibilitätsfront könnte sowas wie LLVM durchaus helfen.

Was natürlich auch helfen würden: Open Source allüberall. Wird wohl nicht passieren, und braucht dann ja auch eine Menge Kümmerer, die die Software dann pflegen.