iPod Nano 3G: Sechs Jahre Arbeit für 16 GB Speicher

Der iPod Nano der dritten Generation lässt sich auf 16 GB Speicher erweitern. Dies hat Tucker Osman ausprobiert und dokumentiert. Was zunächst nach einem vergleichsweise überschaubaren Tausch des fest verlöteten NAND-Speichers klingt, entwickelte sich allerdings zu einem sechs Jahre dauernden Reverse-Engineering-Projekt. Erst jetzt funktioniert der umgebaute Musikplayer stabil, lässt sich mit Musik und Videos füllen und startet auch nach vollständiger Belegung zuverlässig.

Der Ansatz unterscheidet sich deutlich von Speicher-Upgrades beim iPod classic. Dort lässt sich die Festplatte vergleichsweise einfach durch Flash-Speicher ersetzen. Beim Nano sitzt der NAND-Chip direkt auf der Platine. Noch komplizierter wird es durch Apples Firmware, die nur bestimmte Speicherbausteine und deren Eigenschaften erwartet.

8-KB-Seiten treffen auf eine 4-KB-Welt

Für den Umbau kam schließlich ein 16-GB-SLC-Chip zum Einsatz. Der neue Speicher arbeitet jedoch mit 8192 Byte großen Speicherseiten. Die ursprüngliche Software des iPod rechnet dagegen mit maximal 4096 Byte. Ein einfaches Anpassen der Werte half nicht, da auch das über USB angesprochene Laufwerk mit 8192 Byte großen Sektoren nicht sinnvoll genutzt werden konnte.

Die Lösung besteht deshalb aus einer Übersetzungsschicht. Gegenüber USB, SCSI und dem restlichen Betriebssystem verhält sich der iPod weiterhin so, als arbeite er mit 4-KB-Blöcken. Erst unmittelbar vor dem Zugriff auf den NAND-Speicher werden jeweils zwei dieser logischen Blöcke auf eine physische 8-KB-Seite umgerechnet. Teilweise Schreibzugriffe erfordern dadurch zusätzliches Lesen und erneutes Schreiben kompletter Seiten.

Hinzu kamen Besonderheiten bei der Fehlerkorrektur, beim Löschen der Speicherbereiche und bei der Erkennung defekter NAND-Blöcke. Mehrere Komponenten der iPod-Software enthalten zudem eigene Varianten des NAND-Treibers. EFI-Bootloader, Disk Mode, Updater und das eigentliche Betriebssystem mussten deshalb jeweils separat angepasst werden.

Emulatoren halfen, aber nicht immer

Für die Fehlersuche entstanden unter anderem eine QEMU-Emulation des iPod sowie eine Umgebung, in der sich Teile des NAND-Treibers unter Linux ausführen ließen. Dabei zeigte sich allerdings auch eine Grenze solcher Werkzeuge. Ein vom Emulator akzeptierter THUMB-Befehl war auf dem echten ARM-Prozessor ungültig und sorgte dort für einen Stillstand.

Auch nach dem erfolgreichen Start waren noch Probleme zu lösen. Der größere Speicher erhöhte den RAM-Bedarf des Flash-Treibers, wodurch dem Benutzerinterface zunächst Speicher fehlte. Später sorgten ein verschlissener Akku und eine falsch angelegte Partitionstabelle für weitere Ausfälle.

Am Ende meldet der Nano in seinen Einstellungen rund 15 GB nutzbaren Speicher. Der Player lässt sich vollständig mit Musik füllen, spielt Videos ab und übersteht Neustarts. Wer alte iPods heute weiterverwenden möchte, findet inzwischen auch weniger invasive Wege. So unterstützt iMazing seit Version 3.6 wieder ältere iPod-Modelle, während sich der iPod classic mit Umbaukits sogar um Bluetooth, USB-C und Qi-Laden erweitern lässt.