Эмулятор железа

[svofski]

OP не озвучил уровень детализации, на котором он хотел бы остановиться, поэтому все поняли по своему. Я разумеется не имею ввиду эмуляцию устройств на уровне транзисторов. ivagor и Conan уже озвучили приблизительные оценки производительности и трудности связанные с таким низкоуровневым моделированием. И всегда можно взять уровнем ниже.

Такой эмулятор бы дико тормозил, так что вряд ли.

Я это понял с более прагматичной позиции эмуляции законченных логических блоков.
Вот пример 8253 из MAME pit8253.h
И вот как выглядит например Вектор-06ц, он просто собран из типовых деталей: vector06.h vector06.cpp
Разумеется это не то же самое, что принципиальная схема, но это очень близко. Настолько близко, что при большом желании можно провернуть фарш назад, получить из этого Верилог и синтезировать его для ПЛИС.

Бихевиоральное описание на Верилоге можно скомпилировать Verilator-ом, оно не будет таким тормозным, как описание на уровне транзисторов. Но в нем будут все те же оговорки, что и для описания чипов "как в MAME" -- могут быть ошибки, или вольности в интерпретации неполной документации.

[b2m]

которые эмулируют не поведение компьютера в целом, а отдельно каждый его элемент и далее взаимодействие этих элементов между собой?

Вопрос в том, насколько мелкий этот элемент. Я поначалу так и планировал, но потом пришлось отойти в сторону крупно-блоковой эмуляции. Эмулировать микросхемы на уровне сигналов слишком медленно, и требуется достаточная точность эмуляции этих сигналов. Даже если учесть, что с момента создания первой версии моего эмулятора, скорость наших PC возрасла в 10 раз, то на мой взгляд это пока невозможно. Протеус хотя и может кое-что, но это всё-же пока не realtime, особенно для более сложных поделок, а не просто процессор+ПЗУ+ОЗУ.

[CityAceE]

Спасибо всем за ответы! Я примерно так себе ситуацию и представлял, но на всякий случай всё-таки решил уточнить.

Тогда следующий вопрос. А существуют ли в природе эмуляторы, которые эмулируют процессор не симулируя поведение каждой отдельно взятой команды, а эмитируя обработку битов, выставленных на адресной шине и шине данных и других сигналов. Немного поясню. У меня за плечами несколько эмуляторов разных процессоров, написанных с нуля. Везде я использовал один и тот же подход: берём байт из памяти и переходим на подпрограмму, соответствующую команде, зашифрованной этим байтом или их последовательностью, а эта подпрограмма уже меняет значение регистров и флагов в соответствии с документацией. Таким образом, при таком подходе нет места каким-то недокументированным командам, если только не написать соответствующие подпрограммы. А хочется чтобы эмулятор процессора пусть и не потранзисторно, но как-то на более низком уровне обрабатывал поступающую информацию, чтобы, например, недокументированные команды и другое недокументированное поведение работаю автоматически. В общем, чтобы написать эмуляцию процессора, а все возможные команды заработали автоматически и максимально правильно (идеально).

[Raydac]

Тогда следующий вопрос. А существуют ли в природе эмуляторы, которые эмулируют процессор не симулируя поведение каждой отдельно взятой команды, а эмитируя обработку битов, выставленных на адресной шине и шине данных и других сигналов.

я делал что то вроде такого, но х.з. насколько правильно https://github.com/raydac/zxpoly/blo...a/z80/Z80.java

[goodboy]

хочется чтобы эмулятор процессора пусть и не потранзисторно, но как-то на более низком уровне обрабатывал поступающую информацию

подобное например сделали после реверса AY
https://github.com/lvd2/ay-3-8910_reverse_engineered

// This verilog model of the AY chip was made from the transistor-level schematics
// recreated by deathsoft. He used high-resolution photos of the AY's decapped die.
//
// The purpose of this model is to be as close to the schematics as possible,
// wihout ever trying to be synthesizable. Suitable only for simulations!

[andrews]

Есть еще смешанный подход. CPU реальный, а все остальное на PC( или другом компе). Я кучу таких плат в Америке напокупал под z80, 8085, 6809 (эти мне спаяли), а 1802 и прочее осталось в виде деталей. То есть видеоконтроллер и прочие причиндалы компа от PC, а процессор какой есть реальный. Правда чтобы прогон обеспечить на 100% скорости приходится дополнительное железо городить. На низкой достаточно AVR.
И никакой Proteus это автоматом не поддерживает. Чтобы начертил схему, вставил CPU в колодку и вперед, экспериментируй сколько влезет.

[Advertiser]

[Spectramine]

Я это понял с более прагматичной позиции эмуляции законченных логических блоков.
Вот пример 8253 из MAME pit8253.h
И вот как выглядит например Вектор-06ц, он просто собран из типовых деталей: vector06.h vector06.cpp
Разумеется это не то же самое, что принципиальная схема, но это очень близко. Настолько близко, что при большом желании можно провернуть фарш назад, получить из этого Верилог и синтезировать его для ПЛИС.

Все же уровень абстракции/эмуляции "счетчики, значения, логические сигналы" повыше, чем "логические элементы/транзисторы/конденсаторы", который, как я предполагал, имелся ввиду. А так без разделения на логические блоки, соответствующие функциональным блокам устройства, вообще сложно написать эмулятор, а уж многоплатформенный эмулятор и подавно.

- - - Добавлено - - -

Тогда следующий вопрос. А существуют ли в природе эмуляторы, которые эмулируют процессор не симулируя поведение каждой отдельно взятой команды, а эмитируя обработку битов, выставленных на адресной шине и шине данных и других сигналов.

Видимо, имелось ввиду "имитируя".

Немного поясню. У меня за плечами несколько эмуляторов разных процессоров, написанных с нуля. Везде я использовал один и тот же подход: берём байт из памяти и переходим на подпрограмму, соответствующую команде, зашифрованной этим байтом или их последовательностью, а эта подпрограмма уже меняет значение регистров и флагов в соответствии с документацией. Таким образом, при таком подходе нет места каким-то недокументированным командам, если только не написать соответствующие подпрограммы. А хочется чтобы эмулятор процессора пусть и не потранзисторно, но как-то на более низком уровне обрабатывал поступающую информацию, чтобы, например, недокументированные команды и другое недокументированное поведение работаю автоматически. В общем, чтобы написать эмуляцию процессора, а все возможные команды заработали автоматически и максимально правильно (идеально).

Чтобы эмулятор процессора автоматически правильно исполнял недокументированные команды, он должен имитировать работу процессора на схемном уровне (отдельных транзисторов/логических элементов). А такой эмулятор будет очень медленным.

[AlexG]

взять тотже z80 его по транзисторная модель выполняет несколько команд в секунду. интел на 4ггц. зато все недокументированности в наличии

[Raydac]

взять тотже z80 его по транзисторная модель выполняет несколько команд в секунду. интел на 4ггц. зато все недокументированности в наличии

зачем брать транзисторную модель если есть расписанная вся модель состояний проца и расшифровки команд

[andrews]

есть расписанная вся модель

ну тогда должно быть ПО, которое автоматически получает такую модель из транзисторной модели, а та в свою очередь получается из снимков слоев распотрошенной микросхемы. Внешние проявления "жизнедеятельности микросхемы" видны, если записывается состояние всех ее выводов с частотой превышающей ее тактовую частоту.
Есть такие инструменты?

- - - Добавлено - - -

многоплатформенный эмулятор и подавно.

в идеале нужен всего один
zif-сокет в случае ASIC DIP, устройство сопряжения и система с ИИ. Ставишь чип, программа прогоняет его по полной, сравнивая с имеющейся моделью, при несоответствии предлагает разработчику модель скорректировать (пока недообученная система). Затем повышает уровень модели снизу-вверх и вуаля все эмулирует. Как соединить отдельные модели чипов в работоспособную схему это задачка посложнее. Если она и это станет делать без участия человека, то отсюда уже недалеко и до "восстания машин"