Эмулятор ПК Специалист "SpeciARMlist"

[CityAceE]

Делюсь промежуточными результатами своей работы над эмулятором ПК Специалист.



Пишу его на чистом ассемблере ARM под голое железо Raspberry Pi, то есть без использования какой-либо операционной системы, и даже без использования каких-либо библиотек или других наработок. Всё с нуля и всё сам.

На текущий момент эмулятор имеет размер 26667 байт, из которых 4096 байт занимает ПЗУ Специалиста, а 7734 байта игра Зоопарк.

kernel.img - файл для запуска на реальном железе Raspberry Pi 1 или Raspberry Pi Zero
speciarmlist.img - файл для запуска под QEMU

В итоге хотелось бы прикрутить реальную клавиатуру (это как сделать знаю), звук, поддержку магнитофона и загрузку игр с SD-карты. Не уверен, что сумею воплотить всё, что задумал, так как всю информацию о программировании голого железа приходится добывать буквально по крупицам и в одиночку, ибо единомышленников в этом направлении найти не удалось.



P.S. В видео я оговорился, сказав, что игра занимает 12 Кб. Это я перепутал с размером экранной области Специалиста, то есть с размером скриншота из этой игры в формате ПК Специалист.

[Advertiser]

[HighLander]

Проект закрытый? Исходников в общем доступе нет?
Народ пилит под мурмулятор разные прошивки, может решите поучаствовать?

[CityAceE]

Проект закрытый? Исходников в общем доступе нет?

Пока просто публиковать нечего. То, что есть на текущий момент - это просто заготовка. Там даже в эмуляции i8080 ещё куча багов, а их поиск - та ещё головная боль. Но как только будет что-то более-менее внятное, то я обязательно исходники выложу к себе на GitHub.

Народ пилит под мурмулятор разные прошивки, может решите поучаствовать?

Да, знаю я этот проект. Весьма интересный. Но, во-первых, там всё пишется на С++, с которым я сильно на "вы". И мои ассемблерные наработки там вряд ли пригодятся. А, во-вторых, у меня элементарно нет готового устройства.

[CityAceE]

Удалось найти и поправить все грубые ошибки эмуляции i8080. Теперь полностью проходят все тесты 8080 INSTRUCTION EXERCISER. Очень полезная программа!



Дольше всего намучился с командой DAA, и это несмотря на то, что уже успешно реализовывал её в другом своём эмуляторе.

Ещё много крови попила моя глупая ошибка в команде JP P,nn (JP a16). Я ошибочно проверял флаг чётности - P, в качестве условия. Ну правильно же, в условии присутствует буква P А нужно было проверить совсем другой флаг - флаг знака S. И вот вроде почти все программы работали, но что-то было не так.

[CityAceE]

Научился работать с таймером Raspberry Pi и замедлил эмулятор до реальной скорости. Сейчас эмулятор рисует 50 кадров в секунду, а виртуальный КР580ВМ80А работает на скорости 2 МГц.

Первые опыты оказались неудачными, так как оказалось, что мой эмулятор работал медленнее нужного. Выяснилось, что скорости не хватало не только из-за включенной отладочной информации, но и из-за медленной отрисовки экрана Специалиста. Я использую 8-ми битный цвет, то есть 1 пиксель отрисовывается 1 байтом. Хотел для ускорения снизить битность, но выяснилось, что QEMU, на котором идёт большая часть отладки, не поддерживает эмуляцию ниже 8 бит. Да и сама Raspberry Pi минимально может только 4 бита на точку (16 цветов из палитры 32 бита). Пришлось как-то выкручиваться. И после того, как я сделал вывод графики по табличке вместо расчётов на лету, всё существенно ускорилось и появился серьёзный запас по скорости.

[CityAceE]

После долгой и упорной борьбы сегодня пал последний (?) баг в эмуляции 8080. На текущий момент все игры, которые я запускал, запускаются и работают. Баг был в команде RAR (или RRA, если выражаться языком Z80). В процессе эмуляции этой команды я забыл обнулить верхнюю часть 32-х битного регистра. В результате при этой операции ошибочно устанавливался старший бит регистра А, когда не нужно, если в регистре С младший бит был установлен Я сильно ограничен в средствах отладки, так как всё ещё не могу вводить никакую информацию в эмулятор (нажимать кнопки), а только выводить что-то на экран. Но каким-то чудом изловил этот баг и уничтожил его. Просто гора с плеч! Причём, что интересно - Exerciser проходил все тесты без ошибок! Но при этом программы на Basic'е не работали - Basic выводил какие-то осознанные ошибки, была ошибка в игре Almaz, и начисто отказывались работать все рекомпиляции ivagor'а и Тимохи - там, как потом уже выяснилось, начальная распаковка не то распаковывала.

Ну и со скоростью ещё поработал, применив знания, которые получил в соседней ветке. В итоге рассинхрон с Emu80 почти исчез, но всё равно остался. За час беготни по лабиринту в игре Зоопарт набегает отставание почти на целую вертикальную лестницу. Буду сверять с реальным компом, когда подключу его.

[ivagor]

Exerciser проходил все тесты без ошибок!

При тесте этой команды С=0Eh. Вот недостаток экзорциста, по-хорошему надо менять значения регистров. Проблема во времени работы теста.

[CityAceE]

Да не, вопросов к Exerciser'у вообще никаких! Невозможно же вообще все варианты предусмотреть. У меня вот так хранение регистров было организовано, у кого-то иначе. Всегда можно допустить ошибку, которую никто никогда не увидит. А Exerciser в очередной раз сильно помог в борьбе с другими багами.

Но, кстати, в этот раз я допустил существенно меньше ошибок. Видимо, сказывается тот факт, что это уже мой 4-й раз, когда я с нуля пишу эмуляцию процессора До этого были Z80 на ассемблере MC68000, далее 4-х битный процессор Game&Watch на Python, далее был i8080 на Python, и вот теперь i8080 на ассемблере ARM.

[CityAceE]

Сделал эмуляцию клавиатуры. Помню, как намучился с этим вопросом, когда писал эмулятор на Python. Без помощи ivagor'а и других форумчан тогда, как обычно, не обошлось. Причём, когда процедура была готова, я написал в теме такую фразу:

Честно говоря, после всех этих оптимизаций, объединений и переносов я практически перестал понимать логику работы процедуры

И, естественно, через несколько лет, прошедших с момента написания той процедуры, понимания у меня не добавилось, а оно только окончательно улетучилось. Ну, а если добавить к этому слишком ограниченные возможности по отладке создаваемого эмулятора, то становится ясно, что эмуляция клавиатуры в конкретном случае - дело непростое. Поэтому я взял и особо не вникая в логику переложил текст, написанный на Python, на ассемблер. Несколько раз перепроверил и прогнал в голове код И далее начал прикручивать геймпад в надежде, что процедура работает правильно. И оказалось, что она действительно работает правильно! Я реально кайфанул, когда увидел результат.

[parallelno]

Очень интересно читать про процесс разработки! Спасибо что делится этим! Не останавливайся!
Желаю довести проект до финала!
Прикольно что ты как бы пишешь проект с двумя уровнями эмуляции. Надеюсь что скоро у тебя получиться проверить работу на разбери!