08.03.2021 10:09:17 |
Автор: Привет всем читателям!
Я продолжаю публикацию по своему проекту портирования кода PCSX2 эмулятора PS2 на Android платформу.
Поспешу предупредить, что скачать и запустить не получиться проект только на начальной стадии развития. Однако, для тех читателей, кто не лишён профессионального любопытства добро пожаловать под кат. Что найдёт любопытствующий:
-
компилируемый код для AARM64 - да, ядро PCSX2 эмулятора компилируется в нативный ARM код;
-
исполняемое приложение для загрузки файлов БИСОа и образа игровых дисков;
-
шок контент.
Что же, прогресс портирования зашёл достаточно далеко и получилось скомпилировать исполняемый нативный С++ код на AARM64. Средой разработки является Android Studio и при портировании кода с x86 на AARM64 я столкнулся с очевидной проблемой - различный набор инструкций процессоров. Многие удивятся - что за чушь, пиши на С++ и компилятор сам всё сделает. И здесь заключается сама суть проблемы портирования, с которой я столкнулся: PCSX2 создаёт исполняемый двоичный код процессора "на лету". Да, в коде эмулятора есть класс x86Emitter для записи в массив байтов байтовый код x86 процессора.
Так что же получилось?
Java frontend код для загрузки БИОСа и файлового образа игр. Пользовательский интерфейс прост и включает следующие окна:
Идея следующая - первоначально требуется выбрать файл БИОСа и файл образа диска для начала отладки кода. Полные пути к выбранным файлам сохраняются как параметры программы:
public void save() { SharedPreferences preferences = PreferenceManager.getDefaultSharedPreferences(GlobalApplication.getAppContext()); SharedPreferences.Editor editor = preferences.edit(); try { String l_value = serialize(); editor.putString(BIOS_INFO_COLLECTION, l_value); } catch (ParserConfigurationException e) { e.printStackTrace(); } catch (TransformerException e) { e.printStackTrace(); } editor.commit(); }
И после первоначального выбора, следующий запуск приложения будет автоматически запускать ядро эмулятора с ранее заданными БИОСом и образом диска.
private void autoLaunch() { BIOSAdapter.getInstance(); ISOAdapter.getInstance(); if(PCSX2Controller.getInstance().getBiosInfo() != null && PCSX2Controller.getInstance().getIsoInfo() != null) GameController.getInstance().PlayPause(); }
Портирование компилятора кода эмулятора с x86 на AARM64 представляет серьёзную проблему. Архитектура Интелл относиться к CISC с переменной длинной кода и смешанной последовательностью данных и кода, в то время как AARM64 относиться RISC с фиксированной длинной кода в 32 бита. Но проблема в том, что на синтаксисе Интелловской архитектуре завязаны десятки и десятки файлов и сотни тысяч строк кода. Не говоря о том, что возникнет проблема в совместимости кода с оригинальным PCSX2 эмулятором. Что же, решение очевидное - написать оболочку x86 синтаксиса в исполнении AARM64 кода. Да, в моём проекте нет ничего оригинального - просто попытка эмуляции х86 кода через AARM64 код.
Конечно, я не ставлю целью закрыть всё множество х86 кодов - я поставил целью закрыть коды только используемых PCSX2 эмулятором. С этой целью в добавлен вызов нативного кода в момент создания приложения- PCSX2LibNative.getInstance().CPU_test()
@Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); checkPermission(); setContentView(R.layout.activity_main); Button l_controlBtn = findViewById(R.id.controlBtn); if(l_controlBtn != null) { l_controlBtn.setOnClickListener( new View.OnClickListener(){ @Override public void onClick(View v) { showControl(); } } ); } PCSX2LibNative.getInstance().CPU_test(); autoLaunch(); }
Что делает данная функция? Генерирует AARM64 исполняемый бинарный код для множества x86 кодов и проверяет результат исполнения с значением, известным из спецификации Интелл. Пример теста AARM64 кода для SUB комманды x86:
void execute() { // Установка права доступа чтение/запись для области памяти HostSys::MemProtectStatic(eeRecDispatchers, PageAccess_ReadWrite()); // Очистка области памяти memset(eeRecDispatchers, 0xcc, __pagesize); // Установка аргумента теста команды s_stateTest = 0x10; // Передача указателя на начало области памяти в генератор AARM64 кода xSetPtr(eeRecDispatchers); // Создание исполняемого кода в области памяти данных auto DynGen_CodeSUB = _DynGen_CodeSUB(); // Установка права доступа в статус исполняемой области памяти HostSys::MemProtectStatic(eeRecDispatchers, PageAccess_ExecOnly()); // Исполнение только что созданного AARM64 кода auto l_result = CallPtr((void *)DynGen_CodeSUB); // Проверка с ожидаемым результатом исполнения кода для x86!!! if(l_result != 2147483664) { throw L"Unimplemented!!!"; } } DynGenFunc *_DynGen_CodeSUB() { // Указатель на начало исполняемой области памяти u8 *retval = xGetAlignedCallTarget(); { // Properly scope the frame prologue/epilogue#ifdef ENABLE_VTUNE xScopedStackFrame frame(true);#else xScopedStackFrame frame(IsDevBuild);#endif // Загрузка в регистр eax значения аргумента теста s_stateTest // по эффективному адресу &s_stateTest xMOV( eax, ptr[&s_stateTest] ); // Исполнение команды x86 SUB с аргументом из регистра eax // и прямо заданного аргумента 0x80000000 xSUB( eax, 0x80000000 ); } // Выход из сгенерированной функции в вызывающую нативную функцию xRET(); return (DynGenFunc *)retval; }
Да, таких тестов исполнения эмуляции х86 кода в проекте множество - это и есть процесс разработки: исследование х86 команды и написание теста эмуляции на AARM64.
Шок контент!!!
При исследовании работы PCSX2 эмулятора я обратил внимание код компиляции исполнения команд процессор PS2 - R3000A:
static DynGenFunc* _DynGen_DispatcherReg(){u8* retval = xGetPtr(); // Загрузка значения счётчика команд в регистр eax.xMOV( eax, ptr[&psxRegs.pc] ); // Копирование значения счётчика команд из регистра eax в регистр ebx.xMOV( ebx, eax ); // Получение относительного адреса из значения счётчика команд в регистре eax xSHR( eax, 16 ); // Получение адреса указателя массив указателей на начало блоков эмуляции команд R3000AxMOV( rcx, ptrNative[xComplexAddress(rcx, psxRecLUT, rax*wordsize)] ); // Переход по указателю на начало блока эмуляции команд R3000AxJMP( ptrNative[rbx*(wordsize/4) + rcx] );return (DynGenFunc*)retval;}
Где psxRegs.pc - переменная для хранения значения счётчика команд процессора R3000A, psxRecLUT - указатель на массив указателей на скомпилированные R3000A команды. Схема работы кода имеет следующий вид:
И тут меня "ударило"!!!
Область памяти, указанная как исполняемая, включает в себя буквально несколько байт кода, но сгенерированная эмуляция команд R3000A сохраняется в обычной области данных и исполняется от туда! А контроль права исполнения операционной системы и процессора куда смотрит?
Для любителей повозиться с кодом - проект для среды разработки Android Studio доступен на GitHub: AndroidStudio
.
Категории: 
