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Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Programación de los componentes de hardware más específicos de la plataforma PC.


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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:09 pm

Ahora que he implementado, listado y marcado estos opcodes como implementados (SHL o SAL), necesito darles una revisión rápida buscando errores obvios, para pasar a la siguiente instrucción a implementar de forma completa para el Modo Real.
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:25 pm

Ahora necesito implementar los opcodes para la instrucción SHR, que enlugar de desplazar los bits a la izquierda, los desplaza a la derecha. Ya he implementado 1 o 2 de estos opcodes, ya que se usaban en uno o más de los programas de prueba que he presentado hasta ahora con el emulador.

La lógica de cálculo de las banderas de FLAGS para SHR para 16 y 32 bits ya se ha implementado, pero no para 8 bits, así que voy a empezar por completar esa funcionalidad.
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:33 pm

Ahora necesito implementar el opcode 0xD0 /5 (shr r/m8,1).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:37 pm

Necesito implementar el opcode 0xD2 /5 (shr r/m8,cl)
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:41 pm

El opcode 0xC0 /5 (shr r/m8,imm8) ya lo he implementado antes, así que necesito revisarlo para buscar errores o deficiencias obvias.
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:46 pm

Necesito implementar el opcode 0xD1 /5 (shr r/m16,1 y shr/m32,1).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:49 pm

Necesito implementar el opcode 0xD3 /5 (shr r/m16,cl y shr r/m32,cl).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 8:54 pm

He implementado los 9 opcodes de SHR para el Modo Real (16 y 32 bits). También me aseguré de revisar cuidadosamente cada función mientras la estaba escribiendo, copiando y modificando. Así que ahora necesito marcar la instrucción SHR como totalmente implementada para el Modo Real, y pasar a una nueva instrucción.
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 9:01 pm

Necesito seguir con la instrucción ROR, que a diferencia de las instrucciones SHL y SHR, no descarta los bits desplazados, sino que los rota.

Necesito comenzar por generalizar la funcionalidad para calcular las banderas en FLAGS, para 8, 16 y 32 bits.

Empiezo por la instrucción ROR ya que esta es más fácil de implementar (necesita menos cálculos para preservar y mover los bits para dar el efecto de rotación, y/o dichas operaciones tienen una apariencia más simple que la de ROL, rotar a la izquierda).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 9:18 pm

He implementado la funcionalidad para configurar las banderas de la instrucción ROR, para valores de 8 bits.

Ahora necesito generalizar la funcionalidad para hacer eso mismo, pero para valores de 16 o 32 bits (seleccionado automáticamente).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 9:23 pm

He implementado la funcionalidad para configurar las banderas de las instrucciones ROR, para datos de 16 y 32 bits. Si esta contiene errores, deben ser errores realmente triviales.
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 9:35 pm

Este es el punto en este día en el que mi cantidad óptima de energía física y mental disminuyen y todo se vuelve considerablemente más difícil, así que desde este punto durante hoy es muy probable que escriba mensajes más lentamente o de forma más desordenada o distrayéndome en otros detalles o incluso otros temas.

Este es el momento en el que estoy suficientemente cansado como para llevar mi productividad incluso hasta 0 hasta mañana, pero no suficientemente cansado como para acostarme aunque sea por un rato para recuperar todas mis energías (lo que siempre produce tedio y el subsiguiente ocio, improductividad). Así que no me queda más que consumir el resto de mis energías que me etán estorbando en este momento por ser parciales, en algo productivo; y cuando ya no me queden más fuerzas, poder descansar un rato o hasta mañana (en el mejor de los casos, solo un rato).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 12, 2013 10:39 pm

Después de comer y dejar pasar un rato en ocio pero seguramente con procesos productivos subconscientes, ahora necesito seguir implementando las instrucciones ROR.

Gracias a la funcionalidad que implementé para calcular las banderas, ahora todo se vuelve considerablemente más claro.

Necesito continuar por implementar el opcode 0xD0 /1 (ror r/m8,1).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Mar Ago 13, 2013 12:03 am

He implementado los siguientes opcodes:

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0xD0 /1 -- ror r/m8,1
0xD2 /1 -- ror r/m8,cl

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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Mar Ago 13, 2013 2:23 pm

Ahora voy a revisar el opcode 0xC0 /1 (ror r/m8,imm8), ya que ya lo implementé antes, y solo necesito revisar que no tenga errores obvios.
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Mar Ago 13, 2013 2:37 pm

Necesito agregar el opcode 0xD1 /1 (ror r/m16,1 y ror r/m32,1).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Ago 26, 2013 4:30 pm

Ahora necesito agregar el opcode 0xD3 /1 (ror r/m16,cl y ror r/m32,cl).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Sep 02, 2013 12:16 pm

He completado la traducción del documento sobre acarreo y desborde, que anteriormente estaba traducido más o menos hasta la mitad:

La Bandera de Acarreo y la de Desborde en Aritmética Binaria
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Jue Sep 05, 2013 11:47 am

Ahora necesito agregar el opcode 0xC0 /1 (ror r/m8,imm8).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Jue Sep 05, 2013 12:04 pm

Ahora necesito agregar el opcode 0xC1 /1 (ror r/m16,imm8).
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Jue Sep 05, 2013 12:43 pm

He agregado todos los opcodes para la instrucción ROR:

Código: Seleccionar todo
<b>(needs testing)</b>
(9)
0xD0 /1 -- ror r/m8,1
0xD2 /1 -- ror r/m8,cl
0xD1 /1 -- ror r/m16,1
0xD1 /1 -- ror r/m32,1
0xD3 /1 -- ror r/m16,cl
0xD3 /1 -- ror r/m32,cl
0xC0 /1 -- ror r/m8,imm8
0xC1 /1 -- ror r/m16,imm8
0xC1 /1 -- ror r/m32,imm8

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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Jue Sep 05, 2013 12:48 pm

Estas son las instrucciones implementadas hasta ahora. He implementado 90 instructions y me hacen falta 15 para tener un CPU compatible con la 8086 totalmente completo:

Instrucciones Implementadas para Modo Real de 16 Bits
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Jue Sep 05, 2013 4:34 pm

Este es el punto en el que las cosas se ponen difíciles por el tedio, a pesar de haber descansado por bastante tiempo ya.

¿Qué debería hacer? ¿Seguir implementando instrucciones? ¿O sería mejor comenzar a implementar funciones del BIOS y el DOS para poder comenzar a correr aplicaciones reales como el juego ZAXXON.COM?

¿O será más factible otra actividad, para asegurar el avance más rápido?

Tal vez deba intentar todas estas opciones para determinar en qué puedo avanzar más rápidamente en este momento.
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Vie Sep 13, 2013 9:37 pm

Necesito implementar la instrucción ROL.

He necesitado empezar por definir la lógica de una función genérica capaz de rotar los bits hacia la izquierda para datos de 8, 16 o 32 bits.

Código: Seleccionar todo
function CPU16_fn_rol(regSZ, rol_reg, rolCount)
{
 var rol_count             = 31&(regSZ-1);
 var rol_mask              = Mask32[rol_count];
 var rol_bits_out_discount = regSZ-rol_count;
 var rol_bits_shifted_left = rol_reg<<rol_count;
 var rol_bits_out          = (rol_reg>>rol_bits_out_discount);
 var rol_result            = (rol_bits_out|rol_bits_shifted_left);

 return rol_result;
}

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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Sep 16, 2013 10:08 am

He agregado la instrucción ROL:

Código: Seleccionar todo
<b>(needs testing)</b>
(9)
0xD0 /0 -- rol r/m8,1
0xD2 /0 -- rol r/m8,cl
0xD1 /0 -- rol r/m16,1
0xD1 /0 -- rol r/m32,1
0xD3 /0 -- rol r/m16,cl
0xD3 /0 -- rol r/m32,cl
0xC0 /0 -- rol r/m8,imm8
0xC1 /0 -- rol r/m16,imm8
0xC1 /0 -- rol r/m32,imm8

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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Sep 16, 2013 10:13 am

Quedan unas 15 instrucciones a implementar. Las instrucciones más importantes en orden de facilidad y de relevancia que podrían ser implementadas son estas:

Código: Seleccionar todo
movs
cmps
scas
sar

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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Lun Sep 16, 2013 2:44 pm

Si bien continuar implementando las instrucciones anteriores es lo más simple en cuanto a continuar con la implementación, parece mejor que continúe comenzando a definir una referencia de los servicios de interrupción del BIOS (separados por el BIOS de sistema, el BIOS de video, y otros ROMs posibles) y el DOS.

Estas funciones deben estar descritas no solo como la "sintaxis" de llamada con los valores requeridos de registros, sino que deben mostrar una jerarquía, y una explicación técnica detallada y completa de la base común y también qué areas de memoria, registros de entrada/salida, dispositivos, registros y otros recursos, usa cada llamada distinta.






Para intentar refrescar el código, limpiarlo y hacerlo más simple y eficiente, aquí está el segundo intento para implementar este emulador:


>> Nivel 2 de Implementación del Emulador de PC Z86Emu <<
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Re: Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos

Notapor ~ » Mié Mar 23, 2016 1:11 am

ICON >> Ver la grabación de texto que corresponde a este bloque de trabajo << ICON



Personal Computer XT Hardware Reference Library
PDF ibm5160techref.pdf

http://www.electronics.dit.ie/staff/tscarff/8086_instruction_set/8086_instruction_set.html

Veo que las instrucciones que me hace falta implementar son de puertos de I/O, de cadenas de texto, de manipulación de bits usando las banderas, de operaciones aritméticas con signo e instrucciones propias de algoritmos simples del CPU (XLAT)
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Emulador de PC, VGA y el Resto de Periféricos (Mejora con Multihilera para Hacer Utilizable la Emulación VGA)

Notapor ~ » Vie Abr 22, 2016 6:54 pm

0005


He logrado implementar una emulación de video tan rápida como para escribir 30 cuadros por segundo y más (aunque lo dejo en 30 para que sea más eficiente). Por ahora solo he logrado eso, y el siguiente paso en este emulador (Z86Emu) es simplemente arreglar un poco las funciones de acceso de la memoria VGA para escribir cosas que tengan sentido más que una simple prueba de pixeles aleatorios (por ejemplo para mostrar un efecto de fuego emulando el CPU 8086/x86 a la velocidad normal, no como antes que solo teníamos alrededor de 1.5 cuadros por segundo, que obviamente es inútil, pero que ya se solucionó usando Web Workers para implementar Multihilera en HTML5/JavaScript).

>> Anteriormente <<, el emulador llevaba a cabo todas las tareas (emulación del CPU, dibujado de la VGA...) intrínsecamente en el hilo de la GUI principal. Sin embargo, esto hacía que, sobre todo, la emulación VGA durante el dibujado, se volviera increíblemente lenta, debido más que todo a que el acceso al elemento HTML5 Canvas era lento, y encima de eso había que regular la emulación del CPU para que fuera lo suficientemente equilibrada como para dejar una GUI responsiva del navegador.

Ahora podemos usar 2 hilos actualmente y usamos las funciones de más bajo nivel, más eficientes y directas de manejo de la memoria del Canvas, y esto nos permite dibujar con facilidad una pantalla 30 cuadros por segundo.

Además, haremos comparaciones más adelante, evaluando si nos darán suficiente optimización, para escribir en el Canvas (enviándole un mensaje entre hilos conteniendo la memoria emulada de video) solo cuando haya un cambio efectivo de color.

Otra cosa importantísima es que tenemos un bucle en el que emulamos una instrucción por vez, y una vez que se ha emulado todo por completo, vemos el estado de los periféricos (sobre todo la VGA) para asegurarnos de escribirla de un modo bloqueado que solo se verá cuando todo esté listo, y que asegurará que se nos devolverá el puntero que le entregamos a la página web principal solo para que escribiera los cambios de video en el Canvas, luego de lo cual debe regresar inmediatamente dicho puntero al búfer de memoria al núcleo del emulador.

Además, necesitamos bloquear las funciones de acceso y modificación pantalla, intentando sobre todo que sea mediante el bloqueo de la función raíz que se encarga de recuperar y emular las instrucciones del CPU (y que además tiene efectos, ahora distribuidos, sobre los periféricos, de forma inmediata pero también en forma de multihilera, con la capacidad de esperar en caso de que los datos todavía no estén disponibles en el contexto local del hilo que las necesita en ese momento).


Ahora prácticamente todo el trabajo se lleva en un hilo de alta velocidad en segundo plano, y la GUI de la página web se encarga prácticamente solo de tareas del DOM HTML, como por ejemplo actualizar el Canvas cuando se lo indica, mediante un mensaje entre hilos conteniendo la memoria emulada de video VGA, la rutina de ejecución en un hilo exclusivo.
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