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 R3000A
xMOV( rcx, ptrNative[xComplexAddress(rcx, psxRecLUT, rax*wordsize)] );
// Переход по указателю на начало блока эмуляции команд R3000A
xJMP( 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
