Let's Emu!

From Atariki

Eksperymentalny emulator komputera Sinclair ZX Spectrum dla Atari wyposażonego w procesor 65C816. Autorem jest KMK.

Wymagania sprzętowe

• procesor 65C816
• dodatkowa pamięć liniowa o rozmiarze co najmniej 448k
• DracOS (ze względu na funkcje zarządzania pamięcią liniową)

Joysticki Atari działają jako joysticki Kempston lub Sinclair. Wybór pomiędzy jednym a drugim systemem jest automatyczny, tj. pierwsze odwołanie do portu I/O joysticka Kempston wyłącza emulację joysticków Sinclair.

Zalecana konfiguracja sprzętowa

• procesor 65C816 taktowany co najmniej 7 MHz (optymalnie - 20 MHz)
• przynajmniej 512k pamięci liniowej (64+512, czyli razem 576k)
• karta Rapidus
• VBXE
• Evie, SONari lub stereo POKEY
• szybki twardy dysk
• SpartaDOS X

Program został napisany dla karty Rapidus, ale nie jest ona niezbędnie konieczna do jego działania: Let's Emu! można np. uruchomić pod emulatorem Altirra (niemniej po wykryciu karty Rapidus wykorzystywane są jej niektóre specyficzne możliwości).

Bez VBXE brak jest atrybutów koloru ZX Spectrum (bez tego niektóre programy - np. gra Trap Door - są bezużyteczne).

Układ PSG znajdujący się w Evie lub SONari jest pod emulatorem widoczny jako przystawka z układem AY-3-8910. Jeśli taka przystawka nie jest dostępna, ale jeśli komputer zawiera rozszerzenie stereo dla POKEY-a, program wykorzysta je do odtwarzania utworów ułożonych dla układu AY. Układ AY nie jest jednak syntezowany, dlatego generowany dźwięk będzie w takim wypadku tylko lepszym lub gorszym przybliżeniem oryginału.

SpartaDOS X pozwala zarejestrować program jako "przeglądarkę" do plików (tzw. snapszotów) zawierających programy na ZX Spectrum. Natomiast twardy dysk znacznie usprawnia całą zabawę: pliki snapszotów mają po kilkadziesiąt KB, sam plik wykonywalny emulatora też nie ułomek (92 KB), a z twardego dysku na PBI to wszystko ładuje się w kilka sekund.

Kompatybilność

Program emuluje podstawowy model ZX Spectrum, tj. ZX Spectrum 48k. Procesor Z80 i w ogóle cała maszyna emulowana jest dość wiernie (na tyle, że bez zakłóceń działa np. Sinclair BASIC), są jednak wyjątki wynikające z uproszczeń w kodzie emulatora:

• odczyt pamięci kolorów odbywa się raz na ramkę (a nie, jak w oryginale, co linię skaningową)
• nie jest dokładnie emulowany rejestr R procesora
• czas wykonywania poszczególnych rozkazów emulowanego Z80 ma niewiele wspólnego z tymże czasem na "prawdziwym" CPU: emulator wykonuje rozkazy tak szybko, jak potrafi, ale nie zachowuje np. ich wzajemnych zależności czasowych

To ostatnie powoduje słyszalne kłopoty w przypadku np. gier odtwarzających muzykę na beeperze, w której długości i częstotliwości nut mierzone są przez pętle opóźniające. Z tego samego powodu trudno jest dokładnie ocenić wydajność emulacji Z80, bo emulator różne zestawy rozkazów może wykonywać z różną szybkością - ale średnio wychodzi ok. 100% oryginału na 65C816 pracującym z częstotliwością 20 MHz.

Pod emulatorem bardzo szybkie są rozkazy przesłań blokowych Z80 (np. LDIR), bo program używa rozkazów przesłań blokowych 65C816 (MVN i MVP), które przy zegarze 20 MHz są ok. 17x szybsze niż ich odpowiedniki z Z80/3,5 MHz. Z tego powodu istnieje przynajmniej jeden program, który pod emulatorem działa zupełnie dobrze już przy 7 MHz, a przy wyższych częstotliwościach zegara jest po prostu za szybki - jest to gra Jet Set Willy.

Na nieco szybszy od oryginału wygląda też Sinclair BASIC (aczkolwiek do pomiarów, z braku oryginału, użyto emulatora Fuse):

10 FOR x=1 TO 1000
20 PRINT AT 10,10;x
30 NEXT x

10 FOR x=1 TO 10000
20 NEXT x

10 FOR x=1 TO 6
20 BEEP 10,0
30 NEXT x

Ogólnie, pomijając skrajności, wydajność emulacji Z80 to około 17-18% oryginału.

Obsługiwane formaty plików

Emulator umie załadować programy w następujących formatach:

• plik ROM: "kartridż" o wielkości 8 lub 16k zastępujący oryginalny ROM ZX Spectrum
• plik SNA: nieskompresowany zrzut 48k pamięci
• plik Z80: skompresowany zrzut 48k pamięci (obsługiwane są wersje formatu v1, v2 i v3)
• plik TAP: zawartość standardowej taśmy z programem dla ZX Spectrum (od wersji 0.9.2)
• plik AY: plik wykonywalny grający muzyczkę skomponowaną dla ZX Spectrum (od wersji 0.9.7).

Bieżącą zawartość pamięci emulatora można też zapisać do pliku w formacie Z80 (v2).

Klawiszologia

Program obsługiwany jest z menu widocznego na obrazku. Poza tym, w czasie pracy emulatora, pewne funkcje sterujące przypisane są do klawiszy konsoli:

• START przerywa emulację i powoduje powrót do menu (lub do DOS-u, jeśli program uruchomiono w trybie "automatycznym", tzn. z parametrem /A w wierszu poleceń)
• OPTION powoduje odwrócenie kolorów INK i PAPER (tylko wtedy, kiedy VBXE jest nieaktywne)
• HELP wyświetla ściągę z układem klawiatury ZX Spectrum

Funkcje głównej klawiatury przypisano następująco:

Dla ułatwienia korzystania z klawiatury, znaki ,./;+*-=<> oraz ?:_^, a także funkcje przesuwania kursora można wywoływać na dwa sposoby: albo przy użyciu odpowiednich kombinacji klawiszy ZX Spectrum, albo wciskając klawisz bądź kombinację klawiszy, którymi wywołuje się daną funkcję (lub dany znak) z klawiatury Atari.

Np. znak zapytania (?) znajduje się na klawiaturze ZX Spectrum pod klawiszem [C]: żeby go wywołać na ekran, trzeba wcisnąć kombinację klawiszy [Symbol Shift]+[C] - czyli, na klawiaturze Atari, odpowiednio [Control]+[C] lub [SELECT]+[C]. Ale tak poza tym można go również wywołać "metodą atarowską", tj. przez wciśnięcie klawiszy [Shift]+[?].

Ciekawostki

• Program napisano na Atari, początkowo z kartą F7 (10,62 MHz), potem z rozszerzeniem SIMMius 4 MB (1,77 MHz), na końcu z kartą Rapidus (początkowo 16, potem 20 MHz). Wykorzystano MAE jako edytor, a kod źródłowy został zasemblowany (nieopublikowanym) asemblerem N16 autorstwa KMK. Cały proces kompilacji Let's Emu! wymaga też SpartaDOS X w wersji co najmniej 4.47.

• Konwersja atrybutów koloru robiona jest blitterem VBXE, z tego względu w praktyce nie zajmuje czasu CPU.

• Objętość kodu programu emulacji całego ZX Spectrum 48k wynosi tylko nieco ponad 34 KB.

Przykładowe gry

Snapszoty zrzucono z emulatora Altirra.

Do ściągnięcia

• Ze strony autora

Zobacz też

• zXEmulator

Odnośniki zewnętrzne

• Film prezentujący działanie emulatora.
• "Let's Emu!" gra (na Pokeyu) utwór "Restless Fighter" (skomponowany przez Shiru na beeper). Dla porównania, oryginału można posłuchać tutaj.
• "Let's Emu!" gra (na Evie) utwór z inwitra na Wapniaka 2012 (skomponowany przez Yerzmyeya na PSG).