📱 2022-03-12 13:00:52 – Paris/Frankrig.
Atmosphere1/Shutterstock.com
Brug af FPGA'er til at replikere kontrolsystemer videospil klassikere har været en voksende praksis i et par år nu, men hvordan adskiller disse projekter sig fra standardsoftwareemulering? Og er den høje indgangspris det værd for de fleste brugere?
Hvad betyder FPGA?
FPGA står for field-programmable gate array, en type integreret kredsløb, der kan rekonfigureres efter fremstilling. I modsætning til en traditionel computerchip bruger FPGA'er programmerbare logiske blokke og sammenkoblinger, der kan omkonfigureres til at opfylde en række forskellige formål.
I det væsentlige kan en FPGA omprogrammeres til at fungere som enhver form for digitalt kredsløb. Dette kan gøres igen og igen ved blot at indlæse en ny konfiguration i RAM for at efterligne en anden type chip. Mens ældre FPGA'er brugte kredsløbsdiagrammer, bruger nyere i stedet tekstbaseret programmering til at beskrive adfærd.
Remus Rigo/Shutterstock.com
Disse chips har en lang række forskellige anvendelser, især inden for AI-acceleration og maskinlæring. Microsoft har samarbejdet med Intel for at forbedre Bing-søgning ved hjælp af Intels Arria-familie af FPGA'er. De bruges i signal- og billedbehandlingssystemer og spiller en unik rolle i at hjælpe designere med at bevise koncepter i de tidlige udviklingsstadier.
Da FPGA'er kan omprogrammeres til at opføre sig som forskellige typer kredsløb igen og igen, er de også ideelle til at emulere videospilhardware. I stedet for at køre en emulator i software, emulerer FPGA'er effektivt forskellige computersystemer. videospil på det materielle niveau.
I FORBINDELSE MED: Hvad er maskinlæring?
Hvordan fungerer FPGA-systememulering?
FPGA-emulering kræver, at nogen skriver en "kerne" til hardwaren, der replikerer den originale hardwares adfærd. Denne proces involverer ofte reverse engineering af den originale hardware og endda "afdækning", hvor det beskyttende dæksel på en integreret køleplade fjernes for at afsløre matricen indeni.
Dette tillader visuel inspektion af IC'en for at hjælpe med produktionen af en fungerende FPGA-kerne. Denne delikate proces involverer brugen af kemikalier som svovlsyre og acetone, varme, åndedrætsværn og masser af tålmodighed. Derefter tages referencebilleder, og kernerne skrives i et hardware description language (HDL), der kan fortolkes af en FPGA.
Processen med at lære, reverse engineering og skrive en FPGA-kerne kan tage måneder og en masse dedikation. Det er imponerende nok, at mange af disse kerner derefter gøres frit tilgængelige af hensyn til hardwarebevaring. Kerner udgives normalt i en beta-tilstand, så de kan forbedres, og udviklingen kan vare i årevis.
På trods af emulering af den originale hardware er FPGA-emulering stadig fejltilbøjelig, ligesom softwareemulering. Kerner opdateres jævnligt, efterhånden som nye rettelser og ændringer implementeres med det formål at opnå perfekt hardwareemulering.
Hvad er fordelene ved FPGA?
FPGA-hardwareemulering er det tætteste på at spille på et aktiesystem, så det giver en autentisk oplevelse. Dette kan omfatte særheder, der var til stede på den originale hardware, forudsat at kernen giver en 1:1-replika af originalen. Problemer såsom latens, der kan være til stede med softwareemulatorer, er løst, da emuleringen finder sted på et meget lavere (hardware) niveau.
Original hardware er muligvis ikke pålidelig, især når den ældes. Replikering af de originale kredsløbs opførsel med en FPGA er en måde at bevare den originale hardware på og kan implementeres igen og igen. Når disse projekter er lavet til open source, kan enhver drage fordel, så længe de har den forudsætning, der er nødvendig for FPGA-hardware.
Susan Edmondson/Shutterstock.com
For de fleste mennesker er det mere bekvemt at eje et enkelt stykke hardware, der kan omprogrammeres i farten. Originalt udstyr kan være dyrt, optage plads og være svært at finde i tilfælde af sjældne computere og arkadeplader. Dette materiale bliver ikke yngre, og da produktionen er ophørt for længe siden, kan det være svært at reparere eller udskifte.
Da systemet emuleres på hardwareniveau, bør systemerne være i stand til at kommunikere med næsten enhver hardware designet til den pågældende platform. Dette inkluderer originale patroner, periferiudstyr og tilbehør, der ikke nødvendigvis blev taget i betragtning, da kernen blev skrevet.
Dette er forskelligt fra softwareemulatorer, som skal tage højde for de forskellige enheder, som operatøren ønsker at bruge (som f.eks. en lyspistol).
MiSTER: FPGA-hardwareemulering til hjemmet
MiSTER FPGA er et open source FPGA-projekt dedikeret til emulering og bevarelse af konsoller, personlige computere og arkademaskiner. Det er det mest succesrige projekt af sin art, med hundredvis af kerner til rådighed og i aktiv udvikling.
Den eneste "påkrævede" komponent for at køre en MiSTER FPGA er DE10-Nano, en lille Raspberry Pi-lignende enhed, der rummer et Cyclone V-system-på-chip. Kortet kan udvides med ekstra RAM, en USB-hub og udvidelser input/output-stik, der tilføjer funktionalitet såsom VGA-udgang, SCART-udgang eller JAMMA-udgang til arkadeskabe.
Terasic Inc.
For at komme i gang skal du bruge en DE10-Nano, et etui og noget køling. For mere avanceret emulering kræves en RAM-udvidelse. Du kan udvide dit MiSTer FPGA-opsætning, så det passer til dit formål, ved at bruge leverandørtilføjelser såsom MiSTer Addons eller Ultimate MiSTer. Du skal derefter konfigurere dit SD-kort med den nyeste version af MiSTer.
Processen er mere kompleks end at bruge "traditionelle" emulatorer, men kræver stadig datafiler og ROM'er, ligesom en softwareemulator. Hvis du er en entusiast, der ønsker en oplevelse, der kan sammenlignes med den originale hardware, er der intet, der slår MiSTer. For andre er det mange omkostninger at opnå noget, der kan gøres gratis via softwareemulering.
I FORBINDELSE MED: Sådan spiller du dine yndlings NES, SNES og andre retro spil på din pc med en emulator
Pocket Analog: On-the-go FPGA hardwareemulering
Analogue Pocket er en bærbar, multi-system håndholdt computer, der bruger FPGA emulering til at forbinde med originale Game Boy, Game Boy Color og Game Boy Advance patroner. Der er også ekstra patronadaptere til Game Gear, Neo Geo Pocket, Atari Lynx og TurboGrafx-16 systemer.
Analog
Systemet understøtter moderne fremskridt såsom muligheden for at suspendere gameplay ved at sætte konsollen i dvale. Pocket har en smuk skærm, der genskaber funktioner som pixelgittermønstre og LCD-baggrundsbelysningseffekter. Den kan også tilsluttes en dockingstation (sælges separat) for at afspille på et tv via HDMI.
Til $219,99 er det en fin håndholdt, der vil appellere til alle med en sund samling af originale patroner. Det er ikke muligt at indlæse ROM'er fra software, men Analogue Pocket er kompatibel med enhver flashcart, der fungerer med standardhardware.
Ulemper ved FPGA'er til retrospil
Den største ulempe ved at bruge FPGA'er til at spille retrospil er prisen. Moderne softwareemulatorer fungerer på stort set alle enheder, fra gamle computere til smartphones. De fleste er gratis, og mange er fuldt open source-projekter. Nogle har gennemgået årtiers udvikling og er meget konfigurerbare.
MiSTER FPGA og Analog Pocket er dyre hobbyer. Især MiSTer-projektet kunne nemt koste op mod $500 med nok tilføjelser, og selvom det er stor værdi sammenlignet med et enkelt arkadekort eller sjælden hjemmecomputer, er det et udsolgt problem for alle, der ikke leder efter pixel-perfekt emulering.
MiSTerAddons.com
Tilgængelighed er også et problem. Når dette skrives i februar 2022, er DE-10 Nano udsolgt overalt, og analogen har en årelang venteliste til det næste parti Pocket-konsoller. Tingene bliver værre af den globale mangel på halvledere og forhandlere, som tager ublu priser på forhandlerwebsteder.
Softwareemulering og moderne hardware har nået et niveau, hvor mange casual gamere ikke vil bemærke forskellen mellem en softwareemulator og den originale hardware. FPGA-projekter som MiSTer og Pocket er rettet direkte mod entusiaster. Pris og tilgængelighed forventes at blive bedre over tid, så fremtiden for FPGA-emulering på hardwareniveau er meget lys.
Andre måder at efterligne klassikerne
Der er i øjeblikket billigere og nemmere måder at komme ind i emulering på. Chancerne er, at den enhed, du bruger til at spille dette, kan køre en multi-system emulator som RetroArch.
En af de bedste hjemmeemuleringsmaskiner lige nu er Xbox Series S (eller Series X), som relativt nemt kan findes og bruges til at køre et stort antal RetroArch-kerner. Hvis du leder efter noget bærbart, så tjek i stedet de nyeste bærbare emulatorer til Linux og Android.
KILDE: Anmeldelser Nyheder
Tøv ikke med at dele vores artikel om sociale netværk for at give os et solidt løft. 📱
