emulation - 如何为仿真提供正确的速度？

Question

这个问题已经有答案了:

CPU Emulation and locking to a specific clock speed (7 个回答)

已关闭 8 年前。

我想为运行速度在 600 千赫兹左右的特别慢的 CPU 编写一个模拟器。如果我以简单的方式为 CPU 编写一个模拟器(即一次模拟一条指令而不做任何其他事情)，那么模拟速度将比 600 kHz 快得多。

如何对模拟器进行编程，使其以正确的速度模拟 CPU，而不管主机的速度如何？现实世界的模拟器通常使用什么技术来做到这一点？如何避免抖动减慢仿真速度？

Answer 1

在典型的平台上，唯一可用的“周期性事件”是不准确的和低频的，当然不像 0.6MHz。但是使用“慢速”计时器(可能是 100Hz 左右)，您可以“运行许多短冲刺”，在中间有足够的时间“休息”，平均而言，您可以模拟每秒正确的周期数。时间通常可以相当准确地测量，因此您可以在每个“冲刺”中精确模拟正确的周期数。

在较高的层面上，这可能看起来像这样:

int cycle_budget = 0;
time last_sprint = something;

// on timer fire
cycle_budget += (current_time - last_sprint) * clock_rate;
last_sprint = current_time;
while (cycle_budget >= slowest_instruction)
    tick(); // emulates one instruction, subtracts from cycle_budget

有一些明显的变化，例如，您可以让预算为负值，而不是测试是否有足够的资金来运行慢速指令。或者您可以解码指令，然后测试是否有足够的预算来运行它。这一切都假设一条指令不会花费任意长的时间，但据我所知，这从来都不是问题(即使是像 z80 的字符串指令，它们实际上是通过分支返回并重新执行自身来循环的)。