Jak emulace funguje a proč je tak pomalá?

V minulosti jsme se zabývali několika příklady emulace, ale jen jsme se zabývali tím, jak to skutečně funguje. A z velké části je to v pořádku. Je zcela možné spustit počítač a používat emulátor, aniž byste se museli starat o jeho podrobnosti.

Ale přemýšleli jste někdy, co se vlastně děje v zákulisí? Proč jsou emulátory tak pomalé? Nebo dokonce, jak emulace může zlepšit váš každodenní život? Čtěte dál a uvidíte, jak úžasná emulace je.

Ne celý hardware je stejný

Například hry PlayStation v systému Windows nefungují, protože tyto hry nejsou navrženy tak, aby fungovaly na běžných počítačích. Zařízení PlayStation jsou velmi specifická ve svém fyzickém složení a obsahují jedinečný hardware, který Windows - nebo jakýkoli jiný operační systém PC - neví, jak používat.

Zde přichází emulace: Cílem emulace je spustit programy určené pro jeden druh systému na jiném druhu systému, a programy, které tento proces provádějí, se nazývají emulátory. Podrobnosti jsou o něco složitější, ale nakonec se všichni snaží dosáhnout stejné věci: učinit software spustitelným napříč různým hardwarem.

Jak fungují emulátory?

Aby bylo možné spustit cizí program, musí emulace udělat velké množství práce. Stručně řečeno, emulátor je software, který se snaží “akt” jako kus hardwaru. Obvykle to znamená simulace všech schopností hardwarové komponenty jako softwarových komponent.

Pokud vás zajímá, proč neexistují emulátory pro moderní systémy (např. Xbox One), to je důvod, proč. Aby byl proces funkční, vyžaduje to hodně tvrdé práce a úsilí, protože moderní hardware je nesmírně složitý.

Vrátíme-li se k příkladu PlayStation, emulátor by musel předstírat, že má speciální zvukový čip, grafickou kartu atd., Dokonce se rozšiřuje, aby simuloval periferní komponenty, jako jsou jednotky CD.

Centrální procesorová jednotka

Nejtěžší emulací je obvykle centrální procesorová jednotka (PROCESOR). Je to jeden z hlavních prvků každého počítače, od chytrých telefonů po videoherní konzole a v mnoha ohledech nejdůležitější. Bez CPU by programy nemohly fungovat.

Hlavní způsob, jak se CPU od sebe liší, je jejich instrukční sady. V podstatě, určují způsob, jakým počítač provádí příkazy, které mu programy dávají. Emulátory se obecně zaměřují na systémy, které mají odlišné instrukční sady než hostitelský systém.

Například procesor PlayStation používá instrukční sadu nazvanou MIPS, což se liší od stolních počítačů a notebooků, které používají, řekněme, x86.

Proč jsou emulátory tak pomalé?

Každá instrukce CPU přijatá emulátorem musí být přeložena z jedné sady instrukcí do druhé sady instrukcí a tento překlad musí být proveden za běhu. Ve výše uvedeném příkladu by emulátor PlayStation obdržel instrukci MIPS, přeložil ji do x86 a poté ji spustil na notebooku.

Toto je základ toho, jak může emulátor simulovat celé zařízení uvnitř vašeho počítače. Představte si tlumočníka, který se snaží předat rozhovor mezi dvěma lidmi, kteří mluví různými jazyky. I když je překlad velmi rychlý, vždy dojde ke ztrátě rychlosti, ale čím složitější jazyky, tím pomalejší překlady.

Virtualizace vs. emulace

Virtualizace Virtualizace a cloud computing nejsou stejné věci Virtualizace a cloud computing nejsou stejné věci Mnoho lidí si myslí, že virtualizace a cloud computing jsou stejné, ale nejsou. Zde je rozdíl a způsob, jak vám každý může usnadnit život. je velmi podobný emulaci, ale mezi nimi jsou důležité rozdíly - zejména virtualizace obvykle odkazuje na použití virtuálních strojů. Virtualizace a emulace dosahují stejné věci, ale dělají to trochu jinak.

Oba jsou navrženy pro provoz softwaru v izolovaném prostředí. Virtualizace se zaměřuje na izolaci, zatímco emulace se zaměřuje na životní prostředí. To znamená, že emulátory simulují větší rozsah hardwaru než virtuální stroje. Nemůžete například spustit systém Playstation ve virtuálním počítači.

Z tohoto důvodu však virtualizace bývá rychlejší než emulace. Virtuální stroje místo toho, aby emulovaly systém, místo toho přidělovaly určitý výpočetní výkon některému izolovanému subsystému. To znamená, že CPU není emulován, což je také důvod, proč jsou virtuální stroje obvykle méně univerzální.

Cílové publikum obou se proto poněkud liší. Emulátory mají tendenci být navrženy pro videoherní konzole (nebo jiné systémy, které jsou zcela odlišné od běžných počítačů), zatímco virtuální stroje jsou s větší pravděpodobností provozovány v podnicích. Je to proto, že poskytují rychlé a zabezpečené prostředí, ve kterém lze spustit programy.

Nicméně, toto je většinou nitpicking. Prakticky řečeno, virtualizace a emulace jsou funkčně stejné v tom, že existují hlavně pro překlad z jednoho “výukový jazyk” jinému.

3 způsoby emulace mohou těžit

Existuje mnoho způsobů, jak můžete emulaci využít. Možná to dokonce používáte i teď, aniž byste to věděli! Zde je několik pozoruhodných příkladů.

1. Spusťte 32bitové programy v 64bitovém systému Windows

64bitové verze systému Windows používají zvláštní druh emulace zvané a vrstva kompatibility spouštět 32bitové programy. Není třeba emulovat celý systém, aby věci fungovaly, protože 32bitové programy jsou již svým designem podobné. Z tohoto důvodu je proces velmi rychlý.

Pokud používáte Microsoft Office, pravděpodobně používáte 32bitovou verzi - emulaci přímo na dosah ruky!

2. Udělejte z počítače univerzální konzoli

Pomocí správných emulátorů můžete na svém počítači hrát spoustu starších platforem videoher - a zábavné je, že mnoho z těchto her ve skutečnosti běží emulací lépe než na jejich nativním hardwaru, protože moderní počítače jsou tak rychlé.

Například s dostatečně silným počítačem můžete skutečně hrát některé hry ve vyšších rozlišeních, než pro které byly určeny:

Dokonce si můžete nastavit svůj mobilní telefon tak, aby emuloval videoherní konzole, abyste získali lepší zážitek z kapesního počítače. Nebo naopak napodobujte mobilní telefon Jak napodobovat Android a spouštět aplikace pro Android ve vašem PC Jak napodobovat Android a spouštět aplikace pro Android ve vašem počítači Je skutečně snadné spustit aplikace pro Android spuštěné na ploše nebo notebooku! Zde vás provedeme nejlepšími metodami. na tvém počítači.

3. Vyzkoušejte různé operační systémy

Pokud chcete vyzkoušet nový operační systém, musíte jej nainstalovat na pevný disk. Emulace umožňuje spustit samostatný operační systém přímo ve vašem aktuálním operačním systému pomocí virtuálního stroje Testování nového operačního systému? Zůstaňte v bezpečí při testování nového operačního systému pomocí virtuálního počítače? Zůstaňte v bezpečí pomocí virtuálního počítače .

Existuje řada důvodů, proč byste to chtěli udělat. Nebudete si muset dělat starosti, pokud se vaše instalace nebude chovat, protože je omezena na virtuální prostředí. Může to být také vaše jediná možnost, pokud si chcete vyzkoušet operační systém, který je nekompatibilní s hardwarem vašeho počítače, jako je například systém Raspberry Pi.

Překlad + simulace = emulace

Emulace je nesmírně komplikovaný proces a tento článek se zabývá pouze základy. Ale doufejme, že vám poskytne pohled na to, co se děje pod kapotou. Takže když spustíte emulátor, ať už jde o hraní staré videohry nebo o bezpečné spuštění programu, budete přesně vědět, proč to může být trochu pomalé.

Jaké jsou vaše zkušenosti s emulací?