Как работают эмуляторы? Разница между эмулятором и симулятором

Программное обеспечение эмуляции позволяет вам использовать другую операционную систему для вашего хоста. Например, вы можете запустить эмулятор Windows 7 на вашем компьютере с Windows 10. Вы все еще можете использовать Windows 10, но вы также можете погрузиться в Windows 7, как вы хотите.

Многие люди используют эмуляторы каждый день для тестирования программного обеспечения, опробования новой операционной системы или запуска старой игровой консоли.

Но вы когда-нибудь задумывались, как работают эмуляторы? Или почему ваши эмуляторы работают медленно или испытывают отставание? Читайте дальше, и вы узнаете, насколько удивительной является эмуляция.

Эмуляция оборудования имеет значение

Давайте подумаем о том, что влияет на производительность эмуляции на примере из реальной жизни.

Игры PlayStation не работают в вашей системе Windows, поскольку эти игры не предназначены для работы на обычном компьютере. Устройства PlayStation очень специфичны по своей физической структуре и содержат уникальное оборудование, которое Windows или любая другая компьютерная операционная система не знает, как использовать.

Вот почему вам нужен эмулятор. Программа эмуляции предназначена для запуска программы, предназначенной для одного типа системы, в другой системе. Программы, которые делают это, называются эмуляторами. Хотя детали и внутренняя работа разных эмуляторов различаются, в конце концов они пытаются достичь одного и того же результата: заставить программное обеспечение работать на другом оборудовании.

Как работают эмуляторы?

Эмуляторы усердно работают, чтобы запустить иностранную программу. Короче говоря, эмулятор – это часть программного обеспечения, которая действует как аппаратная часть. В большинстве случаев это означает моделирование всех возможностей аппаратного компонента как программного компонента. Мало того, что аппаратные компоненты, которые эмулируются как программное обеспечение, должны работать без ошибок, иначе эмулятор не будет работать должным образом.

Сложность превращения современных и уникальных аппаратных компонентов в работающее программное обеспечение заключается в том, что для разработки эмуляторов современных игровых консолей требуется много времени. Требуется много усилий и усилий, чтобы запустить процесс эмуляции, потому что современное оборудование, такое как PlayStation 4 или Xbox One, является чрезвычайно сложным.

Возвращаясь к примеру PlayStation, эмулятор должен имитировать специальный звуковой чип, видеокарту, центральный процессор и т. Д., Даже не учитывая эмуляцию периферийных компонентов, таких как драйверы компакт-дисков.

Итак, какой компонент сложнее всего подражать?

Центральное процессорное устройство

Самым сложным для эмуляции оборудованием обычно является центральный процессор (ЦП). Процессор является ключевым компонентом любого компьютера, от смартфонов до игровых приставок. Во многих отношениях ЦПУ является наиболее важным компьютерным компонентом в отношении эмуляции, так как любой другой компонент связан с ним напрямую.

Не все процессоры одинаковы. Основное отличие процессоров от других заключается в их наборы инструкций, Набор команд CPU определяет, как компьютер выполняет команды, которые ему дает программа. Эмулятор будет ориентирован на систему, в которой набор команд отличается от хост-машины. Например, процессор PlayStation использует набор инструкций, известный как MIPS, который отличается от настольного компьютера или ноутбука, использующего x86.

Почему эмуляторы такие медленные?

Разница между наборами команд является одной из причин, почему эмуляторы иногда не работают. Каждая инструкция процессора, которую получает эмулятор, должна переводиться из одной команды в другую. Кроме того, этот перевод набора команд происходит на лету.

В приведенном выше примере процессор эмулятора PlayStation получает инструкцию MIPS, переводит ее в x86 и запускает на вашем компьютере.

Перевод наборов инструкций является основой того, как эмуляторы моделируют все устройство внутри вашего компьютера. Еще один способ взглянуть на это – это то, как реальный переводчик быстро передает разговор между двумя людьми, которые говорят на разных языках. Даже если перевод очень быстрый, вы всегда столкнетесь с некоторой потерей скорости. Чем сложнее языки, тем медленнее переводы.

Виртуализация против эмуляции: в чем разница?

Виртуализация очень похожа на эмуляцию, но между ними есть важные различия. В частности, виртуализация обычно относится к использованию виртуальных машин. Виртуализация и эмуляция выполняют одно и то же, но делают это немного по-разному.

Оба предназначены для запуска программного обеспечения в изолированной среде. Виртуализация ориентирована на изоляцию, а эмуляция – на среду. Это означает, что эмуляторы имитируют большее количество оборудования, чем виртуальные машины.

Например, вы не можете запустить систему PlayStation на виртуальной машине. Но вы можете запустить эмулятор PlayStation в виртуальной среде Windows.

Однако из-за этого виртуализация часто быстрее, чем эмуляция. Вместо того, чтобы эмулировать систему, виртуальная машина выделяет вычислительную мощность изолированной подсистеме. Важно отметить, что это означает, что процессор не эмулируется,

Таким образом, целевая аудитория этих двух групп несколько отличается. Эмуляторы, как правило, предназначены для игровых приставок (или других систем, которые полностью отличаются от обычных компьютеров), тогда как виртуальные машины чаще всего работают в бизнесе. Это потому, что они обеспечивают быструю и безопасную среду для запуска программ.

Тем не менее, это в основном придирки. Практически говоря, виртуализация и эмуляция функционально одинаковы в том смысле, что оба в основном существуют для перевода с одного «языка обучения» на другой.

3 способа использования эмуляции

Есть несколько способов использовать преимущества эмуляции. Вы можете даже использовать его сейчас, даже не зная! Вот несколько заметных примеров.

1. Запустите 32-битные программы в 64-битной Windows

64-битная Windows отличается от 32-битной Windows. 64-разрядная версия Windows может использовать специальный уровень совместимости для запуска 32-разрядных программ. Нет необходимости эмулировать всю систему, чтобы все заработало, потому что 32-битные программы уже схожи по дизайну. Из-за этого процесс очень быстрый.

2. Эмулируйте каждую консоль

Новейшие приставки очень сложно подражать. Хотя PlayStation 3 появилась на рынках в 2006 году, все еще сложно эмулировать большую часть игр для консоли. Ситуация с эмуляцией для Xbox 360 отстает еще дальше.

Тем не менее, эмуляторы существуют для кучи старых игровых консолей, включая многие из лучших консолей 90-х годов.

, Есть бонус к запуску старых эмуляторов видеоигр на современном оборудовании. Старые игры получают повышение производительности на современном оборудовании. В зависимости от эмулятора, вы можете использовать HD или даже 4K графику, используя дополнительные вычислительные мощности, чтобы играть в игры на гораздо более высоких уровнях, чем их исходное разрешение. Посмотрите видео для лучшего примера, используя эмулятор PCSX2 PlayStation 2 для игры в Gran Turismo 4.

Вы даже можете запускать эмуляторы видеоигр на своем устройстве Android

, позволяя вам ретро игры на ходу.

3. Проверьте различные операционные системы

Обычно, если вы хотите опробовать новую операционную систему, вам необходимо установить ее на жесткий диск. Эмуляция позволяет вам запускать отдельную операционную систему прямо в вашей текущей операционной системе, используя виртуальную машину.

Есть несколько причин, почему вы хотели бы сделать это. Вам не придется беспокоиться о том, что ваша установка работает неправильно, поскольку она ограничена виртуальной средой. Это также может быть единственным вариантом, если вы хотите попробовать операционную систему, несовместимую с аппаратным обеспечением вашего компьютера. Подсистема Windows для Linux является хорошим примером

,

Почему эмуляция так сложна?

Теперь вы понимаете, почему эмуляция сложна. Эмуляция игровой приставки – сложный процесс, и эта статья охватывает только основы. Однако теперь, когда вы лучше разбираетесь в процессе эмуляции и разработке эмуляторов, вы точно поймете, почему в следующий раз он будет немного медленным.

Если вы хотите начать изучать каталог видеоигр, вот как вы играете в игры для PS2 на своем ПК

, Кроме того, вернитесь в историю игр и узнайте, как играть в игры для PS1 на своем ПК.

вместо.