如何给仿真以正确的速度？

Question

我想为一个运行在600千赫兹左右的特别慢的CPU写一个仿真器。如果我以天真的方式为CPU编写一个仿真器(即，一次只仿真一条指令，不做其他任何事情)，那么仿真速度将比600千赫兹快得多。

如何编写仿真器以正确的速度仿真CPU，而不考虑主机的速度？现实世界中的仿真器通常使用什么技术来实现这一点？如何避免抖动减慢仿真速度？

Answer 1

在一个典型的平台上，唯一可用的“周期性事件”是不准确的和低频率的，当然不像0.6 the。但是使用一个“慢”的计时器(可能是100 of左右)，你可以“跑许多短冲刺”，在这中间有足够的时间“休息”，平均每秒你可以模拟适量的周期。时间通常可以相当准确地测量，因此您可以在每个“冲刺”中精确地模拟正确的周期数。

在较高的级别上，这可能类似于：

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，而不是测试是否有足够的运行速度较慢的指令。或者您可以对指令进行解码，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很长的时间，但据我所知，这从来都不是问题(甚至像z80的字符串指令，它们实际上是通过向后分支并重新执行自身来循环)。