Por que o FPGA é incrível para a emulação de jogos retrô

Usar FPGAs para replicar sistemas clássicos de videogame é uma prática que vem ganhando força há alguns anos, mas como esses projetos são diferentes da emulação de software padrão? Vale a pena o alto preço de entrada para a maioria dos usuários?

índice

  1. O que significa FPGA?
  2. Como funciona a emulação do sistema FPGA?
  3. Quais são os benefícios do FPGA?
  4. MiSTer: emulação de hardware FPGA para o lar
  5. Analog Pocket: emulação de hardware FPGA em tempo real
  6. As desvantagens dos FPGAs para jogos retrô
  7. Outras maneiras de emular os clássicos

O que significa FPGA?

FPGA significa Field Programmable Gate Array, um tipo de circuito integrado que pode ser reconfigurado após a fabricação. Ao contrário de um chip de computador tradicional, os FPGAs usam blocos lógicos programáveis ​​e interconexões que podem ser reconfiguradas para atender a uma variedade de propósitos diferentes.

Em essência, um FPGA pode ser reprogramado para atuar como qualquer tipo de circuito digital. Isso pode ser feito repetidamente simplesmente carregando uma nova configuração na RAM para emular um tipo diferente de chip. Enquanto os FPGAs mais antigos usavam diagramas de circuito, os mais novos usam programação baseada em texto para descrever o comportamento.

Remo Rigo / Shutterstock.com

Esses chips têm uma ampla variedade de usos diferentes, principalmente na aceleração de IA e aprendizado de máquina. A Microsoft fez uma parceria com a Intel para melhorar a pesquisa do Bing usando a família de FPGAs Arria da Intel. Eles são usados ​​em sistemas de processamento de sinal e imagem e têm um papel único em ajudar os projetistas a testar conceitos nos estágios iniciais de desenvolvimento.

Como os FPGAs podem ser reprogramados para se comportar como diferentes tipos de circuitos repetidamente, eles também são perfeitos para emular hardware de videogame. Em vez de executar um emulador em software, os FPGAs efetivamente emulam diferentes sistemas de videogame no nível do hardware.

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Como funciona a emulação do sistema FPGA?

A emulação de FPGA requer que alguém escreva um "kernel" para o hardware que reproduza o comportamento do hardware original. Esse processo geralmente envolve engenharia reversa do hardware original e até mesmo "unboxing", no qual a tampa protetora de um dissipador de calor integrado é removida para revelar a matriz interna.

Isso permite a inspeção visual do circuito integrado para auxiliar na produção de um núcleo FPGA funcional. Esse processo delicado envolve o uso de produtos químicos como ácido sulfúrico e acetona, calor, respiradores e muita paciência. Imagens de referência são então obtidas e os núcleos são escritos em uma linguagem de descrição de hardware (HDL) que pode ser interpretada por um FPGA.

O processo de aprendizado, engenharia reversa e escrita de um kernel FPGA pode levar meses e muita dedicação. Surpreendentemente, muitos desses kernels são disponibilizados gratuitamente no interesse da preservação do hardware. Os kernels geralmente são lançados em um estado beta para que possam ser aprimorados e o desenvolvimento pode levar anos.

Apesar de emular o hardware original, a emulação de FPGA ainda é propensa a erros, assim como a emulação de software. Os kernels são atualizados regularmente à medida que mais correções e alterações são implementadas na busca pela emulação de hardware perfeita.

Quais são os benefícios do FPGA?

A emulação de hardware FPGA é a coisa mais próxima de jogar em um sistema original, proporcionando uma experiência autêntica. Isso pode incluir peculiaridades que estavam presentes no hardware original, supondo que o kernel forneça uma replicação 1:1 do original. Problemas como latência que podem estar presentes com emuladores de software são resolvidos, pois a emulação ocorre em um nível muito mais baixo (hardware).

O hardware original pode não ser confiável, especialmente à medida que envelhece. Reproduzir a forma como o circuito original se comporta com um FPGA é uma maneira de preservar o hardware original e pode ser implementado repetidamente. Quando esses projetos são feitos de código aberto, qualquer pessoa pode se beneficiar deles, desde que tenha o hardware FPGA pré-requisito.

Susan Edmondson / Shutterstock.com

Para a maioria das pessoas, é mais prático ter uma única peça de hardware que pode ser reprogramada em tempo real. O hardware original pode ser caro, ocupa espaço e pode ser difícil de encontrar para computadores e tabuleiros de jogos raros. Esse hardware não está ficando mais novo e, como a produção cessou há muito tempo, pode ser difícil reparar ou substituir.

Como o sistema é emulado no nível do hardware, os sistemas devem ser capazes de interagir com praticamente qualquer hardware projetado para essa plataforma. Isso inclui cartuchos, periféricos e acessórios originais que não foram necessariamente levados em consideração quando o kernel foi escrito.

Isso é diferente dos emuladores de software que devem levar em conta os vários dispositivos que o operador deseja usar (como uma pistola leve, por exemplo).

MiSTer: emulação de hardware FPGA para o lar

MiSTer FPGA é um projeto de FPGA de código aberto dedicado à emulação e preservação de consoles, computadores domésticos e máquinas de fliperama. É o projeto de maior sucesso do gênero, com centenas de kernels disponíveis e em desenvolvimento ativo.

O único componente "necessário" para executar um MiSTer FPGA é o DE10-Nano, um pequeno dispositivo semelhante ao Raspberry Pi que abriga um sistema em chip Cyclone V. A placa pode ser expandida com RAM adicional, um hub USB e I Expansões /O. saída que adicionam funcionalidades como saída VGA, saída SCART ou saída JAMMA para gabinetes de jogos.

Terasic Inc.

Para começar, você precisará de um DE10-Nano, um estojo e um pouco de refrigeração. Para emulação mais avançada, é necessária a expansão de RAM. Você pode estender sua configuração do MiSTer FPGA para se adequar ao propósito pretendido usando módulos complementares de revendedores como MiSTer Addons ou Ultimate MiSTer. Em seguida, você precisará configurar seu cartão SD com a versão mais recente do MiSTer.

O processo é mais complicado do que usar emuladores "tradicionais", mas ainda requer arquivos de dados e ROMs como um emulador de software. Se você é um entusiasta que deseja uma experiência comparável ao hardware original, não há nada melhor que o MiSTer. Para outros, é um grande gasto conseguir algo que pode ser feito gratuitamente por meio da emulação de software.

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Analog Pocket: emulação de hardware FPGA em tempo real

O Analogue Pocket é um computador portátil multi-sistema que usa emulação FPGA para fazer interface com os cartuchos originais do Game Boy, Game Boy Color e Game Boy Advance. Há também adaptadores de cartucho adicionais para sistemas Game Gear, Neo Geo Pocket, Atari Lynx e TurboGrafx-16.

termo análogo

O sistema suporta avanços modernos, como a capacidade de suspender o jogo quando o console dorme. O Pocket possui uma bela tela que recria recursos como padrões de grade de pixels e efeitos de luz de fundo do LCD. Também pode ser conectado a uma base (vendida separadamente) para reprodução em uma TV via HDMI.

Por US $ 219,99, é um belo portátil que atrairá qualquer pessoa com uma boa coleção de cartuchos originais. Não há capacidade de carregar ROMs do software, mas o Analogue Pocket é compatível com qualquer flashcart que funcione no hardware original.

As desvantagens dos FPGAs para jogos retrô

A maior desvantagem de usar FPGAs para jogar jogos retrô é o preço. Os emuladores de software modernos são executados em praticamente qualquer dispositivo, de computadores antigos a smartphones. A maioria é gratuita e muitos são projetos totalmente de código aberto. Alguns passaram por décadas de desenvolvimento e são altamente configuráveis.

MiSTer FPGA e Analogue Pocket são hobbies caros. O projeto MiSTer, em particular, poderia facilmente custar mais de US$ 500 com complementos suficientes e, embora seja um ótimo valor comparado a um único tabuleiro de jogo ou computador doméstico raro, é difícil de vender para quem não está interessado. um pixel – Emulação perfeita.

MiSTerAddons.com

A disponibilidade também é uma preocupação. No momento em que este artigo foi escrito em fevereiro de 2022, o DE-10 Nano está esgotado em todos os lugares e o Analogue tem uma lista de espera de um ano para o próximo lote de consoles Pocket. As coisas são agravadas pela escassez global de semicondutores e revendedores que cobram preços exorbitantes em sites de revendedores.

A emulação moderna de hardware e software avançou a um nível em que muitos jogadores casuais não sabem a diferença entre um emulador de software e o hardware original. Projetos FPGA como MiSTer e Pocket são voltados diretamente para entusiastas. O preço e a disponibilidade devem melhorar com o tempo, então o futuro da emulação em nível de hardware FPGA é muito brilhante.

Outras maneiras de emular os clássicos

Existem maneiras mais baratas e fáceis de entrar na emulação agora. É muito provável que o dispositivo que você está usando para ler isso esteja executando um emulador de vários sistemas como o RetroArch.

Uma das máquinas de emulador doméstico de melhor valor no momento é o Xbox Series S (ou Series X), que pode ser encontrado com relativa facilidade e é usado para executar um grande número de kernels RetroArch. Se você está procurando algo portátil, confira os mais recentes emuladores portáteis com Android e Linux.

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  • Distribuidor : Retro-Games
  • Plataforma : Android

Onde posso jogar jogos retrô?

Grandes clássicos como Contra, Tetris, Pac-man, Bomberman, Ice Climber e muitos outros podem ser jogados diretamente do navegador.

  • Jogos de emulador online.
  • Meu Emulador Online.
  • Jogue jogos retrô online.

Qual o melhor emulador para jogar?

BlueStacks é um dos aplicativos mais veteranos e conhecidos para emular Android no PC, e também um dos mais completos com mapeamento de teclado e mouse para poder usá-lo em jogos.

Quais jogos o RetroArch emula?

Entre seu catálogo de núcleos, você encontra emuladores para Atari, MAME, DOS, Game Boy, Game Boy Advance, NES, Nintendo 64, Nintendo DS, PlayStation, PSP, ScummVM, Sega Master System, Mega Drive, Mega CD, Saturn, Super Nintendo ou ZX Spectrum entre outros.

Quais jogos posso emular?

Emuladores para Android

Emuladores para Android
Game Boy Advance (GBA) Meu menino! GBA.Emu VGBA DroidEmu
Equipamento de jogo MDEmu MD Emu Free Gearoid DroidEmu
MAME MAME4Droid Tiger Arcade Jrioni Arcade
Sistema mestre MasterGear DroidEmu
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