模拟简单的显卡

Question

好的。我可以找到简单架构的模拟设计。（编辑：绝对不像x86）

例如使用int 作为程序计数器，使用字节数组作为内存等等。

但是我如何模拟显卡（可以想象的最简单的显卡）功能？

就像使用数组来表示每个像素并逐个“绘制”每个像素。
但是什么时候与 CPU 同步绘制还是异步绘制？谁在该数组中存储图形数据？是否有存储像素和绘制像素的指令？

请考虑所有问号（'？'）并不意味着“你问了很多问题”，而是解释了问题本身 - 如何模拟显卡？

编辑：链接到CPU+内存的基本实现设计模拟

Answer 1

显卡通常带有大量 KB 或 MB 的内存，用于存储随后显示在屏幕上的各个像素的颜色。该卡每秒扫描该内存多次，将像素颜色的数字表示转换为显示器可以理解和可视化的视频信号（模拟或数字）。

CPU 可以访问该内存，并且无论何时更改它，该卡最终都会将新的颜色数据转换为适当的视频信号，并且显示器会显示更新的图片。该卡异步完成所有处理，不需要 CPU 的太多帮助。从CPU的角度来看，这很像将新的像素颜色写入显卡内存中与像素坐标相对应的位置，然后就忘记它了。现实中它可能会更复杂一些（由于较差的同步伪影，例如撕裂、雪花等），但这就是它的要点。

当您模拟显卡时，您需要以某种方式将模拟卡的内存镜像到物理显卡的内存中。如果在操作系统中您可以直接访问物理显卡的内存，那么这是一个简单的任务。只需实现对模拟计算机内存的写入，如下所示：

void MemoryWrite(unsigned long Address, unsigned char Value)
{
  if ((Address >= SimulatedCardVideoMemoryStart) &&
      (Address - SimulatedCardVideoMemoryStart < SimulatedCardVideoMemorySize))
  {
    PhysicalCard[Address - SimulatedCardVideoMemoryStart] = Value;
  }

  EmulatedComputerMemory[Address] = Value;
}

当然，上面假设模拟卡具有完全相同的分辨率（例如，1024x768）和像素表示（例如，每个像素 3 个字节，第一个字节为红色） ，第二个为绿色，第三个为蓝色）作为实体卡。在现实生活中，事情可能会稍微复杂一些，但同样，这就是总体思路。

如果您使代码可通过 PC BIOS 启动并将其限制为仅使用 BIOS 服务功能（中断），则您可以直接在 MSDOS 中或在没有任何操作系统的裸 x86 PC 上访问物理卡的内存。所有其他 PC 设备的直接硬件访问。

顺便说一句，将模拟器实现为 DOS 程序并直接在 Windows XP 中运行它可能会非常容易（Vista 和 7 对 32 位版本的 DOS 应用程序的支持极其有限，并且在64 位版本；但是，您可以安装 XP 模式， XP 位于7) 中的虚拟机，或者更好的类似 DOSBox 的东西，它似乎可用于多个操作系统。

如果您将其实现为 Windows 程序，则必须使用 GDI 或 DirectX 才能在屏幕上绘制内容。除非我弄错了，否则这两个选项都不允许您直接访问物理卡的内存，从而自动显示其中的更改。

如果有大量渲染，使用 GDI 或 DirectX 在屏幕上绘制单个像素可能会很昂贵。每次当其中一个像素发生变化时，重新绘制所有模拟卡的像素都会导致相同的性能问题。最好的解决方案可能是每秒更新屏幕 25-50 次，并且仅更新自上次重绘以来发生更改的部分。将模拟卡的缓冲区细分为较小的缓冲区，表示 64x64 像素的矩形区域，每当模拟器写入这些缓冲区时将这些缓冲区标记为“脏”，并在将它们绘制在屏幕上时将它们标记为“干净”。您可以设置一个定期计时器驱动屏幕重绘并在单独的线程中执行它们。你应该能够在 Linux 中做类似的事情，但我对那里的图形编程不太了解。