Дайджест заканчивается релизом 1.8. О том, что добавил 1.9 — встроенный Game Boy Advance и Game Boy, программный конвейер GFX, новый отладчик, MCP-сервер, headless-сборка, рекомпилятор DSP и аудит безопасности, — читайте в заметках о релизе 1.9.

Релиз 1.6 был снимком эмулятора, который умел работать только под Win32, использовал фиксированный конвейер OpenGL и почти не имел автоматических тестов. Всё, что ниже, произошло после него: у эмулятора появился второй интерфейс пользователя, графический конвейер на шейдерах, стенд модульных тестов, прогоняющий настоящий аппаратный конвейер, загрузка Linux с работающим Broadband Adapter, проверенный по железу звук и длинный список исправлений, которые превратили несколько чёрных экранов в играбельную картинку.

Коротко о главном

Хронология

• Август 2023 · сразу после 1.6 SDL-интерфейс и рефакторинг графики. Интерфейс переехал в uisdl.cpp/cuisdl.cpp, добавились файловый браузер ImGui, диалоговые окна и путь вывода через render target, была починена сборка под Linux, исправлены стик геймпада и бит переноса FIFO в PI.
• 2024 Сборка догоняет. Удалён конфликтующий fmt, вычищены предупреждения компилятора, появились отдельные конфигурации Debug SDL / Release SDL и нормальный WinMain.
• Февраль–март 2026 Visual Studio 2026 и рефакторинг Flipper (PR #326). Каждый блок Flipper получил типизированный доступ к регистрам, Command Processor стал самостоятельной сущностью Flipper, были отрефакторены PI FIFO, память, VI и GFX, удалён 8-битный доступ к железу, появился сброс памяти и звук через SDL. Папка imgstore переехала в wiki.
• Июль 2026 Отладочный интерфейс и работа с репозиторием. JDI (JSON Debugger Interface) и его интерфейс переехали на свои места, экземпляр Flipper теперь передаётся через дерево отладчика, исправлен загрузчик DOL/ELF (PONG снова запускается), а JSON-таблицы встроены в исходники (PR #332, #335).
• Сентябрь 2026 Большой рывок: шейдеры, тесты и совместимость. Шейдеры XF/TEV (#336), набор тестов DSP (#337), навигация по буквам в интерфейсе (#341), CP → XF (#342), селектор игр в SDL-сборке (#343), тесты GFX (#344), JAudio/DSP/AI (#345), исправления загрузки GC-Linux (#346), цвета ролика THP в Ikaruga (#348) и исправления чёрного экрана Metroid Prime (#349).

Графический конвейер: XF и TEV как шейдеры

Графический бэкенд Flipper больше не использует фиксированный конвейер OpenGL. Две программируемые ступени Flipper отображены на две программируемые ступени OpenGL 3.3 core:

• Transform Unit эмулируется вершинным шейдером (src/xf.cpp): умножение на матрицы геометрии и текстур, объединение с проекционной матрицей, освещение по вершинам для двух цветовых каналов (диффуз N·L, косинусное и дистанционное затухание) и генерация текстурных координат (обычная, по цвету и dual transform);
• Texture Environment Unit эмулируется фрагментным шейдером (src/tev.cpp): до 16 ступеней комбинирования с полным трактом операндов, bias, sub, clamp и shift, константами K ревизии B, туманом и финальной alpha-функцией.

Оба шейдера статические и получают состояние регистров через uniform-переменные, поэтому игра может перепрограммировать регистры GFX без перекомпиляции шейдеров. Заодно был перестроен текстурный блок: все восемь текстурных карт декодируются и привязываются независимо (раньше была только одна), исправлены режимы wrap и фильтрации сэмплера (magnification и minification были перепутаны) и генерируются mip-уровни. Растеризатор накапливает вершины в VBO и рисует через glDrawArrays/glDrawElements, потому что в core-профиле OpenGL нет GL_QUADS.

Второй рефакторинг привёл Command Processor к тому виду, который описывает железо: CP больше не залезает внутрь графических блоков. Он передаёт слова команд в XF (CPRegLoadBegin/CPRegLoadData, bypass-слова SU и строки вершин команды рисования), опрашивает готовность XF и получает результаты чтения регистров через CP_XF_DATAL/CP_XF_DATAH. Конвейер теперь строго CP → XF → SU → RAS, а загрузка регистров стала пословной, поэтому частичная загрузка больше не останавливает эмулятор.

Стенд тестов для всего конвейера GFX

Раньше у графической подсистемы не было автоматических тестов вообще — проверить её можно было только запустив эмулятор и посмотрев на картинку. Новый стенд создаёт окно с настоящим контекстом OpenGL, прогоняет эмулируемый CP через окно регистров PI (то есть display list'ы разбираются по-настоящему), читает EFB обратно и сравнивает пиксели. Поведение вершинной ступени проверяется через transform feedback, а Report::Section/Report::Image публикуют HTML-отчёт рядом с DLL тестов.

Покрытие охватывает CP, XF, SU/RAS, TX, TEV и PE: поток команд и форматы вершин, матрицы, проекцию, вьюпорт, освещение, texgen и dual transform, примитивы, отсечение, scissor, размер линий и точек, привязки TREF, все форматы текселей и палитры, фильтры, режимы wrap, выбор mip, комбинирование цвета и альфы, константы K, туман, Z-окружение и indirect/bump-текстурирование, факторы и уравнения смешивания, логические операции, сравнения глубины, маски записи и очистку копированием. Проходит 340 тестов, а в отчёте — 262 отрендеренные картинки в 43 разделах.

Тесты сразу себя окупили. Среди найденных и исправленных ошибок:

• Чёрный экран Bootrom: PE_COPY_CMD выполнял очистку EFB в момент прихода команды, хотя кадр меняется позже по PE_FINISH — очистка стирала кадр, который ещё предстояло показать. Теперь очистка запоминается командой копирования и выполняется в начале кадра, принудительно включая маски записи.
• Декодирование CMPR: цветовая таблица не инициализировалась, и только один из четырёх субблоков задавал альфу концевых точек, поэтому результат зависел от стека; четвёртый цвет трёхцветного режима записывался как среднее вместо прозрачного текселя, определённого форматом.
• Текстурные карты 4–7 вообще не могли быть запрограммированы: блок регистров I4–I7 декодировался как вторая копия I0–I3.
• Мультитекстурирование: текстурный блок для карты выбирался после её декодирования, загрузки и настройки, поэтому работа карты i попадала в блок карты i−1.
• Scissor был отключён макросом NO_VIEWPORT, а регистры, которые декодировались, но никогда не применялись (TexMode0.lodbias, TexMode1.minlod/maxlod, SU_LPSIZE, SU_SSIZE/SU_TSIZE, RAS1_SS0/SS1, GEN_MODE.flat_en), теперь работают.
• Туман TEV для F-select 1 и 3 не имел закона, а биты обновления цвета и альфы в PE применяются так, как описано в регистрах.

Звук: DSP измеряется по железу

Ядро DSP было проверено по векторам, снятым с самого DSP. В наборе есть тесты для каждой непараллельной инструкции, независимая эталонная модель правил флагов C V Z N E U, 1822 эталонных вектора АЛУ, 435 эталонных векторов для кольцевых буферов, тесты упакованных/параллельных слов и режимов адресации, протокола почтовых ящиков CPU↔DSP и полное покрытие декодирования IROM вместе с опубликованным дизассемблером (testing/DspIrom.md).

И тесты, и разбор дизассемблера выявили настоящие ошибки:

• div проводил перенос через маску неверного размера, поэтому младший бит частного всегда был нулевым, а norm и div вообще были заглушками;
• lsf/asf сдвигали не в ту сторону во всех регистровых формах — счётчик это знаковый младший байт источника: положительный сдвигает влево, отрицательный вправо;
• ModifyFlags не маскировал входные значения до 40 бит; neg p сообщал неверный заём; исправлены беззнаковые умножения, флаги логического семейства, правила аккумулятора и непосредственных операндов, clr, neg/negc, addp, lsl16, tst p и семейство умножения с накоплением;
• trap не увеличивал PC, поэтому reti зацикливался на повторном исключении, а векторы прерываний игнорировали базу программы;
• кольцевая адресация заворачивалась по длине модификатора вместо выровненного блока 2ⁿ, декодер принимал зарезервированные слова как допустимые инструкции, а почтовый ящик мог разорвать пару сообщений.

Проход по документации на железо переименовал регистры контроллера ARAM (ACRS/ACWE/…), исправил 32-байтный блочный перенос и маски адресов, переименовал AIDCR в CDCR, применил громкость потока AIVR к каналу DVD-звука (sample × volume / 256, 0x00 — тишина, 0xFF — полная шкала) и защёлкнул операнд упакованной половины памяти в ядре DSP. ARAM DMA теперь выполняется целиком внутри записи младшего слова AMBL, как в движках SI, EXI и DVD, а не нарезается рабочим потоком — именно из-за нарезки терялись запросы звукового DMA Metroid Prime и игра зависала сразу после вступительного ролика.

Gekko, MMU и интерфейс памяти

Расширения GQR и paired-single декодировались с неверной нумерацией бит: в мануале ISA поля регистра нумеруются от старшего бита (LD_SCALE 24:29, LD_TYPE 16:18, ST_SCALE 8:13, ST_TYPE 0:2), поэтому каждый ненулевой GQR интерпретировался неправильно. Заодно исправлены правила преобразования (загрузка масштабируется на 2^−S, сохранение вычисляет clamp(trunc(F × 2^S)), NaN сохраняется как положительное насыщение, денормаль типа 0 — как 0.0) и условия HID2: индексные формы psq_* требуют только HID2[PSE], неиндексные — PSE и LSQE. Математика преобразований вынесена в чистый заголовок src/gqr.h и покрыта тестами.

Обход хеш-таблицы MMU читал элементы таблицы страниц прямо из памяти, тогда как процессор пишет их через кэш с обратной записью, поэтому только что созданные PTE были не видны, и ядро бесконечно зацикливалось на одном и том же DSI-исключении; теперь ReadHashPte/WriteHashPte делают обход когерентным с кэшем, как на железе. mtcrf присваивал поля операндов в неверном порядке (поле RS использовалось как маска CR, а поле CRM — как номер регистра, что читало gpr[128] за границей массива), а lswi/lswx сохраняли последнее накопленное слово только когда число байт не кратно четырём, что ломало копирование структур, сгенерированное GCC.

Декрементер теперь смоделирован так, как это делает железо: исключение вызывает опустошение (underflow), оно генерируется один раз на опустошение, запрос защёлкивается и переживает период с снятым MSR[EE], положительное значение счётчика снимает отложенный запрос, а при сбросе счётчик отрицательный. Это исправило и тик таймера GC-Linux, и лайвлок IPL/Bootrom, где чисто уровневый запрос бесконечно возвращался в вектор 0x900. Наконец, записи в регистры входного буфера SI принимаются вместо остановки эмуляции, потому что драйвер gcn-si в Linux сбрасывает их при инициализации.

Загрузка GC-Linux

Загрузка сборки GC-Linux 2004 года и стала тем тестом, который нашёл большинство описанных выше ошибок процессора и интерфейсов: каждая из них останавливала ядро на своей стадии. После исправления mtcrf, когерентного с кэшем обхода MMU, защёлкивающегося декрементера, правильного lswi и не останавливающих SI ядро поднимает консоль gcnfb и печатает чистый dmesg. Драйвер Broadband Adapter инициализируется, а консоль кадрового буфера работает в режиме 640×480×16, NTSC/PAL60 480i.

Интерфейс пользователя и отладчик

SDL-сборка больше не заглушка. У неё собственный интерфейс на ImGui (uisdl.cpp/cuisdl.cpp), встроенный файловый браузер, диалоговые окна и отдельное окно видеовыхода, события которого фильтруются, чтобы перекрытый селектор не реагировал на клики, предназначенные игре. Селектор игр из Win32-версии был портирован:

• исполняемые файлы (DOL/ELF) и образы дисков (GCM/ISO) собираются из пользовательской переменной PATH, с теми же масками FILTER по расширениям;
• баннеры дисков (opening.bnr) преобразуются из тайлового формата RGB5A3 4×4 в текстуру SDL с альфа-каналом, Game ID читается из DiskID, а японские баннеры переводятся из SJIS;
• в таблице есть столбцы Icon/Title/Size/Game ID/Comment и правила сортировки из Win32 (Default, Filename, Title, Size, Game ID, Comment, Unsorted);
• курсор перемещается кликом, стрелками вверх/вниз или набором первой буквы названия, а игра запускается по Enter или двойному клику;
• в меню Options → Selector есть Enable Selector, Refresh, Small Icons, Sort by, File Filter и Add Directory; выбранный файл запоминается в LASTFILE между запусками, а повторное сканирование не выполняется, пока запущена игра (чтение баннеров монтирует диски).

В отладочном интерфейсе появился сервер JDI (JSON Debugger Interface) и собственное представление для него, экземпляр Flipper передаётся через дерево отладчика, так что каждый блок можно осмотреть на месте, а отладчик умеет загружать меню IPL напрямую — это сильно ускорило работу со звуком.

Совместимость

Инструменты и система сборки

• Visual Studio 2026. Проекты мигрированы и собираются MSVC v145; решение — scripts/VS2026/pureikyubu.sln, проект тестов — scripts/VS2026/pureikyubu_test.slnx (устаревший проект VS2022 оставлен в дереве для справки).
• Модульные тесты. Проект тестов ссылается на исходники эмулятора, а не копирует их, поэтому тесты всегда проверяют именно тот код, из которого собран эмулятор. Наборы: ядро DSP, флаги, эталонное АЛУ, параллельные слова, почтовый ящик, IROM, GQR и весь конвейер GFX.
• Отладочные средства. EMU_LOG=<файл> сбрасывает сообщения Debug::Report в файл, а GFX_DUMP сохраняет каждый n-й отрисованный кадр в BMP (теперь с правильным порядком R и B).
• Звук SDL. Новый бэкенд audiosdl.cpp даёт SDL-сборке звук; проекты CMake и Visual Studio обновлены.
• Данные и конфигурация. Эмулятор проверяет наличие каталога Data, JSON-таблицы встроены в исходники, чтобы внешние файлы не требовались (PR #332), а MemRst добавил полноценный путь сброса памяти.

Документация и репозиторий

• Внутрирепозиторная wiki была расширена и переорганизована: wiki/gfx.md теперь подробно описывает конвейер GFX (238 строк), обновлены страницы Flipper, Gekko, main и Debug UI. Папка imgstore переехала в wiki.
• testing/Readme.md описывает структуру тестов и способы их запуска, а testing/DspIrom.md публикует дизассемблер и разбор IROM процессора DSP.
• В проекте приняты поведенческие правила в стиле Карпатого в файле .clinerules для изменений с помощью ИИ.

Что ещё не сделано

• GFX: bump mapping, indirect-текстурирование, Z-текстурное окружение и Cpu2Efb пока не эмулируются; PE dither и несколько полей флагов SU намеренно не реализованы и задокументированы в wiki/gfx.md.
• Звук: полная поддержка микрокода JAudio (issue #71) — цель, к которой ведут недавние работы по DSP/ARAM/AI; часть расхождений DSP с железом всё ещё зафиксирована и утверждается как таковая в testing/Readme.md.
• Linux: в Linux-сборке по-прежнему нет звука и ввода.
• Исправления Metroid Prime на момент написания находятся в ветке разработки.

Дайджест составлен по истории git между тегом pureikyubu-16 и вершиной разработки. Источники — сообщения коммитов, описания pull request'ов и страницы wiki.