🚶🏽 📛 💰 एक अंतहीन चक्र जो नहीं था: पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती की कहानी 👂🏽 🏇🏽 💃🏿

एक बार GBA के लिए हैलो किट्टी कलेक्शन नामक एक गेम था: चमत्कार फैशन मेकर। यह एक प्यारा खेल था जो प्रसिद्ध सनरियो हैलो किटी फ्रैंचाइज़ी पर आधारित था और इमेजिनर द्वारा विकसित किया गया था। लेकिन एक प्रतीत होता है निर्दोष नाम की आड़ में एक कपटी समस्या थी। किसी कारण से, यह सरल गेम किसी भी GBA एमुलेटर पर नहीं चला। लेकिन यह अकेले समस्या को पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती की बग के लिए पर्याप्त नहीं होगा। पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती के सभी कीड़े की तरह, यह बग पूरी तरह से भ्रमित था। स्पष्टीकरण सरल था: खेल शुरू करने के क्रम में कुछ बिंदु पर, यह एक चक्र में गिर गया, जहां से यह कभी भी बाहर नहीं निकला , एक निश्चित मूल्य के लिए एक स्मृति से पढ़ने के लिए इंतजार कर रहा है कि यह मौजूद नहीं है । हालांकि कई खेलों में समान कीड़े हैं, उदाहरण के लिए, इंट्रो लोकप्रिय मेंद लीजेंड ऑफ ज़ेल्डा: द मिनिश कैप , वे अमान्य मेमोरी एड्रेस को पढ़ने के कारण विशेष व्यवहार पर भरोसा करते हैं। लेकिन यह चक्र इस तरह के व्यवहार का उल्लंघन लगता था। फिर भी, खेल ने वास्तविक उपकरणों पर काम किया। इसके अलावा, ठंडी रिबूट के बाद सोनिक पिनबॉल पार्टी में एक बचत को लोड करते समय ठीक वही बग हुआ। क्या इन अमान्य मेमोरी पतों की उम्मीद किसी तरह गलत हो सकती है? लेकिन अगर ऐसा है, तो कैसे?

लेकिन यह अवैध है, है ना?

एक मिनट प्रतीक्षा करें - यदि आप अमान्य मेमोरी तक पहुंचने की कोशिश कर रहे हैं, तो गेम को बस दुर्घटना की आवश्यकता है, है ना? एक अनसुलझे ऑपरेशन, सीगफॉल्ट या कुछ अन्य त्रुटि हो सकती है । सही?

वैसे यह हां की तरह अधिक है। लेकिन वाकई में नहीं। कम से कम GBA पर नहीं।

एआरएम प्रोसेसर की वास्तुकला में जो GBA में उपयोग किए गए थे, इस त्रुटिपूर्ण स्थिति को डेटा एबॉर्ट कहा जाता है और यह केवल तब होता है जब आप मेमोरी तक पहुंचने का प्रयास करते हैं जिसके लिए मेमोरी मैनेजर ने रीड अनुमति ¹ नहीं दी है । जब डेटा गर्भपात होता है, तो प्रोसेसर पूरा करता है कि वह क्या कर रहा था और अपवाद वेक्टर पर जाता हैडेटा गर्भपात अपवादों को सौंपा। फिर ऑपरेटिंग सिस्टम समाधानों में से एक को चुन सकता है: वर्तमान प्रक्रिया को मारना, पृष्ठ दोष मेमोरी को असाइन करना , प्रक्रिया को स्थिति को संभालने देना, जैसा कि कुछ एमुलेटर जेआईटी "फास्टम" के साथ करते हैं, या कुछ अन्य क्रियाएं करते हैं।

GBA डेटा गर्भपात को कैसे संभालता है? डेटा गर्भपात के लिए अपवाद वेक्टर प्रविष्टि GBA कंसोल के बूट ROM में स्थित है (या, जैसा कि इसे BIOS में भी कहा जाता है)। यदि जीबीए डेटा गर्भपात का सामना करता है, तो यह डीएसीएस ² हैंडलर में जाने की कोशिश करता हैयदि यह मौजूद है, तो अवरुद्ध होता है। किसी भी व्यावसायिक खेल में DACS हैंडलर नहीं हैं। तो इस खेल को ठंड क्यों नहीं है? सब कुछ बहुत सरल है - जीबीए कभी भी डेटा गर्भपात नहीं करता है। इसमें मेमोरी मैनेजर (MMU) (या यहां तक कि एक मेमोरी प्रोटेक्शन यूनिट, जैसा कि DS) नहीं है, इसलिए यह बस काम करना जारी रखता है और अमान्य मेमोरी को पढ़ता है।

स्मृति बस दृश्य में प्रवेश करती है।

सामान्य रूप से अमान्य मेमोरी क्या है? वहकैसी िदखतीहै? यह मुख्य रोड़ा है। यह एक कठिन स्थिति है: कोड क्या पढ़ता है यह इस बात पर बहुत निर्भर करता है कि सीपीयू ने हाल ही में क्या किया, या, अधिक सटीक रूप से, स्मृति बस ने हाल ही में क्या किया । संक्षेप में, जब कोई अमान्य मेमोरी एक्सेस करता है, तो सीपीयू पढ़ता है कि मेमोरी बस में आखिर क्या था। यह समझने के लिए कि इससे क्या होता है, आपको मेमोरी बस और यह कैसे काम करता है, इसके बारे में थोड़ा सीखने की जरूरत है।

एक मेमोरी बस एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का हिस्सा है जो सीपीयू को सभी प्लेटफॉर्म के मेमोरी घटकों से जोड़ता है। जीबीए पर, कई डिवाइस मेमोरी बस से जुड़े हुए हैं: काम करने वाली रैम, वीडियो मेमोरी और कारतूस बस। जब CPU मेमोरी को एक्सेस करने की कोशिश करता है, तो यह मेमोरी बस को बताता है कि इसे किस एड्रेस पर एक्सेस की जरूरत है और फिर उस एड्रेस के लिए कंपोनेंट एक्टिवेट हो जाता है। तब घटक बस पर इस पते पर मूल्य रखता है, जिसमें कई ³ चक्र लग सकते हैं , और फिर सीपीयू अंत में बस से मूल्य पढ़ सकता है। जीबीए के मामले में, यदि कोई उपकरण पते से जुड़ा नहीं है, तो बस के लिए कोई मूल्य नहीं लिखा जाता है, और सीपीयू बस में अंतिम मूल्य को पढ़ता है। स्थिति अलग-अलग तरीकों से अलग-अलग हो सकती है, उदाहरण के लिए, यदि रीड 16-बिट था, और सीपीयू 32-बिट रीड करने की कोशिश करता है, लेकिन सामान्य तौर पर यह हमेशा बस से एक मूल्य होगा। डेवलपर्स इस सुविधा को "खुली बस" कहते हैं। इससे पहले, मैंने लिखा कि यह अन्य खेलों को कैसे प्रभावित करता है ।

ठीक है, ऐसा लगता है कि सब कुछ इतना बुरा नहीं लगता ... सही है?

तो आप केवल अंतिम मेमोरी एक्सेस को कैश कर सकते हैं? और फिर इसे फिर से वापस लाएं? सामान्य मामले में, यह दृष्टिकोण काम करेगा, लेकिन कुछ कठिनाइयां हैं। सबसे पहले, आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि सभी मेमोरी एक्सेस ऑपरेशन सही क्रम में हैं। यह लगता है की तुलना में अधिक जटिल है, क्योंकि सीपीयू पाइपलाइन में अगला निर्देश प्राप्त करने के लिए प्रत्येक निर्देश के साथ मेमोरी तक पहुंचता है। और वास्तव में, सामान्य मामले में *, बस में अटक गई स्मृति अंतिम निर्देश है जिसे प्राप्त किया गया था। यह प्रक्रिया को सरल करता है, क्योंकि आपको केवल यह अंतिम, पूर्व-चयनित मूल्य प्राप्त करने की आवश्यकता है। लेकिन चूंकि अंतिम पूर्व-चयनित मूल्य केवल उसी पर निर्भर करता है जहां हम वर्तमान में मेमोरी से निष्पादित कर रहे हैं, यह हमेशा समान होना चाहिए। भले ही यह अमान्य है, जबकि प्राप्त पता बदल जाता है,आपको हमेशा वही स्मृति मिलेगी।

उह ... रुक। लेकिन यह चक्र मौजूद है, और इसे बाहर नहीं निकाला जा सकता है यदि यह मान preselected है। तो क्या चल रहा है? यदि वह लगातार निम्नलिखित निर्देश प्राप्त करता है, तो इन कार्यों के बीच क्या होता है? मैंने परीक्षण रोम पर इस तरह के अंतहीन छोरों को चलाने की कोशिश की कि क्या उदाहरण के लिए, मान खराब हो सकता है। यह निश्चित रूप से हो सकता है यदि मूल्य को हाल ही में अपडेट नहीं किया गया है, लेकिन मूल्य प्रत्येक निर्देश में अपडेट किया गया है, इसलिए इसमें दूषित होने का समय नहीं है। मेरे परीक्षणों ने कभी लूप नहीं छोड़ा। मैंने इन खेलों की तुलना में कुछ अलग किया, हालांकि मैंने चक्र को फिर से बनाया। मैंने गलत क्या किया?

पोकेमोन एमराल्ड और एसीई, केवल लोहे पर घटित होता है

जनवरी 2020 में समय के साथ तेजी से आगे। उस समय सोनिक पिनबॉल पार्टी में बग रिपोर्ट लगभग साढ़े तीन साल पुरानी थी। अन्य एमुलेटरों में, वह कई वर्षों से जाना जाता था। मैं काम के सिद्धांतों से बाहर चला गया। इस महीने के अंत में, एक उपयोगकर्ता जिसका उपनाम merrp हैएमजीबीए एमुलेटर के डिस्कोर्ड समुदाय में शामिल हो गए और कहा कि पोकेमॉन एमराल्ड में एक नया मनमाना कोड निष्पादन गड़बड़ (एसीई) है जो केवल हार्डवेयर पर काम करता है। इसके अलावा, इस गड़बड़ का सबसे अधिक उपयोग स्पीडरनर द्वारा किया जाएगा, जो एमुलेटर का अभ्यास करना चाहते हैं। जाहिर है, यह बग त्रुटि को ठीक करने के लिए एक आकर्षक लक्ष्य बन गया है, हालांकि यह बेहतर होगा अगर मुझे संस्करण 0.8.0 से पहले इसके बारे में पता चले। मैंने गड़बड़ पर शोध करना शुरू किया और मेरिप के अवलोकन की पुष्टि की कि यह केवल हार्डवेयर पर काम करता है। मेरे द्वारा कोशिश की गई सभी एमुलेटरों में, खेल एक काली स्क्रीन के साथ लटका हुआ था। लेकिन मेरिप ने मुझे सूचित किया कि यह एक लूप में अमान्य मेमोरी से पढ़ने पर लटका हुआ है, और मुझे एहसास हुआ कि सबसे अधिक संभावना है कि मैं निकट भविष्य में त्रुटि को ठीक नहीं कर सका। यह फिर से वही बग है।

इस बार, लूपिंग कार्यों के बारे में सीखने से मुझे बढ़त मिली। Pokeemerald अपघटन परियोजना के लिए धन्यवाद , मैं आसानी से फ़ंक्शन में लक्षित परिवर्तन कर सकता हूं ताकि यह पता लगाने की कोशिश करूं कि वह कैसे लूप से बाहर निकलने में कामयाब रही। इस लूप का सरलीकृत संस्करण कुछ इस तरह दिखता है:

uint16_t type = /* ... */;
for (int32_t i = 0; table[type][i] != 0xFFFF; ++i) {
	uint16_t value = table[type][i] & 0xFE00;
	if (value > 0x7E00) {
		break;
	}
	/* ... */
}

लूप एक काफी सरल कार्य करता है। मूल्यों की एक दो आयामी तालिका है। इस स्तंभ तालिका की प्रत्येक पंक्ति पर, typeलूप पहले यह निर्धारित करने की कोशिश करता है कि क्या मूल्य एक निश्चित प्रहरी मूल्य है। यदि हां, तो लूप समाप्त होता है। अन्यथा, यह मूल्य पर एक मुखौटा लागू करता है और जांचता है कि क्या यह मूल्य चेक किए जाने से बड़ा है। अन्यथा, यह चक्र से नीचे चला जाता है। एक गड़बड़ के एक विशेष मामले में, मूल्य typeतालिका की सीमाओं से परे जाता है, जो एक अमान्य सूचक की उपस्थिति की ओर जाता है। इसका मतलब है कि जब आप एक्सेस करने की कोशिश करते हैंiइस असंगत स्तंभ के इस तत्व के लिए, हम हमेशा अमान्य मेमोरी तक पहुँच प्राप्त करेंगे। हालाँकि वास्तविक मेमोरी में लौटने से पहले लूप के प्रत्येक पुनरावृत्ति के साथ टेबल ऑफ़सेट बढ़ता है, फिर भी इसे सैकड़ों लाखों पुनरावृत्तियों की आवश्यकता हो सकती है। इसलिए, यह स्पष्ट है कि वह नहीं करता है। तो एक प्रोग्राम एक लूप से कैसे निकलता है?

इसकी जांच करने के लिए, मैंने चक्र को बदल दिया और देखा कि अगर मैं तुरंत चक्र से बाहर निकल गया तो क्या होगा। सब कुछ काफी सरल निकला: इस समय एसीई ने हार्डवेयर और एमुलेटर दोनों पर काम किया, और कुछ भी लटका नहीं। इसलिए इसके बजाय, मैंने स्क्रीन के रंग को उस मूल्य पर सेट करने की कोशिश की, जो प्रोग्राम तब पढ़ता है जब यह लूप से बाहर निकलता है और जमा देता है ताकि रंग न बदले। मैंने कोड को फिर से जोड़ दिया और इसे वास्तविक GBA पर चलाया। काली स्क्रीन पर कुछ सेकंड के ठंड के बाद, यह एक खूबसूरत नीली रंग बन गया।

बहुत नीला

लेकिन एमुलेटर अभी भी एक काली स्क्रीन पर लटका हुआ है। यदि वह पहले प्राप्त मूल्य को पढ़ेगा तो वह किस मूल्य को पढ़ेगा? इसके बजाय, यह एक अंधेरे फ़िरोज़ा बन गया।

फू।

यानी, यह कार्यक्रम, चक्र से बाहर निकलने में कामयाब होने से पहले, सबसे निश्चित रूप से कम से कम एक बार इसे पारित कर दिया। यह भी पता चला कि लोहे पर चक्र से बचने के लिए आवश्यक समय भिन्न होता है। इसमें आमतौर पर 2 से 30 सेकंड लगते थे। क्या हो रहा है?

नया काम सिद्धांत

फिर मैंने अपने टेस्ट रॉम और पोकेमॉन एमराल्ड के बीच अंतर देखा जब यह लटका हुआ था। पोकेमॉन ने संगीत बजाया। सोनिक पिनबॉल पार्टी ने भी संगीत बजाया। हैलो किटी ने संगीत नहीं बजाया, लेकिन इसने मुझे एक विचार दिया। यदि प्रीफ़ेटिंग और डेटा लोडिंग के बीच कोई व्यवधान होता है, तो क्या होता है? क्या अमान्य मेमोरी तक पहुंचने से पहले प्रोग्राम रुकावट वेक्टर को प्रीफ़ेट करना शुरू कर देता है? मैंने जल्दी से mGBA में इस स्थिति के लिए एक लेआउट बनाया, परीक्षण रॉम में व्यवधान को चालू किया, और निश्चित रूप से यह लूप से बाहर निकल गया। फिर मैंने हार्डवेयर पर एक ही परीक्षण ROM की कोशिश की और ... यह लूप से बाहर नहीं निकला। और इसलिए सिद्धांत आया। अंत में, मुझे कुछ एहसास हुआ। मुझे यकीन है कि आपने ऊपर एक तारांकित देखा है, इसलिए हां, प्रीफ़ैचिंग और एक्सेस करने वाली मेमोरी के बीच एक घटना हो सकती है,लेकिन केवल अगर, प्रीफ़ैच और अमान्य मेमोरी तक पहुंच के बीच, मेमोरी बस सीपीयू को नहीं, बल्कि कुछ और को एक अनुरोध भेजती है।

मैंने कहा कि मेमोरी बस को सीपीयू द्वारा नियंत्रित किया जाता है। अधिकांश भाग के लिए, यह सच है, लेकिन अन्य महत्वपूर्ण उपकरण हैं जो प्रोसेसर को दरकिनार करके मेमोरी बस तक भी पहुंच रखते हैं। इस प्रक्रिया को डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस कहा जाता है । मैंने पिछले लेख में डीएमए के बारे में बात की थी , इसलिए अब मैं इसके काम के सिद्धांतों में नहीं जाऊंगा। यदि आप लेख को फिर से पढ़ते हैं, तो आप नोटिस कर सकते हैं कि मैंने कहा कि मुख्य सीपीयू डीएमए चलने के दौरान रुकता है। इसका मतलब यह है कि जब डीएमए चल रहा है, तो बस पर मूल्य डीएमए मेमोरी का अंतिम उपयोग होगा। यह मुख्य रूप से महत्वपूर्ण है अगर डीएमए वास्तविक मेमोरी से परे एक अमान्य क्षेत्र में चला जाता है; हालाँकि, यह अंतिम अच्छे मूल्य की नकल करता है।

यह लंबे समय से ज्ञात है कि यदि आप अवैध मेमोरी को डीएमए में लोड करते हैं, तो आपको अंतिम डीएमए मूल्य मिलेगा, लेकिन मैंने इसे लंबे समय तक एमजीबीए में लागू किया और पहले से ही इसके बारे में भूल गया। बग का अध्ययन करते समय जब मैंने इसे अमान्य मेमोरी के एक्सेस कोड में देखा, तो मेरे सिर में कुछ क्लिक हुआ। क्या होगा यदि डीएमए एक निर्देश के लिए बस पर टिका हो? यदि डीएमए के बाद पहला निर्देश अमान्य मेमोरी लोड करने से पहले अगले मूल्य प्राप्त करने से पहले खत्म हो जाता है, तो सिद्धांत रूप में इसे डीएमए मूल्य को फिर से लोड करना चाहिए। इसके अलावा, GBA में संगीत बजाना आम तौर पर ऑडियो आउटपुट प्रसारित करने के लिए DMA का उपयोग करता है। इसके सही क्रियान्वयन के लिए, एक स्पर्श-सटीक एमुलेटर की आवश्यकता होती है, जो सीपीयू को निर्देश के निष्पादन के बीच में, अनुदेश और मेमोरी एक्सेस की शुरुआत के बीच में ब्लॉक कर सकता है, और mGBA एमुलेटर में GBA कंसोल इम्यूलेशन स्पर्श-सटीक नहीं है।और यह मेरे लिए कुछ है।याद करता है । सौभाग्य से, मैं इस समस्या को हल करने में कामयाब रहा। समाधान अपूर्ण है, लेकिन मैं अब एक अवैध लोड पर वर्तमान सीपीयू पते के साथ डीएमए के बाद अनुदेश के लिए अपेक्षित सीपीयू पते की तुलना कर सकता हूं और इस डीएमए मूल्य के लिए पूर्व-चयनित मान के बजाय एकल पते का उपयोग कर सकता हूं।

लंबे समय से प्रतीक्षित निर्णय

मैंने परीक्षण रॉम में एच-खाली के लिए डीएमए संचालन चालू किया और उन्हें वी-रिक्त के साथ सिंक्रनाइज़ किया ताकि समय स्थिर रहे, इसे हार्डवेयर पर चलाया, और ... इस बार काम किया! परीक्षण रॉम लगातार लूप से बाहर निकलता है जब डीएमए मान बस से पढ़ा गया था। मैं सही था! MGBA में इसके सही कार्यान्वयन के लिए, कई प्रयासों की आवश्यकता थी, लेकिन अब यह प्रोग्राम हार्डवेयर पर समान परिणामों के साथ चक्र से बाहर निकलता है। मुझे आखिरकार mGBA पर नीले रंग की एक छाया मिली। हैलो किट्टी बूट किया है। सोनिक पिनबॉल पार्टी में बचत अर्जित की है।

मैंने यह किया।

यह शायद सबसे लंबा समय था जब मैंने एक बग पर बिताया। तीन साल के लिए, मैंने इसे डिबग करने में इतना समय लगा दिया कि मैंने गिनती खो दी, और मुझे यकीन है कि अन्य डेवलपर्स ने भी अपने एमुलेटर में इसी तरह की स्थितियों का सामना किया। इस अंतर्दृष्टि के बिना, यह मुझे एक और साल, या इससे भी अधिक समय लग सकता था, लेकिन काली स्क्रीन, जिस पर संगीत बजाने के अलावा कुछ नहीं हुआ, वह डोमिनोज़ टाइल बन गई जिसके कारण पूरी समस्या का पतन हो गया।

अब जब समाधान मिल गया है, तो इसे इस बग का अंत डालते हुए, इसे अन्य जीबीए एमुलेटरों में लागू किया जा सकता है। बग को mGBA 0.9.0 में तय किया जाएगा, जो मुझे आशा है कि इस साल जारी किया जाएगा, और पहले से ही परीक्षण बिल्ड में तय किया गया है। आप अंत में हैलो किटी संग्रह: चमत्कार फैशन निर्माता खेल सकते हैं। जब तक, निश्चित रूप से, आप चाहें, यह मेरे लिए आपको न्याय करने के लिए नहीं है।

यदि आप स्मृति को निष्पादित करने का प्रयास करते हैं जिसमें अनुमतियाँ निष्पादित नहीं होती हैं, तो इसे प्रीफ़ेट एबोर्ट कहा जाता है।
DACS (डिबगिंग और संचार प्रणाली के लिए छोटा) GBA विकास किट का हिस्सा है।
बस से पढ़ते हुए इन बेकार चक्रों को कभी-कभी प्रतीक्षा राज्य कहा जाता है।