曾几何时，GBA推出了一款名为Hello Kitty Collection：Miracle Fashion Maker的游戏。这是一款可爱的游戏，它基于著名的Sanrio Hello Kitty系列游戏，由Imagineer开发。但是以一个貌似纯真的名字为幌子是一个阴险的问题。由于某些原因，这个简单的游戏无法在任何GBA模拟器上运行。但是，仅凭这一点还不足以将该问题称为圣杯的虫子。像圣杯的所有错误一样，该错误本身也完全令人困惑。解释很简单：在开始游戏的顺序中的某个时刻，它陷入了一个永不退出的循环，等待从内存中读取某个不存在的特定值。尽管许多游戏中都有类似的错误，例如，塞尔达传说：便帽（上限），它们依靠读取无效内存地址引起的特殊行为。但是这个周期似乎违反了这种行为。尽管如此，该游戏还是在真实设备上运行的。此外，在冷重启后将保存内容加载到Sonic Pinball Party中时，发生了完全相同的错误。这些无效的内存地址的期望会以某种方式错误吗？但是，如果是这样，怎么办？但这是非法的，对吗？
等一下-如果您尝试访问无效的内存，那么游戏只需要崩溃即可，对吧？一个悬而未决的运行，段错误，或者一些其他错误应该发生。对？好吧，它更像是。但事实并非如此。至少不在GBA上。在GBA中使用的ARM处理器的体系结构中，此错误状态称为数据中止，仅当您尝试访问未为其分配读取权限1的内存管理器时，才会发生这种错误状态。发生数据中止时，处理器完成其工作并转到异常向量分配给数据中止异常。然后，操作系统可以选择以下解决方案之一：终止当前进程，分配页面错误内存，让该进程处理这种情况，例如某些仿真器JIT使用“ fastmem”执行该操作，或执行一些其他操作。GBA如何处理数据中止？数据中止的异常向量条目位于GBA控制台的引导ROM中（或在BIOS中也称为它）。如果GBA遇到数据中止，则它将尝试转到DACS 2处理程序如果存在，则发生阻塞。没有商业游戏具有DACS处理程序。那么，为什么这个游戏没有冻结呢？一切都非常简单-GBA从不产生数据中止。它没有内存管理器（MMU）（甚至没有DS中的内存保护单元），因此它可以继续工作并读取无效的内存。内存总线进入现场。
什么是无效内存？她看起来如何？这是主要障碍。这是一个困难的情况：代码读取的内容在很大程度上取决于CPU最近的工作，或者更确切地说，取决于内存总线最近的工作。简而言之，当访问无效的内存时，CPU读取内存总线上的最后一个内容。要了解由此产生的后果，您需要了解一些有关内存总线及其工作原理的知识。内存总线是将CPU连接到平台的所有内存组件的电子电路的一部分。在GBA上，有几个设备连接到内存总线：工作RAM，视频内存和盒带总线。当CPU尝试访问内存时，它会告诉内存总线需要访问哪个地址，然后激活与该地址对应的组件。然后，该组件将值放在总线上的该地址上，这可能需要花费3个周期，然后CPU才能最终从总线上读取该值。对于GBA，如果没有设备与该地址相关联，则不会将任何值写入总线，并且CPU会读取总线上最后放置的任何值。情况可能以不同的方式变化，例如，如果读取是16位的，并且CPU尝试执行32位读取，但是通常，它始终是总线中的值。开发人员将此功能称为“开放总线”。先前，我写了它如何影响其他游戏。好吧，似乎一切看起来都还不错...对吗？
这样就可以缓存最后的内存访问吗？然后再带回来？在一般情况下，此方法会起作用，但存在一定的困难。首先，您需要确保所有内存访问操作的顺序正确。这比听起来要复杂得多，因为CPU用每条指令访问内存以获取管道中的下一条指令。实际上，在一般情况下，卡在总线中的内存是最后收到的指令。这将简化流程，因为您只需要获取最后一个预先选择的值即可。但是由于最后一个预选值仅取决于我们当前从内存执行的位置，因此它应该始终相同。即使接收到的地址在无效时发生了变化，您将始终获得相同的记忆。嗯...停下来。但是该循环存在，如果预先选择此值，则不能退出。那么发生了什么？如果他不断收到以下说明，那么这些操作之间会发生什么？我试图在测试ROM上运行这种无限循环，以检查例如值是否变坏。如果该值最近没有更新，但是在每条指令中都更新了该值，则肯定会发生这种情况，因此它没有时间被破坏。我的测试从未离开循环。尽管我完全重新创建了游戏周期，但我做了一些与这些游戏不同的事情。我做错什么了？神奇宝贝翡翠和ACE，仅在铁上存在
时光倒流，2020年1月。当时在Sonic Pinball Party上的错误报告大约有三年半的时间。在其他模拟器中，他享誉多年。我用完了工作理论。在本月底，昵称为merrp的用户加入了mGBA模拟器的Discord社区，并表示PokémonEmerald有一个新的任意代码执行故障（ACE），该故障仅在硬件上起作用。而且，这种故障很可能会由速动员使用，他们可能想练习模拟器。显然，此错误已成为解决该错误的诱人目标，尽管如果我在0.8.0版之前发现它会更好。我开始研究故障并确认对merrp的观察，即它仅适用于硬件。在我尝试过的所有模拟器中，游戏都挂有黑屏。但是merrp告诉我，它挂在循环中从无效内存中读取，并且我意识到很可能我无法在不久的将来修复该错误。这也是同样的错误。这次，了解循环功能给了我优势。多亏了pokeemerald反编译项目，我可以轻松地对该功能进行有针对性的更改，以尝试弄清楚她如何设法摆脱困境。此循环的简化版本如下所示：uint16_t type = ;
for (int32_t i = 0; table[type][i] != 0xFFFF; ++i) {
uint16_t value = table[type][i] & 0xFE00;
if (value > 0x7E00) {
break;
}
}
该循环执行一个相当简单的任务。有一个二维值表。在此列表的每一行上，type循环首先尝试确定该值是否为某个前哨值。如果是这样，循环结束。否则，它将对值应用掩码，并检查其是否大于要检查的值。否则，它会降低周期。在特殊情况下，该值type会超出表的边界，从而导致出现无效的指针。这意味着当您尝试访问i对于此不存在的列的此元素，我们将始终访问无效的内存。尽管表偏移量在返回实际内存之前随循环的每次迭代增加，但它可能需要数亿次重复。因此，很明显他没有。那么程序如何摆脱循环呢？为了对此进行调查，我改变了周期并研究了如果我立即退出周期会发生什么情况。事实证明一切都很简单：此刻ACE在硬件和仿真器上都可以工作，没有任何问题。因此，我改为将屏幕颜色设置为程序退出循环并冻结时读取的值，以使颜色不变。我重新编译了代码，并在真实的GBA上运行了它。在黑屏上冻结几秒钟后，它变成了华丽的蓝色。非常蓝但模拟器仍然挂在黑屏上。如果他读取了先前收到的值，他将读取什么值？相反，它变成了暗绿色。傅：也就是说，程序在设法退出循环之前，肯定可以通过至少一次。结果还表明，从铁上退出循环所需要的时间有所不同。这通常需要2到30秒。到底是怎么回事？新工作理论
然后我注意到了我的测试ROM和神奇宝贝翡翠挂起来后的区别。神奇宝贝播放音乐。音速弹球派对也演奏了音乐。凯蒂猫（Hello Kitty）没有演奏音乐，但是给了我一个主意。如果在预取和数据加载之间发生中断，会发生什么情况？程序在访问无效内存之前是否开始预取中断向量？我在mGBA中针对这种情况快速创建了一个布局，打开了测试ROM中的中断，当然它跳出了循环。然后，我在硬件上尝试了相同的测试ROM，但它并没有脱离循环。这样理论就产生了。最后，我意识到了一些事情。我确定您在上方注意到了一个星号，是的，在预取和访问内存之间可能会有一个事件，但是只有在预取和访问无效内存之间，内存总线发送的请求不是发给CPU的，而是发给其他东西的。我说过内存总线是由CPU控制的。在大多数情况下，这是正确的，但是还有其他重要设备也可以绕过处理器访问内存总线。此过程称为直接内存访问。我在上一篇文章中谈到了DMA ，所以现在我不再讨论其工作原理。如果您重新阅读该文章，您可能会注意到我说DMA运行时主CPU暂停。这意味着在DMA运行时，总线上的值现在将是对DMA存储器的最后访问。如果DMA超出了实际内存到无效区域，则这一点尤为重要。但是，它复制了最后一个好的价值。早就知道，如果将无效的内存加载到DMA中，则会获得最后的DMA值，但是我在mGBA中实现了很长时间，并且已经忘记了它。当我在研究Bug时在访问代码中看到无效内存的内容时，我的脑海中有些咔嗒声。如果DMA值在总线上停留了一条指令该怎么办？如果DMA之后的第一条指令在获得下一个值之前完成了对无效内存的加载，则理论上这将导致重新加载DMA值。此外，在GBA中播放音乐通常使用DMA来传输音频输出。为了正确执行此操作，需要一个精巧的仿真器，该仿真器可以在指令执行的中间（在指令开始和内存访问之间）阻塞CPU，并且mGBA仿真器中的GBA控制台仿真不是精巧的。这是我的事。回忆。幸运的是，我设法解决了这个问题。解决方案并不完美，但是我现在可以将DMA之后指令的预期CPU地址与无效负载下的当前CPU地址进行比较，并使用单个地址代替该DMA值的预选值。期待已久的决定
我在测试ROM中打开了用于H-blank的DMA操作，并将它们与V-blank同步，以使时序稳定，并在硬件上运行它，而...这一次它起作用了！从总线读取DMA值后，经过相同的迭代次数，测试ROM不断退出循环。我是正确的！为了在mGBA中正确执行此操作，需要进行几次尝试，但是现在程序退出循环，其结果与在硬件上相同。我终于在mGBA上出现了蓝色阴影。 Hello Kitty已启动。已在Sonic Pinball Party上节省了开支。我做的。这可能是我花在单个bug上的最长时间。三年来，我花了很多时间进行调试，以至于我不知所措，而且我确信其他开发人员的仿真器也会遇到类似情况。没有这种洞察力，可能要花我一年甚至更长的时间，但是黑屏（除了播放音乐之外什么也没发生）变成了导致整个问题崩溃的多米诺骨牌。现在找到了解决方案，可以在其他GBA仿真器中实现该解决方案，从而结束了该错误。该错误将在mGBA 0.9.0中修复，我希望将在今年发布，并已在测试版本中修复。您终于可以开始玩Hello Kitty Collection：奇迹时装制作人了。当然，除非您愿意，否则我不是要审判您。- 如果您尝试执行没有执行权限的内存，这称为预取中止。
- DACS（调试和通信系统的简称）是GBA开发套件的一部分。
- 这些从总线读取的空闲周期有时称为等待状态。