Emulator –program komputerowy (czasem wraz z koniecznym sprzętem), który uruchomiony w danymsystemie komputerowym duplikuje funkcje innego systemu komputerowego. Pierwszy system nazywany jest gospodarzem (ang.host), a drugi gościem (ang.guest). Mówimy, że drugi system jest emulowany przez pierwszy.
Jedną z form emulatorów sąprogramy, które umożliwiają uruchamianieaplikacji nakomputerze lubsystemie operacyjnym innym niż ten, na który zostały napisane np. uruchomienie emulatoraAmigi w systemie operacyjnym Windows, czy emulatora konsoli do gierNintendo w systemieLinux. Emulatory są tak programowane, aby jak najdokładniej potrafiły ‘udawać’ emulowaną maszynę z lepszym lub gorszym efektem (są np. trudności z poprawnym oddaniem palety barw, czy dźwięków oraz z obsługą urządzeń zewnętrznych takich jak np. pady, jednak wiele emulatorów posiada praktycznie 100% zgodność z oryginalną maszyną).
Programy te mogą też emulować poszczególne funkcje oprogramowania i sprzętu standardowo niedostępne w ramach danego systemu, np.karty dźwiękowe. Tworzone są też emulatory kalkulatorów Texas Instruments,BBS-ów i wielu innychsystemów informatycznych.
Zwykle emulator jest podzielony na moduły, które odpowiadają ogólnie podsystemom emulowanego komputera. Najczęściej emulator składa się z następujących modułów:
W celu osiągnięcia lepszej wydajności i prostoty emulatora szyny nie są zwykle emulowane. Wirtualne urządzenia komunikują się bezpośrednio z procesorem i pamięcią.
Symulator CPU to najbardziej złożona część emulatora. Wiele emulatorów jest pisanych przy użyciu już gotowych symulatorów CPU po to, aby móc skoncentrować się na pełnej emulacji innych części konkretnego komputera.
W najprostszej formie symulator CPU tointerpreter, który wykonuje po jednej instrukcje emulowanego programu.
Poniższy przykład pokazuje jak można symulować CPU poprzez interpreter. W tym przypadku przerwania są sprawdzane i obsługiwane przed każdą kolejną instrukcją, jednak takie zachowanie jest rzadkie w prawdziwych emulatorach z powodu małej wydajności.
voidWykonaj(void){if(Przerwanie!=PRZERW_BRAK){Superużytkownik=TRUE;ZapiszPamięć(++WskaźnikStosu,LicznikRozkazów);LicznikRozkazów=WskaźnikPrzerwania;}switch(OdczytajPamięć(LicznikRozkazów++)){/* * Tutaj znajduje się obsługa wszystkich * pojedynczych instrukcji procesora. */default:Przerwanie=PRZERW_BŁĄD;}}
Interpretacja to bardzo popularna metoda symulacji procesora, ponieważ jest o wiele prostsza w implementacji niż szybsze metody, a jej prędkość jest wystarczająca do emulacji komputerów około dziesięcioletnich na komputerach współczesnych.
Mimo to prędkość interpretacji jest niewystarczająca do emulacji procesorów, których prędkość jest tego samego rzędu wielkości co prędkość głównego komputera. Jeszcze do niedawna emulację w takich przypadkach uznawano za zupełnie niepraktyczną.
Większa prędkość emulacji jest możliwa dziękidynamicznej rekompilacji. Proste tłumaczeniea priori kodu emulowanego programu na docelowy komputer jest zwykle niemożliwe z wielu powodów:
Różne formy dynamicznej rekompilacji, w tym popularna technikaJust In Time próbują obejść te problemy poprzez dokonywanie tłumaczenia bloków kodu na nowyprocesor dopiero przy napotkaniu przez wykonywany kod instrukcji skoku na nieprzetłumaczone miejsce i przechowywanie już przetłumaczonych części w cache.
Z drugiej strony prędkość emulacji może być zbyt duża, np. przy emulacji procesora 1 MHz na procesorze 1 GHz. Część emulowanych programów (zwłaszcza z konsoli do gier) nie jest przystosowanych do działania na różnych prędkościach procesora i emulator musi ograniczać prędkość wykonywania rozkazów do oryginalnej.
