{"id":101103,"date":"2021-08-27T10:23:05","date_gmt":"2021-08-27T08:23:07","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/novosti-interneta\/emulyator-risc-v-v-forme-pikselnogo-shejdera-pozvolivshij-zapustit-linux-v-vrchat"},"modified":"2021-08-27T10:23:05","modified_gmt":"2021-08-27T08:23:07","slug":"emulyator-risc-v-v-forme-pikselnogo-shejdera-pozvolivshij-zapustit-linux-v-vrchat","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/novosti-interneta\/emulyator-risc-v-v-forme-pikselnogo-shejdera-pozvolivshij-zapustit-linux-v-vrchat","title":{"rendered":"Ein RISC-V-Emulator in Form eines Pixelshaders, der die Ausf\u00fchrung von Linux in VRChat erm\u00f6glicht.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"
Die Ergebnisse eines Experiments zur Implementierung von Linux innerhalb eines virtuellen 3D-Raums in dem Mehrspieler-Online-Spiel VRChat wurden ver\u00f6ffentlicht. Dieses erm\u00f6glicht das Laden von 3D-Modellen mit eigenen Shadern. Zur Umsetzung der Idee wurde ein RISC-V-Architektur-Emulator entwickelt, der auf der GPU als Pixel- (Fragment-)Shader ausgef\u00fchrt wird (VRChat unterst\u00fctzt keine Compute-Shader und UAV). Der Code des Emulators ist unter der MIT-Lizenz ver\u00f6ffentlicht. <\/p>\n
Der Emulator basiert auf einer Implementierung in C, bei der die minimalistischen Ans\u00e4tze des riscv-rust-Emulators genutzt wurden, der in Rust entwickelt wird. Der vorbereitete C-Code wird in einen Pixel-Shader in HLSL \u00fcbersetzt, der in VRChat hochgeladen werden kann. Der Emulator bietet vollst\u00e4ndige Unterst\u00fctzung f\u00fcr die rv32imasu-Befehlssatzarchitektur, das SV32-Speicherverwaltungssystem und ein minimales Set von Peripherieger\u00e4ten (UART und Timer). Diese Funktionen reichen aus, um den Linux-Kernel 5.13.5 und die grundlegende BusyBox-Befehlszeilenumgebung zu laden, mit der direkt aus der virtuellen Welt von VRChat interagiert werden kann.
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Der Emulator wird in einem Shader als eigene dynamische Textur (Unity Custom Render Texture) implementiert, erg\u00e4nzt durch die f\u00fcr VRChat bereitgestellten Udon-Skripte, die zur Steuerung des Emulators w\u00e4hrend seiner Ausf\u00fchrung eingesetzt werden. Der Inhalt des Arbeitsspeichers und der Status des emulierten Systems werden in Form einer Textur mit den Abmessungen 2048 × 2048 Pixel gespeichert. Der emulierte Prozessor arbeitet mit einer Frequenz von 250 kHz. Neben Linux kann im Emulator auch MicroPython ausgef\u00fchrt werden.
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F\u00fcr die Organisation einer dauerhaften Datenspeicherung mit Lese- und Schreibunterst\u00fctzung wird ein Trick angewendet, der die Verwendung eines an einem rechteckigen Bereich angebundenen Camera-Objekts beinhaltet, der durch den Shader erzeugt wird, sowie die Richtung der Ausgabe der gerenderten Textur an den Shader-Eingang. Auf diese Weise kann jeder Pixel, der w\u00e4hrend der Ausf\u00fchrung des Pixel-Shaders geschrieben wird, beim Verarbeiten des n\u00e4chsten Frames gelesen werden. <\/p>\n
Bei der Anwendung von Pixelschadern wird f\u00fcr jeden Pixel der Textur parallel eine separate Instanz des Shaders ausgef\u00fchrt. Diese Eigenschaft kompliziert die Implementierung erheblich und erfordert eine eigene Koordination des Zustands des gesamten emulierten Systems sowie die Zuordnung der Position des bearbeiteten Pixels zu den im Pixel kodierten Zust\u00e4nden der CPU oder dem Inhalt des RAM des emulierten Systems (jeder Pixel kann 128 Bit Information kodieren). Der Shader-Code erfordert dabei die Einbindung einer enormen Anzahl an \u00dcberpr\u00fcfungen, f\u00fcr deren vereinfachte Umsetzung ein Perl-Pr\u00e4prozessor namens perlpp verwendet wurde.
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