Эмуля́ция (англ.  emulation) — воспроизведение программными или аппаратными средствами либо их комбинацией работы других программ или устройств.^[1]

Цели

• Создание нового микропроцессора/микроконтроллера. В этом случае при помощи эмулятора (программы или устройства) выполняются команды этого процессора.
• Необходимость выполнения также программного обеспечения, написанного для другого устройства или операционной системы.
• Тестирование программ, написанных для различных систем.

Аппаратная и программно-аппаратная эмуляция

В случае программно-аппаратного комплекса эмулятором является специальное электронное устройство, выполненное в виде платы.^[2]

Программная эмуляция

Эмуляция позволяет выполнять компьютерную программу на платформе (компьютерной архитектуре и/или операционной системе), отличной, или в некоторых случаях идентичной той, для которой она была написана в оригинале. Эмуляцией также называют сам процесс этого выполнения. В отличие от симуляции, которая лишь воспроизводит поведение программы, при эмуляции ставится цель точного моделирования состояния имитируемой системы, для выполнения оригинального машинного кода.

При использовании языков высокого уровня, иногда в целях сохранения быстродействия исполняемой программы, вместо эмуляции делают портирование программ в новую среду. В этом случае производится переписывание заново аппаратно-зависимых участков кода.

Одно из популярных применений эмуляции — выполнение на персональном компьютере игр, написанных для игровых автоматов или игровых приставок.

Теоретически, согласно тезису Чёрча — Тьюринга, любая операционная среда может быть эмулирована в любой другой среде. На практике, однако, встречается ряд трудностей; в частности, точное поведение эмулируемой системы часто не документированно (или скрывается под грифом коммерческой тайны) и должно быть исследовано и определено с помощью обратной разработки.

Достаточно полная эмуляция некоторой аппаратной платформы требует предельной точности, до уровня отдельных тактовых циклов, недокументированных особенностей и даже ошибок реализации. Это особенно важно для таких моделей классических домашних машин, как Commodore 64, ZX Spectrum, программное обеспечение которых сильно зависит от программистских решений. Выбор конкретного решения происходит с целью оптимизации (по размеру или скорости выполнения программы), применяемой, например программистами игр, а также энтузиастами демосцены. Такие программы достаточно часто бывают основаны на недокументированных возможностях процессора или операционной системы.

В противоположность этому, на некоторых других платформах довольно мало использовался прямой доступ к оборудованию. В этом случае оказывается достаточным обеспечить некоторый уровень совместимости, обеспечивающий трансляцию системных вызовов эмулируемой системы в вызовы работающей системы.

Обычно, эмулятор состоит из нескольких модулей, отвечающих за различные подсистемы эмулируемого компьютера. Чаще всего, эмулятор состоит из:

• эмулятора или симулятора центрального процессора;
• модуля подсистемы памяти, эмулирующего ОЗУ и ПЗУ;
• модуля или модулей эмуляции различных устройств ввода-вывода.

Системная шина обычно не эмулируется, по причинам упрощения или повышения производительности, и виртуальная периферия обращается непосредственно к модулю ЦП и модулю памяти.

См. также

• Виртуальная машина
• Эмулятор игровой приставки
• Список эмуляторов игровых консолей

Примечания