{"id":72291,"date":"2012-02-01T09:00:01","date_gmt":"2012-02-01T08:00:01","guid":{"rendered":"https:\/\/cms.galaxiemedia.fr\/tomshardware\/2012\/02\/01\/lemulation-comment-pourquoi\/"},"modified":"2023-06-23T11:53:20","modified_gmt":"2023-06-23T09:53:20","slug":"lemulation-comment-pourquoi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.tomshardware.fr\/lemulation-comment-pourquoi\/","title":{"rendered":"L’\u00e9mulation : comment, pourquoi ?"},"content":{"rendered":"

Introduction<\/h2>\n

\"Image<\/a><\/span><\/span>Le concept d\u2019\u00e9mulation<\/strong> peut se r\u00e9sumer de fa\u00e7on relativement simple : il s\u2019agit, comme l\u2019explique si bien Wikipedia, de \u00ab substituer un \u00e9l\u00e9ment de mat\u00e9riel informatique \u2013 tel un terminal informatique, un ordinateur ou une console de jeux \u2013 par un logiciel<\/em> \u00bb.

Mais pourquoi avons-nous besoin d\u2019\u00e9muler du mat\u00e9riel informatique ? S\u2019agit-il de faciliter le d\u00e9veloppement<\/strong> ou le d\u00e9bogage<\/strong> d\u2019un syst\u00e8me ? D\u2019utiliser d\u2019anciens programmes cr\u00e9\u00e9s pour un syst\u00e8me obsol\u00e8te ou inutilisable<\/strong> ? Ou bien de faire revivre de vieilles consoles de jeu (ou des bornes d\u2019arcade) ? Peut-\u00eatre un peu de tout cela. Une chose est s\u00fbre : l’\u00e9mulation existe depuis de tr\u00e8s nombreuses ann\u00e9es et nous ne sommes pas encore pr\u00eats \u00e0 nous en passer.<\/p>\n

Histoire de l’\u00e9mulation<\/h2>\n

Contrairement \u00e0 ce qu\u2019on pourrait supposer, l\u2019\u00e9mulation ne date pas d\u2019hier. Les premiers travaux visant \u00e0 reproduire le comportement d\u2019un mat\u00e9riel informatique donn\u00e9 par un logiciel (ou un couple logiciel\/mat\u00e9riel) remontent en r\u00e9alit\u00e9 aux ann\u00e9es 60. \u00c0 cette \u00e9poque, chaque ordinateur n\u2019est compatible qu\u2019avec lui-m\u00eame, et chaque changement de configuration ou d\u2019architecture demande donc une nouvelle phase de programmation.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

De la simulation \u00e0 l’\u00e9mulation<\/h4>\n\n\n\n\n\n

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\"Image<\/a><\/span><\/span>En 1962, un utilisateur parvient, \u00e0 la grande surprise d\u2019IBM, \u00e0 modifier son IBM 705<\/strong> pour le rendre compatible avec d\u2019anciens programmes \u00e9crits pour IBM 1401<\/a><\/strong>. Le g\u00e9ant se rend alors compte de l\u2019int\u00e9r\u00eat d\u2019assurer une certaine compatibilit\u00e9 entre ses nouveaux mod\u00e8les d\u2019ordinateurs et des mod\u00e8les plus anciens. C\u2019est le d\u00e9but du concept de compatibilit\u00e9 descendante<\/strong>. IBM confie \u00e0 son laboratoire fran\u00e7ais de La Gaude la mission de mettre au point une solution logicielle<\/strong> imitant le comportement de ses 7 ordinateurs les plus populaires. Le r\u00e9sultat est h\u00e9las d\u00e9cevant, le \u00ab simulateur<\/strong> \u00bb n\u2019atteignant au mieux que la moiti\u00e9 des performances des machines originales. Dans le pire des cas, il \u00e9tait dix fois moins rapide\u2026

Pour obtenir des performances<\/strong> acceptables, il fallait donc m\u00e9langer deux id\u00e9es : une architecture mat\u00e9rielle<\/strong> aussi proche que possible de la machine \u00e0 simuler, et un programme de simulation<\/strong>. IBM confia donc \u00e0 une autre \u00e9quipe, dirig\u00e9e par l\u2019ing\u00e9nieur Stuart Tucker, la t\u00e2che de d\u00e9velopper une solution efficace capable d\u2019ex\u00e9cuter des programmes con\u00e7us pour IBM 7070<\/strong> \u2013 le plus sophistiqu\u00e9 des ordinateurs IBM de l\u2019\u00e9poque \u2013 sur un ordinateur NPL (\u00ab New Product Line \u00bb)\u00a0 alors en d\u00e9veloppement. L\u2019un des membres de l’\u00e9quipe, Larry Moss, parvient \u00e0 mettre au point une solution n\u2019affichant aucune perte de performance. Le premier \u00ab \u00e9mulateur<\/strong> \u00bb \u00e9tait n\u00e9.

Le 7 avril 1964, IBM lance ses System\/360<\/strong> en y int\u00e9grant l\u2019\u00e9mulateur de Moss, plus connu sous le n\"Image<\/a><\/span><\/span>om de 7070 Emulator<\/strong>. D\u2019autres versions du System\/360<\/a>, capables d\u2019\u00e9muler d\u2019autres mod\u00e8les d\u2019ordinateurs IBM, virent \u00e9galement le jour (360-30 capable d\u2019\u00e9muler les IBM 1400 Series, ou 360-65 \u00e9mulant l\u2019IBM 7094). Les System\/360 furent commercialis\u00e9s jusqu\u2019en 1978, les utilisateurs appr\u00e9ciant tout particuli\u00e8rement de pouvoir r\u00e9utiliser leurs anciens programmes.

Les \u00e9mulateurs n\u2019ont cess\u00e9 d\u2019\u00e9voluer, mais l\u2019objectif est toujours rest\u00e9 le m\u00eame : reproduire le comportement<\/strong> d\u2019un mod\u00e8le d\u2019ordinateur ou d\u2019une architecture donn\u00e9e, \u00e0 partir d\u2019un autre mod\u00e8le ou d’une autre architecture. Avec la mont\u00e9e en puissance des ordinateurs r\u00e9cents, une \u00e9mulation mat\u00e9rielle est de moins en moins indispensable pour obtenir une vitesse d\u2019ex\u00e9cution acceptable, ce qui explique le succ\u00e8s des \u00e9mulateurs logiciels, en particulier depuis la fin des ann\u00e9es 1990.<\/p>\n

Emuler une architecture : la traduction binaire dynamique<\/h2>\n

\"Image<\/a><\/span><\/span><\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

L\u2019\u00e9mulation repose sur une id\u00e9e relativement simple : traduire le jeu d\u2019instruction<\/strong> d\u2019une architecture source vers celui d\u2019une architecture destination. C\u2019est ce qu\u2019on appelle la traduction de code<\/strong>, ou binary translation. Il n\u2019est pas n\u00e9cessaire que les deux jeux d\u2019instruction soient diff\u00e9rents : on peut en effet d\u00e9cider d’\u00e9muler une architecture donn\u00e9e sur une m\u00eame architecture \u00e0 des fins de test ou de d\u00e9bogage<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Traduction statique ou dynamique<\/h4>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Deux types de traduction de code existent : la traduction statique<\/strong>, o\u00f9 le fichier ex\u00e9cutable est alors traduit de la machine source vers un ex\u00e9cutable interpr\u00e9table par la machine de destination, et la traduction dynamique<\/strong>. Dans ce dernier cas, l\u2019\u00e9mulateur se charge de traduire \u00e0 la vol\u00e9e<\/strong> les instructions de la machine source vers des instructions de la machine cible, au moment m\u00eame de leur ex\u00e9cution.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

L\u2019\u00e9mulateur est \u00e9galement charg\u00e9 d\u2019imiter le contenu des p\u00e9riph\u00e9riques de stockage (en utilisant soit des fichiers images, soit des p\u00e9riph\u00e9riques physiques), mais \u00e9galement les entr\u00e9es\/sorties, la carte r\u00e9seau, la carte son et bien entendu le processeur (CPU, FPU, MMU, …).<\/p>\n

Rosetta : la couche d\u2019\u00e9mulation de Mac OS X<\/h2>\n

\"Image<\/a><\/span><\/span>L’un des exemples les plus r\u00e9cents de l’utilisation d’un \u00e9mulateur pour permettre de r\u00e9utiliser des \u00ab anciennes \u00bb applications sur un nouveau parc d’ordinateurs est probablement Rosetta<\/strong>. En 2006, Apple a commenc\u00e9 \u00e0 commercialiser de nouveaux mod\u00e8les d\u2019ordinateurs \u00e9quip\u00e9s d\u2019un processeur Intel x86, \u00e0 la place des PowerPC jusqu\u2019alors utilis\u00e9s. Les architectures <\/strong>x86 et PPC \u00e9tant de conception fondamentalement diff\u00e9rente, il a fallu qu\u2019Apple int\u00e8gre au syst\u00e8me d\u2019exploitation une solution permettant d\u2019ex\u00e9cuter, sans modification pr\u00e9alable, des logiciels con\u00e7us et compil\u00e9s pour Mac OS X \u00ab PowerPC<\/strong> \u00bb sur les ordinateurs \u00e0 base de processeurs Intel<\/strong>.\u00a0<\/p>\n\n

<\/p>\n\n

Apple avait d\u2019ailleurs d\u00e9j\u00e0 rencontr\u00e9 ce probl\u00e8me lors de la transition entre les Macintosh 68k<\/strong> et les Power Macintosh<\/strong>, \u00e0 base de processeurs PowerPC. \u00c0 l\u2019\u00e9poque, le constructeur avait int\u00e9gr\u00e9 un \u00e9mulateur de processeurs Motorola 680×0<\/a>, Mac 68k<\/strong>, dans toutes les versions PowerPC de Mac OS. Il devenait d\u00e8s lors possible d\u2019\u00e9xecuter sur un Power Mac des applications \u00e9crites pour un Macintosh 68k.<\/p>\n\n

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Un \u00e9mulateur PowerPC dans Mac OS X<\/h4>\n\n

<\/p>\n\n

C\u2019est donc en toute logique que Rosetta a fait son apparition dans Mac OS X 10.4.4<\/strong>. Gr\u00e2ce \u00e0 cet \u00e9mulateur, il fut possible d\u2019utiliser les applications PowerPC sur les Macs \u00e9quip\u00e9s d\u2019un processeur Intel, et ce de mani\u00e8re transparente pour l\u2019utilisateur. Cet \u00e9mulateur a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 disponible avec les versions suivantes de Mac OS X, mais \u00e0 partir de Snow Leopard (Mac OS X 10.6) l\u2019installation de Rosetta devint optionnelle. Enfin, Apple retira Rosetta de Lion<\/a> (Mac OS X 10.7), ce qui signa la fin de la compatibilit\u00e9 de Mac OS X avec les applications PowerPC.<\/p>\n\n

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\"Image<\/a><\/span><\/td>\"Image<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div><\/span><\/p>\n\n

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Rosetta est capable de traduire les instructions des PowerPC G3<\/strong> et G4<\/strong>, ainsi que le jeu d\u2019instructions AltiVec<\/strong>. L\u2019\u00e9mulateur ne prend en revanche pas en charge les instructions propres au PowerPC G5<\/strong> (PowerPC 970, 970FX et 970MP). L\u2019\u00e9mulation via Rosetta reste toutefois lourde, la traduction du code \u00e0 la vol\u00e9e demandant beaucoup de ressources CPU<\/strong>, ce qui explique d\u2019ailleurs que de nombreuses applications PowerPC s\u2019ex\u00e9cutent certes sur un Mac Intel, mais de fa\u00e7on plut\u00f4t lente. Il faut donc voir Rosetta comme une solution temporaire pour Apple, le temps que les d\u00e9veloppeurs basculent du PowerPC vers le x86. Mais l\u2019objectif pour Apple \u00e9tait atteint : faire cohabiter pendant une p\u00e9riode de transition un parc de machines PowerPC avec de nouveaux Macs utilisant un processeur Intel.<\/p>\n

Les consoles qui \u00e9mulent d’autres consoles<\/h2>\n

\"Image<\/a><\/span><\/span>L\u2019\u00e9mulation est \u00e9galement tr\u00e8s pr\u00e9sente sur le march\u00e9 ludique. Ainsi, de nombreuses consoles de jeu aujourd\u2019hui disparues du march\u00e9 continuent d’exister sur nos ordinateurs (ou sur d\u2019autres consoles de jeu) gr\u00e2ce \u00e0 des \u00e9mulateurs. Dans le cas des consoles de jeu, il s’agit \u00e9galement souvent d’assurer une certaine r\u00e9trocompatibilit\u00e9<\/strong> avec les jeux destin\u00e9s \u00e0 une console plus ancienne.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Le cas de la PlayStation 3<\/h4>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

L\u2019un des exemples les plus connus \u2013 et les plus r\u00e9cents – est peut-\u00eatre la r\u00e9trocompatibilit\u00e9 de la PlayStation 3 de Sony avec les pr\u00e9c\u00e9dentes PlayStation. En 2006, deux versions de la PlayStation 3 sont lanc\u00e9es : une premi\u00e8re \u00e9quip\u00e9e d\u2019un disque dur de 60 Go, r\u00e9tro-compatible avec les PlayStation 1 et 2, et une seconde dot\u00e9e d\u2019un disque dur de 20 Go et uniquement compatible avec les jeux PS1. Pour assurer cette compatibilit\u00e9, en particulier avec la PS2, Sony a fait le choix d\u2019int\u00e9grer des composants<\/strong> de la PlayStation 2 \u2013 \u00e0 savoir les Emotion Engine et Graphic Synthetizer – dans sa nouvelle console. Il s\u2019agissait donc d\u2019\u00e9mulation quasi-mat\u00e9rielle, seule la partie audio \u00e9tant r\u00e9ellement \u00e9mul\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

La version europ\u00e9enne n\u2019int\u00e9grait toutefois pas l\u2019Emotion Engine (pour des raisons de co\u00fbts), qui \u00e9tait alors \u00e9mul\u00e9 de mani\u00e8re logicielle<\/strong>. En contrepartie, seuls 75% des jeux PS2 \u00e9taient compatibles. Les versions ult\u00e9rieures de la PlayStation ont purement et simplement abandonn\u00e9 la r\u00e9trocompatibilit\u00e9 avec la PS2.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Les consoles de Nintendo et Microsoft<\/h4>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

\"Image<\/a><\/span><\/span>En utilisant des composants relativement proches dans ses diff\u00e9rentes consoles de jeu, Nintendo est quant \u00e0 lui capable d’assurer une certaine compatibilit\u00e9 entre certaines de ses consoles sans avoir besoin d\u2019une couche complexe d\u2019\u00e9mulation. La Wii est ainsi compatible avec les jeux de la GameCube, les composants des deux consoles \u00e9tant similaires (processeur Broadway, variante du Gekko de la GameCube bas\u00e9 sur le PowerPC d\u2019IBM).<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Microsoft a \u00e9galement pu rendre sa console Xbox 360 (bas\u00e9e sur une architecture PowerPC et dot\u00e9e d\u2019un GPU ATI Xenos) r\u00e9tro compatible avec les jeux pour Xbox (console bas\u00e9e sur une architecture x86 et embarquant un chipset graphique NVIDIA NV2a), gr\u00e2ce \u00e0 un \u00e9mulateur. Cette fonctionnalit\u00e9 demande toutefois la pr\u00e9sence d\u2019un disque dur, les jeux d\u2019origine devant \u00eatre patch\u00e9s<\/strong> pour fonctionner convenablement.<\/p>\n

Les \u00e9mulateurs de PC, consoles et smartphones<\/h2>\n

\"Image<\/a><\/span><\/span>De tr\u00e8s nombreux \u00e9mulateurs, plus ou moins complets et fonctionnels, existent et peuvent \u00eatre t\u00e9l\u00e9charg\u00e9s (gratuitement pour la plupart). Il aurait \u00e9t\u00e9 difficile d’en faire une liste compl\u00e8te, mais quelques-uns sortent tout de m\u00eame du lot.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Les \u00e9mulateurs de syst\u00e8mes x86, 68k ou PowerPC<\/h4>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Du c\u00f4t\u00e9 des \u00e9mulateurs d’ordinateurs, on citera par exemple Basilik II<\/a> (un \u00e9mulateur Open Source 68k Macintosh), Pear PC<\/a> (un \u00e9mulateur du processeur PowerPC destin\u00e9 aux processeurs x86), Bochs<\/a> (un \u00e9mulateur de machine x86) ou encore le c\u00e9l\u00e8bre QEMU<\/a> (\u00e9mulateur de syst\u00e8me x86, PPC, ARM, MIPS, SPARC,…). C’est d’ailleurs ce dernier qui sert de base \u00e0 l’\u00e9mulateur int\u00e9gr\u00e9 au SDK Android<\/strong> de Google.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Certains \u00e9mulateurs sont de v\u00e9ritables petits bijoux de programmation<\/strong>, comme cet \u00e9mulateur de syst\u00e8me x86 programm\u00e9 en JavaScript<\/a> et capable de faire tourner Linux.<\/p>\n\n\n\n\n\n

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Du c\u00f4t\u00e9 des joueurs<\/h4>\n\n\n\n\n\n

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\"Image<\/a><\/span><\/span>Les joueurs retiendront quant \u00e0 eux DOSBox<\/a> (un \u00e9mulateur 286\/386 permettant de faire tourner de “vieux” jeux DOS), MAME<\/a> (M<\/strong>ultiple A<\/strong>rcade M<\/strong>achine E<\/strong>mulator, un \u00e9mulateur de bornes d’arcade) et MESS (un \u00e9mulateur de consoles de jeu bas\u00e9 sur MAME).<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Ces deux derniers \u00e9mulateurs \u00e9mulent le plus fid\u00e8lement possible chaque composant. MAME et MESS adoptent par ailleurs une vue puriste de l’\u00e9mulation, interdisant des modifications<\/strong> pouvant faire fonctionner un jeu correctement ou plus rapidement. En contrepartie, l’\u00e9mulation de ces jeux demande beaucoup de puissance CPU<\/strong>.<\/p>\n

Conclusion<\/h2>\n

Nous l’avons vu, l’\u00e9mulation peut avoir plusieurs objectifs. Elle peut faciliter le d\u00e9veloppement et\/ou le d\u00e9bogage d’un programme destin\u00e9 \u00e0 une architecture. Elle peut \u00e9galement permettre de continuer \u00e0 utiliser de vieux programmes, con\u00e7us pour d’anciens syst\u00e8mes, sur un syst\u00e8me plus r\u00e9cent mais nativement incompatible. L’\u00e9mulation peut enfin servir \u00e0 lancer des programmes o\u00f9 des jeux con\u00e7us pour une architecture mat\u00e9rielle totalement diff\u00e9rente de celle du syst\u00e8me h\u00f4te.<\/p>\n\n\n\n\n\n

<\/p>\n\n

Le principal inconv\u00e9nient de l’\u00e9mulation reste son besoin en ressources CPU<\/strong>. Pour \u00e9muler convenablement un syst\u00e8me donn\u00e9, le syst\u00e8me h\u00f4te doit \u00eatre beaucoup plus puissant. A d\u00e9faut, le programme risque de s’ex\u00e9cuter beaucoup plus lentement que pr\u00e9vu. Il est possible d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer mat\u00e9riellement l’ensemble, mais l’\u00e9mulation assist\u00e9e mat\u00e9riellement a bien entendu un co\u00fbt plus important qu’une \u00e9mulation exclusivement logicielle. L’\u00e9mulation est donc un \u00e9quilibre entre vitesse d’ex\u00e9cution<\/strong>, qu’il est possible d’am\u00e9liorer en utilisant un processeur plus puissant ou bien en optimisant le fonctionnement de l’\u00e9mulateur, et investissement financier<\/strong> : un processeur plus puissant sera \u00e9galement plus cher, et l’ajout de composants suppl\u00e9mentaires pour assurer une acc\u00e9l\u00e9ration mat\u00e9rielle aura un co\u00fbt. Une chose est s\u00fbre : l’\u00e9mulation est un domaine en constante \u00e9volution.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Le concept d\u2019\u00e9mulation peut se r\u00e9sumer de fa\u00e7on relativement simple : il s\u2019agit de \u00ab substituer un \u00e9l\u00e9ment de mat\u00e9riel informatique par un logiciel \u00bb. 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