Inkbox Software oživuje Zaxxon z UEFI firmwaru

Existují projekty, u kterých zvednete obočí a pomyslíte si: wow, tohle je něco jiného. Inkbox Software vzdal hold staré škole Návrat klasické izometrické arkádové hry a její bootování přímo z firmwaru počítače, bez operačního systému mezi nimi. Jejich reinterpretace hry Zaxxon (1982) je víc než jen kuriozita: je kompletně naprogramována v assembleru x86-64 a vydána jako open source pod licencí GPLv3.

Nejpozoruhodnější není jen výsledek, ale i samotná cesta. Filozofií projektu je „návrat k metalu“: opomíjí vrstvy operačního systému, využívá výhody technické vybavení Bez zprostředkovatelů ukazují, že je stále možné vytvořit propracovaný herní zážitek tam, kde obvykle vidíme pouze diagnostické nástroje. A ano, k dispozici je vysvětlující video s dlouhým a zábavným technickým přehledem, které podrobně popisuje, jak to všechno vzniklo a jaké překážky se cestou vyskytly.

UEFI jako výchozí bod: proč je tento experiment důležitý

Nejhravější experimenty na UEFI Zůstávají jako dema, technické hračky nebo užitečné zátěže, které se načítají „v rámci“ firmwarového prostředí. Zde je však přístup jiný: počítač se spustí a první věc, kterou vidíte, je hra, bez nutnosti procházet operačním systémem nebo mezilehlou nabídkou. Tento detail představuje zásadní rozdíl, pokud jde o složitost a uživatelský zážitek.

UEFI je moderní náhrada za staré BIOS A ačkoliv nabízí služby pro vstup/výstup, měření času a video, Není navržen tak, aby nabízel sofistikovaný herní zážitek.To nutí jeho autory kompenzovat nedostatky nízkoúrovňovým inženýrstvím: od toho, jak číst ovládací prvky v reálném čase, až po to, jak kreslit plnou rychlostí bez trhání nebo otravné latence.

Hodnota návrhu je dvojí. Na jedné straně, ukazuje, že firmware může nabídnout více než jen utility konfigurace a testování. Na druhou stranu slouží jako praktická lekce o současné architektuře PC, časování a návrhu minimalistických grafických enginů, které nezávisí na „luxusních“ knihovnách.

Inkbox to shrnuje silnou myšlenkou: byli unavení z toho, jak operační systém určuje tempo a limity. Jejich reakcí bylo programování v assembleru bez operačního systému, aby z hardwaru tak, jak je, vytěžili maximum.Není to manifest proti čemukoli; je to prohlášení tvůrčí svobody s přidanou motivací, že kdokoli si může kód prohlédnout a díky otevřené licenci ho rozšířit.

Co je Space Game pro x64 a čeho si klade za cíl?

Projekt má jednoduchý a výstižný název: Vesmírná hra pro x64 je Rekreace Zaxxonu pro platformu x86_64 zabalený jako obraz UEFI. Nejsou zde žádné emulátory ani „tradiční“ port závislý na SDL, DirectX nebo podobně: jedná se o binární soubor BOOTX64.EFI, který se načítá, jako by to byl bootovací systém.

To znamená, že jakmile jej připravíte na disk s oddílem EFI, Počítač se spustí a ihned se pustí do akce.Neexistuje žádná pracovní plocha, žádné služby na pozadí, žádné správce oken ani složité ovladače: pouze firmware, binární soubor a váš hardware, který přesně reaguje na to, co od něj assembler požaduje.

Věrný duchu originálu, Rekreace zachovává izometrickou estetiku a ten osmibitový arkádový pocit. Aby toho dosáhli, vytvořili engine, který napodobuje klasický PPU (Picture Processing Unit), tedy takový, který proměnil omezení ve vizuální styl. Je to technický kývnutí hlavou, které zároveň usnadňuje velmi kontrolovaný renderovací proces.

Ve veřejném repozitáři najdete zdrojový kód a pokyny pro kompilaci, linkování a spuštění hry na reálném hardwaru. Sada je vydána pod licencí GPLv3.aby mohl být studován, upravován a dále distribuován za podmínek licence dobře známé v komunitě svobodného softwaru.

Technické výzvy: vstup, načasování a offline video

Každý, kdo si někdy pohrál s UEFI, ví, že podpora klávesnice, hodin a grafiky je utilitární, nikoli „herní“. První velkou překážkou byl vchodStandardní klávesnice UEFI zavádí interní zpoždění, které při hraní her působí neohrabaně a nepřesně. Toto zpoždění narušuje bezprostřednost, kterou herny vyžadují, a tak Inkbox hledal jinou cestu: ovládání myší/joystickem pro responzivnější a plynulejší herní zážitek.

Druhou výzvou bylo načasování. Bez operačního systému, který poskytuje programátorům vysoké rozlišeníS dobře prokousanými monotónními časovači a rozmazlenými plánovači vláken musíme vynalézt stabilní mechanismy pro měření latence...aby se zarovnaly snímky a zachovala konzistence herního enginu. Video k projektu se na tento bod podrobně zaměřuje, protože dokonalé načasování je v hratelnosti polovina úspěchu.

Co se týče grafiky, řešení zahrnuje renderer, který replikuje chování retro PPU. Začíná se základní vyrovnávací pamětí s nízkým rozlišením (256×256)To je dostatečné pro estetiku konzolí staré školy a odtud se finální obraz škáluje a skládá. Výsledek je ostrý a jednotný, s estetickou konzistencí, kterou lze očekávat od remaku respektujícího původní vizuální identitu.

Poté, co překonali tyto překážky, Závěrečná ukázka vypadá hladce jako hedvábí: 128 FPSPlynulé animace a responzivní dotykové ovládání. Existuje však jedno úmyslné opomenutí: prozatím není implementován žádný zvuk. Solidní vizuální a herní zážitek je lepší než jeho přílišné rozptýlení v první verzi.

Jak to sestavit: nástroje pro kompilaci a linkování

Kód je napsán v 64bitovém assembleru a pro assembler a linkování využívá nástroje od společnosti Microsoft. Pro assembler se používá Microsoft Macro Assembler (MASM) v režimu x64.Proces propojení je řízen nástrojem Microsoft Visual C++ Linker (MSVC Linker). Není zde žádná magie: jedná se o dobře známé nástroje v rámci ekosystému. Windows které vytvářejí binární soubor kompatibilní s UEFI.

Výsledkem kompilace je standardní spustitelný soubor UEFI: BOOTX64.EFITento soubor by měl být umístěn v cestě bota očekáváno firmwarem: EFI/BOOT/, v rámci systémového oddílu EFI (ESP) disku s tabulkou oddílů GPT. Pokud pocházíte z LinuxAť už používáte macOS nebo moderní systém Windows, tato struktura vám bude znít povědomě.

Nastavení je jednoduché, stačí splnit jen pár požadavků. Jděte do nastavení firmwaru a vypněte funkci Secure Boot. Abyste se vyhnuli zablokování podpisu, vyberte jako bootovací zařízení disk, na který jste zkopírovali soubor BOOTX64.EFI. Pokud je vše v pořádku, počítač hru okamžitě spustí bez dalších načítacích obrazovek.

Pro ty, kteří rádi experimentují s různými zařízeními, existuje jasná výhoda: UEFI je široce podporovaný standard na počítačích x86_64.Pokud je váš hardware 64bitový a váš firmware implementuje UEFI, měli byste být schopni vyzkoušet remake bez větších problémů. Vždy je užitečné ověřit, zda firmware umožňuje zakázat Secure Boot.

Škálování hardwaru, ladění a další možnosti

Kromě základů projekt přidává velmi zajímavý nápad z hlediska výkonu: režim „hardwarového škálování“ Využívá ostatní aplikační procesory (systémová jádra) k rychlému převodu herní vyrovnávací paměti na cílové rozlišení 1024x1024. Je to malý kousek paralelizace v prostředí UEFI: hra kreslí v rozlišení 256x256 a výsledné rozlišení se znásobí bez dopadu na snímkovou frekvenci.

Pokud dáváte přednost jednoduchosti nebo máte skromné ​​vybavení, můžete toto škálování vypnout. V takovém případě program vypíše vyrovnávací paměť o rozměrech 256x256 na obrazovku tak, jak je.Zachování dokonalejšího vzhledu s ohledem na pixely a zároveň snížení výpočetní zátěže. V závislosti na vašich preferencích můžete upřednostnit vizuální čistotu nebo extra ostrost.

Pro ty, kteří jsou zvědaví vidět „vnitřnosti“, existují přepínače určené pro vývoj. Existuje možnost zobrazit hitboxy (kolizní rámečky), což dává smysl pouze tehdy, je-li aktivní hardwarové škálování, protože překrytí je při vyšších rozlišeních jasnější a lépe ovladatelné.

Lze také aktivovat diagnostické překrytí. Režim ladění vypíše informace do konzoleTo zahrnuje podrobnosti o řídicím vstupu a počtu sloupců renderovacího enginu. Pokud upravujete časování, latence nebo přesnost čtení zařízením, jsou tato data neocenitelná pro pochopení toho, co se děje v každém snímku.

Výkon a herní zážitek

To, co tento experiment nejlépe definuje, je to, jak se cítí být ve vedení. Plynulá hratelnost při 128 FPS A plynulá odezva vytváří velmi arkádový pocit: vše se děje v přesném okamžiku, aniž by systém nad tím přemýšlel. Tato bezprostřednost je výsledkem pečlivé kontroly nad celým procesem: méně vrstev, méně nejistoty.

I bez zvuku je to plně zábavná hra. Důraz je kladen na hratelnost a vizuální srozumitelnostS paletou, sprity a rolováním, které evokují osmibitovou éru bez nutnosti uchylovat se k moderním filtrům nebo zbytečnému postprocessingu. Pokud jste přišli kvůli nostalgii, zůstanete kvůli výkonu.

Problematika vstupu si zaslouží samostatný potlesk. Vyhněte se „standardní“ klávesnici UEFI —kvůli vestavěnému zpoždění — a volba myši/joysticku nejenže eliminuje problém, ale také posiluje arkádovou identitu remaku. To je patrné na přesnosti při úpravě trajektorií a na tom, jak dobře hra snáší rychlé opravy.

Na současných vícejádrových systémech umožňuje režim škálování okamžité zobrazení rozlišení 1024x1024. Distribuce škálovací práce mezi jádra Umožňuje vám udržet snímkovou frekvenci 128 FPS bez námahy, zatímco v jednoduchém režimu nabízí „syrová“ estetika 256×256 nekompromisní retro texturu.

Kompatibilita a dostupnost

Jednou ze silných stránek tohoto návrhu je jeho rozsah. Binární soubor je navržen pro spuštění na jakémkoli počítači x86_64 s UEFI., který pokrývá velmi široké spektrum stolních počítačů a notebooky moderní. Není potřeba žádný konkrétní model ani značka; stačí splňovat normu a umožnit bezproblémové spuštění EFI.

Pokud si chcete pohrát, dveře jsou otevřené. Repozitář „Space Game for x64“ na GitHubu obsahuje kód, dokumentaci a zdroje. takže si můžete zkompilovat a vytvořit vlastní obraz. Každý, kdo se již seznámil s MASM a linkerem MSVC, se bude cítit jako doma; a ti, kteří se s ním seznámit neumí, budou mít perfektní výmluvu, proč se něco naučit.

Licencování pod GPLv3 není maličkost. Tato volba zajišťuje, že se znalosti vrátí do komunityA jakýkoli derivát si zachová stejnou otevřenost. Pro vzdělávací projekty nebo laboratoře reverzního inženýrství je to poklad: můžete číst, upravovat, porovnávat a měřit bez proprietárních omezení.

Příběh, který se za tím skrývá: motivace a získané poznatky

Proč se zaplést do takového nepořádku? Autorova motivace je stejně technická jako filozofická.: odstranit omezení operačního systému, znovuobjevit programování V jádru věci a znovuzachycení arkádové podstaty „co vidíte, to dostanete“. Tento duch se promítá do decentních a efektivních designových rozhodnutí.

Bonusem je video, které projekt doprovází. To není trailer, to je mistrovská třída Jde o to, jak se vypořádat se skutečnými omezeními firmwaru a jak je proměnit v poutavý herní zážitek. Každý, kdo se potýkal s časovači, latencí a dotazováním zařízení, ocení úroveň detailů.

Učení probíhá všude: od výběru vstupních zařízení až po kreslicí kanál a škálování. Replikujte chování retro PPU Není to jen nostalgie; je to pragmatické rozhodnutí, které omezuje problém, vyhýbá se vnějším závislostem a dodává výsledné estetice soudržnost.

Tento přístup mimochodem vede ke kódu, který lze číst a studovat. Programování v assembleru x86-64 dnes není běžnéA ještě méně s touto úrovní hravé ambice. Právě z tohoto důvodu je vzdělávací hodnota projektu obrovská pro každého, kdo chce skutečně pochopit, co hardware v každé instrukci dělá.

Praktické informace pro vyzkoušení na počítači

Pokud vás to zajímá, zde je základní trasa: Kompilujete s MASM v 64 bitech, linkujete s MSVC a získáte binární soubor BOOTX64.EFI. Tento soubor zkopírujete do oddílu EFI (ESP) disku s tabulkou GPT, s ohledem na cestu EFI/BOOT/, a připravíte firmware k zavedení z tohoto zařízení s vypnutým Secure Boot.

Některé firmwary si přidávají vlastní „osobnost“, takže si to všimněte. Možná budete muset vynutit pořadí spouštění Nebo vyberte disk ručně z nabídky rychlého spuštění. Jakmile se zobrazí logo výrobce UEFI a spustí se proces spouštění, pokud je cesta správná, přejdete přímo do hry.

Co se týče úprav výkonu, není to žádná záhada. Povolte hardwarové škálování, pokud chcete rozlišení 1024x1024 S maximální čistotou a dostatkem jader jej vypněte, pokud hledáte čistý obrázek o rozlišení 256x256. Pokud ladíte, zobrazte hitboxy a diagnostický panel: uvidíte zaznamenaný vstup a počet sloupců, které engine zpracovává, v reálném čase.

Jako bezpečnostní poznámka: Zakázání zabezpečeného spouštění je pro tento binární soubor požadavkem.Nezapomeňte tuto změnu vrátit zpět, pokud chcete, až skončíte s hraním. V domácích UEFI projektech se nejedná o neobvyklý krok, ale je dobré na něj pamatovat, pokud pracujete v produkčních týmech.

Za hranicemi hry: dopad a možnosti

Zaměřovat se pouze na retro styl by bylo nefér. Tato práce otevírá diskusi o tom, co lze v UEFI dělat. S inženýrskou disciplínou a jasnými cíli. Dnes je to klasická arkádová hra; zítra by to mohl být pokročilý grafický nástroj, prostředí pro testování hardwaru nebo interaktivní zážitky, které nezávisí na instalaci čehokoli na disk.

Pro vzdělávací scénu je to okamžitá přitažlivost. Dobře komentovaný assemblerový repozitářDokument, který se zabývá vstupem, časováním, grafikou a paralelizací osvětlení v rámci UEFI, je výjimečným studijním zdrojem. Je těžké si představit poučnější laboratoř pro pochopení moderní architektury PC bez vrstev operačního systému.

V komunitě tvůrců a retro stylů je dominový efekt také zřejmý. Znovu získat plnou kontrolu nad ropovodem Je to podmanivé. Zachycuje ducha kutilství z 80. let a přenáší ho do moderního, standardizovaného prostředí. Mnozí budou inspirováni k experimentování s vlastním mini UEFI enginem založeným na těchto principech.

A pro ty, kteří si chtějí jen chvíli hrát, je tato nabídka více než uspokojivá. Je to rychlé, čisté a úžasné. Spusťte počítač a ocitněte se rovnou v přepracované klasice, aniž byste se museli podívat na plochu. Pokud hledáte arkádovou hru bez rušivých elementů, je těžké si přát víc.

Jednou z myšlenek, která se prolíná celým projektem, je myšlenka autonomie. Když ovládáte každou instrukci, ovládáte i zážitek.Nejste závislí na aktualizacích operačního systému, plánovačích úloh ani ovladačích. S tím souvisí náklady – prozatím žádný zvuk, žádné vrstvy pohodlí – ale na oplátku získáte skvělou technickou hračku a manifest tvůrčí nezávislosti.

Mezi drobnými technickými skvosty vyniká alternativní správa vstupů k neohrabané klávesnici UEFI a využití aplikačních procesorů pro škálování. Ten detail „lehké“ paralelizace ve firmwaru Je to připomínka toho, že standard nabízí větší prostor, než jaký obvykle denně využíváme.

Pokud vás baví zkoumat zdrojový kód a commity, budete se skvěle bavit při prohlížení organizace projektu, srozumitelnosti rutin a řešení okrajových případů. Rozhodnutí o sdílení pod licencí GPLv3 Ujišťuje, že si nikdo nenechává eso v rukávu: to, co se zde naučí, koluje a roste s příspěvky ostatních.

Nakonec je to víc než jen obyčejný přístav, Je to prohlášení o záměru zabalené v pixelech.Oživuje způsob programování a hraní – bez anestezie nebo postrojů –, který má i v roce 2025 stále své kouzlo. A dělá to s respektem k originálu a s odpovídajícím technickým provedením, počínaje tam, kde nikdo hru neočekává: samotným firmwarem.

Související článek:

Rozdíly mezi remasterem, remakem, restartem, demake a portem ve videohrách

Isaac

Vášnivý spisovatel o světě bytů a technologií obecně. Rád sdílím své znalosti prostřednictvím psaní, a to je to, co budu dělat v tomto blogu, ukážu vám všechny nejzajímavější věci o gadgetech, softwaru, hardwaru, technologických trendech a dalších. Mým cílem je pomoci vám orientovat se v digitálním světě jednoduchým a zábavným způsobem.