Emulación completa de BBC Micro en un microcontrolador de bajo coste

El desarrollador Dominic Pajak ha conseguido ejecutar una emulación precisa del icónico ordenador BBC Micro en un microcontrolador Raspberry Pi RP2350. Este chip, con un coste aproximado de 1.20 dólares, ha sido integrado en una plataforma Pimoroni Presto que incluye una pantalla táctil de 480×480, conectividad Wi-Fi y una ranura para tarjetas SD, según ha informado Hackster.io.

El proyecto arranca directamente con el clásico juego "Elite", sin requerir un ordenador externo. La interacción es posible a través de la pantalla táctil o un panel de control basado en web accesible desde otro dispositivo. La base del software es el emulador beebjit de Chris Evans, conocido por su capacidad de reproducir el procesador 6502 del BBC Micro y su hardware asociado de forma ciclo a ciclo.

El principal desafío consistió en adaptar beebjit, originalmente diseñado para sistemas con mayores recursos de procesamiento y memoria, a las limitaciones del RP2350. Este microcontrolador cuenta con dos núcleos Cortex-M33, 520 KB de SRAM y es complementado por 8 MB de PSRAM en la plataforma Presto. Para superar estas barreras, Pajak portó el emulador a los núcleos del RP2350 y desarrolló un nuevo compilador just-in-time (JIT) para el conjunto de instrucciones Thumb-2. Esta técnica permite traducir las instrucciones del 6502 a instrucciones ARM nativas, lo que resulta en una ejecución sustancialmente más rápida que la interpretación convencional.

La gestión eficiente de la memoria fue un punto crítico, ya que el desarrollador asignó 4 MB de la PSRAM para el código compilado e implementó mecanismos de software para manejar los accesos a memoria y la invalidación del código sin una unidad de gestión de memoria. La carga de trabajo se distribuye entre los dos núcleos del procesador: uno se encarga de la emulación de la CPU y el hardware, mientras que el otro procesa los gráficos. El hardware de E/S programable del RP2350 gestiona la temporización y la salida de la pantalla.

Tras un proceso de optimización, la implementación JIT inicial, que ejecutaba "Elite" a 1.45 veces su velocidad original, fue mejorada hasta alcanzar 7.6 veces la velocidad original del sistema. Cuando el emulador se ejecuta a velocidad normal, utiliza solo el 13% de la capacidad de uno de los núcleos del procesador y el 11% del otro. El repositorio de GitHub del proyecto, bajo licencia GNU GPL v3, contiene el código fuente, el firmware precompilado y las instrucciones para flashear la plataforma Pimoroni Presto, facilitando su estudio, modificación y contribución por parte de la comunidad.