Comme tous les ans, Qemu sort une nouvelle version majeure. Le numéro n'implique donc pas de grands bouleversements. Il s'agit plutôt d'une base stable qui va être maintenue et améliorée pendant quelques années. Ainsi, les versions 7, 8 et 9 ont eu des mises à jour en mars 2025.

Comme d'habitude, les architectures ARM et Risc-V se taillent la part du lion et sont enrichies de nouvelles architectures. Les accès aux stockages sont partout plus rapides, et l'espace utilisateur accède toujours mieux au matériel.

Qemu est devenu une pièce importante dans le monde des serveurs et des développeurs. En tant qu'émulateur il permet de développer, compiler ou lancer un programme sur un processeur ou une machine différente. Couplé à KVM, XEN ou VMWare, il permet une virtualisation performante.

Quoi de neuf ?

L'article de Next résume bien les changements sur ARM et Risc-V. C'est technique, n'étant pas connaisseur je vous y renvoie.

x86 bénéficie de changements globaux à toutes les architectures avec quelques ajouts spécifiques pour des processeurs Intel. Mon petit doigt impatient de tester me souffle que ça sera plus rapide avec des accès "multithread¹" aux périphériques de stockage (virtio-scsi et virtio-blk). L'accès direct au matériel en espace utlisateur continue de s'améliorer (VFIO, fonctions virtuelles d'entrées-sorties).

Les autres changements concernent l'émulation des architectures HPPA et S390.

Attention aux trucs enlevés

À chaque version ou presque, des morceaux sont enlevés. Si vous faites dans l'exotique, ne vous précipitez pas sur la dernière version sans consulter la liste des Removed features.

Documentation d'introduction pour QEMU et la virtualisation

En guise de conclusion, voici quelques pistes pour ceux et celles qui débutent avec la virtualisation sous Linux et/ou QEMU. Différentes distributions Linux ont de la documentation sous licence libre. Loin d'être exhaustif, voici quelques choix :

• Le wiki d'Arch Linux a une catégorie sur la virtualisation.
• Dans la documentation de Red Hat Enterprise Linux, il y a ce document : Configuring and managing virtualization.
• Dans la documentation de SUSE Linux Enterprise Server, il y a notamment le Virtualization Guide.

Lors de leur keynote à l'Open Source Summit 2024, Linus Torvalds et Dirk Hohndel ont échangé sur l’avenir des architectures matérielles libres, en particulier RISC-V. Linus, avec son franc-parler habituel, a partagé ses craintes et ses espoirs concernant l’évolution de RISC-V et le rôle crucial que peuvent jouer les communautés open source pour éviter les erreurs passées, notamment dans le développement des plateformes comme ARM et x86.

Linus estime qu’il existe un risque majeur que RISC-V répète les erreurs commises par les architectures précédentes, comme lorsqu’ARM est devenu une plateforme serveur et a ignoré en partie les leçons apprises lors du développement de l’architecture x86, notamment en matière de sécurité. Cependant, il reconnaît également que grâce à l’expérience accumulée, ces erreurs ont été corrigées plus rapidement. La question cruciale est à présent de savoir si RISC-V saura tirer parti de cette expérience collective pour éviter ces écueils ou s’il devra traverser les mêmes cycles d’apprentissage douloureux.

Leçons du passé et rôle des logiciels libres

Les erreurs évoquées par Linus sont multiples. Il parle notamment des problèmes de compatibilité et d’interopérabilité qui ont compliqué l’adoption de nouvelles architectures matérielles. Il mentionne également le manque de communication entre les concepteurs de matériel et les développeurs de logiciels, créant un fossé qui ralentit l’innovation et entraîne des inefficacités. Enfin, il rappelle que les délais nécessaires pour corriger les erreurs matérielles sont bien plus longs que pour les logiciels, ce qui peut freiner l’évolution des nouvelles technologies.

Cependant, l’open source présente une opportunité unique pour surmonter ces obstacles. Une architecture matérielle ouverte comme RISC-V permet une transparence totale, où les développeurs de logiciels peuvent intervenir dès les premières phases de conception pour s’assurer que les erreurs du passé ne se reproduisent pas. Cette collaboration précoce entre développeurs matériels et logiciels est essentielle pour anticiper et résoudre les problèmes avant qu’ils ne deviennent des obstacles majeurs.

L’open source a déjà prouvé sa valeur dans le domaine des logiciels en offrant une flexibilité et une adaptabilité incomparables. Cette même philosophie appliquée au matériel peut accélérer l’innovation et permettre de répondre plus rapidement aux besoins du marché. De plus, une communauté ouverte permet de partager les connaissances et les meilleures pratiques, réduisant ainsi les risques de répéter les erreurs passées.

Sécurité et architecture matérielle open source

Un point crucial soulevé par Linus concerne la sécurité, en particulier les défis posés par les failles matérielles et les attaques par canal auxiliaire. Ces vulnérabilités résultent souvent des optimisations dans le silicium, comme l'exécution spéculative, qui peuvent être exploitées pour compromettre la sécurité des systèmes.

Linus a exprimé sa frustration face à la nature secrète des processus de gestion des failles de sécurité dans le domaine du matériel. Il a souligné que cette opacité empêche de travailler en toute transparence sur ces problèmes intéressants et techniques. Une architecture matérielle open source, comme RISC-V, pourrait potentiellement atténuer ces frustrations en permettant une collaboration ouverte dès le début, facilitant ainsi la détection et la correction rapide des vulnérabilités.

L’open source offre également un modèle de confiance basé sur la transparence et la vérification par les pairs. Dans le contexte de la sécurité, cela signifie que les failles peuvent être identifiées et corrigées plus rapidement grâce à une surveillance continue et à une coopération étroite entre les développeurs de matériel et de logiciels.

La vision d’un avenir open source pour le hardware

L’un des points forts de l’open source est sa capacité à démocratiser l’accès à la technologie. Avec des projets comme RISC-V, il est possible de voir émerger des solutions matérielles qui ne sont pas seulement le produit de quelques grandes entreprises, mais le fruit d’une collaboration globale. Cela peut mener à des avancées significatives non seulement en termes de performances, mais aussi de coûts et d’efficacité énergétique, en offrant des alternatives viables aux architectures propriétaires.

Linus Torvalds a également évoqué l’évolution des pratiques du développement du matériel. Il y a dix ans, il était difficile de passer de x86 à une autre plateforme, mais aujourd’hui, grâce à l’open source, la transition est beaucoup plus fluide. Les utilisateurs finaux ne se soucient plus de savoir si leur serveur fonctionne sur un processeur Intel, AMD ou ARM ; ce qui compte, c’est que l’infrastructure logicielle soit solide et interopérable.

Pour que RISC-V réalise pleinement son potentiel, il est donc crucial que les communautés du logiciel et du matériel libres continuent de favoriser une culture de partage et de collaboration. Les développeurs de logiciels doivent être encouragés à s’impliquer dans le processus de conception matérielle, et vice versa. En travaillant ensemble, ils peuvent s’assurer que les erreurs du passé ne se reproduisent pas et que les nouvelles technologies répondent aux besoins réels du marché.

GValiente développe un SDK pour créer des jeux pour la console Game Boy Advance : Butano.

Cet entretien revient sur son parcours et les raisons qui l’ont amené à s’intéresser à cette console.

Sommaire

• • Partie 1: présentation
    • Qui êtes-vous, quel est votre parcours et est-il lié aux jeux vidéos ?
    • Pourquoi le retrogaming est-il important pour vous ?
  • Partie 2: Game Boy Advance
    • Comment en êtes-vous venu à vous intéresser à la Game Boy Advance ?
    • Qu’est-ce que cette console a de particulier ?
    • Est-elle proche de la Game Boy ou de la SNES ?
    • Comment fonctionne l'affichage (PPU, écran LCD) ?
    • La console peut-elle faire de la 3D ?
    • Comment fonctionne le son ?
    • Comment marche la rétrocompatibilité avec les précédentes Gameboy ?
    • La machine possède une ROM interne, à quoi sert-elle ?
    • La GB possède un dispositif anti piratage, comment fonctionne-t-il ?
    • Comment fonctionne le réseau (Game Boy Link) ?
    • Les cartouches peuvent-elles embarquer des coprocesseurs ?
    • Les émulateurs sont-ils bons ?
    • Quels sont vos jeux commerciaux préférés sur cette console ?
    • Quels sont vos jeux "homebrew" préférés sur cette console ?
  • Partie 2 : Butano
    • Pourquoi créer un SDK aujourd’hui pour si vieux système ?
    • Est-ce que vous participez vous même à la création de jeux ?
    • Quels ont été les difficultés pour créer Butano ?
    • Vous aimeriez vivre du développement de ce logiciel libre?
    • Est-ce que Butano gère les accessoires (e-Reader, WormCam, Play-Yan…) de la console ?
    • Quels conseils donneriez-vous à quelqu’un qui veut se lancer dans le développement de jeux Game Boy Advance ?
    • Quels sont les outils pour créer/préparer des graphismes utilisable par Butano ?
    • Quels sont les outils pour créer/préparer des musiques et des sons utilisable par Butano  ?
    • Est-il possible de créer ses propres cartouches ?
    • Pourquoi le choix de C++ pour ce SDK ?
    • Est-ce qu'il existe d'autres SDK libres pour ces consoles ?
  • Partie 3: pour finir
    • En dehors du travail, quels logiciels libres utilisez-vous, sur quel OS ?
    • Au travail, quels logiciels libres utilisez-vous, sur quel OS ?
    • Quelle est votre distribution GNU/Linux préférée et pourquoi, quels sont vos logiciels libres préférés ?
    • Quelle question auriez-vous adoré qu’on vous pose ?
    • Quelle question auriez-vous détesté qu’on vous pose ?

Partie 1: présentation

Qui êtes-vous, quel est votre parcours et est-il lié aux jeux vidéos ?

Après des études d'informatique, j'ai travaillé dans plusieurs domaines autour du logiciel comme les pages web ou les applications graphiques Java/Swing.

Aujourd'hui je travaille plutôt en C et C++ dans l'embarqué, ainsi même si mon parcours professionel n'est pas directement lié aux jeux vidéos, mon boulot actuel en est plutôt proche.

Comme loisir, j'ai joué un peu avec RPG Maker 2K avant de commencer à programmer pour la GBA.

Pourquoi le retrogaming est-il important pour vous ?

D'abord pour la nostalgie : être capable de jouer à nouveau aux jeux de votre enfance est très important pour tout le monde. Malheureusement, pouvoir rejouer à de vieux jeux est quelque chose que nous sommes en train de perdre à cause des restrictions des jeux modernes (mode en ligne obligatoire, DRM…).

Ensuite, grâce aux émulateurs il est très facile de lancer sans problème des jeux que j'ai créés pour la GBA il y a 20 ans. Si je les avais fait pour Mandrake 8.0 à la place, ce ne serait pas aussi facile de les tester aujourd'hui sans recompiler du vieux code et autre.

Partie 2: Game Boy Advance

Comment en êtes-vous venu à vous intéresser à la Game Boy Advance ?

La GBA SP était un grand progrès par rapport au modèle original grâce à l'écran rétro-éclairé et la batterie intégrée, alors j'en ai acheté une dès qu'elle est sortie.

Les jeux 2D me manquaient après la N64 et la GameCube, alors pouvoir jouer à des classiques de la 2D comme Final Fight sur une console portable était génial.

Mais ce qui m'intéressait vraiment à propos de la GBA était la possibilité de créer des jeux grâce au HAM SDK et aux flashcarts.

Qu’est-ce que cette console a de particulier ?

C'est la dernière console 2D. Le système graphique de la GBA fonctionne comme les consoles 16 bits classiques comme la SNES ou la Megadrive, avec des sprites, des arrières plans…

Toutefois elle utilise un processeur ARM 32 bits tourant à 16MHz, alors il n'est plus nécessaire ou aussi important de programmer en assembleur pour avoir de bonnes performances.

En plus, je trouve plus "magique" de voir votre jeu tourner sur un écran d'une vieille console portable que sur un écran de télévision.

Est-elle proche de la Game Boy ou de la SNES ?

Au niveau graphique, c'est comme une SNES avec plus de couleurs simultanées, plus d'arrière plans et beaucoup de sprites par scanline (proche d'une Neo Geo et en plus on peut leur appliquer une rotation !). Elle permets aussi d'utiliser un "framebuffer" qui rends le rendu "logiciel" plus facile. Les jeux 3D comme Doom sont beaucoup plus rapide sur la GBA grâce à ces modes. Malheureusement la résolution de l'écran est un peu trop basse (240x160 contre 256x224 pour la SNES par exemple).

Cependant, au niveau son, c'est pire que la SNES: la GBA partage le même canal PSG que la Game Boy originale avec deux nouveaux canaux directs pour jouer des samples PCM. Avoir seulement deux canaux PCM demande presque toujours de gâcher des tonnes de cycles CPU en mixage audio et même après cela sonne toujours pire que la SNES.

Comment fonctionne l'affichage (PPU, écran LCD) ?

Comme je l'ai dit, cela fonctionne comme une SNES : vous avez un nombre fixe d'arrière plans et de sprites, vous les configurez en écrivant des registres. La GBA a aussi des interruptions HDMA et H-Blank, donc vous pouvez faire beaucoup d'effets "raster" comme le fameux mode 7 de la SNES.

Néanmoins, quelques limitations pénibles du PPU de la SNES ont été retiré, ce qui rends le PPU de la GBA plus facile à programmer. Par exemple, la GBA permets d'écrire en VRAM pendant le "V-Draw" (quand le PPU rafraîchit l'écran). Cela permets d'utiliser toutes les tailles de sprites disponibles en même temps alors que la SNES ne permettait que deux tailles simultanément.

La console peut-elle faire de la 3D ?

La GBA n'a pas d'accélération 3D matérielle, mais son CPU est assez rapide pour faire du rendu logiciel (à un faible taux de rafraîchissement). Il y a quelques techniques pour dessiner des polygones 3D avec des sprites 2D, mais cela vient avec des tonnes de limitations. Dans Varooom 3D, j'ai utilisé des sprites 2D poour dessiner des lignes horizontales, ce qui m'a permis de dessiner quelques polygones non texturés à 60 images par seconde.

Comment fonctionne le son ?

Je ne sais pas très bien comment fonctionne l'audio de la GBA, car je n'en ai pas eu besoin : il y a de très bonnes bibliothèques disponibles et j'ai préféré les intégrer plutôt que d'implémenter ma propre solution.

Comment marche la rétrocompatibilité avec les précédentes Gameboy ?

Il y a 3 modèles de GBA disponible: GBA, GBA SP and GBA Micro. Seules les deux premières sont compatibles avec la Game Boy originale.
La rétrocompatibilité est transparente pour le développeur et la plupart des fonctionnalités de la Game Boy sont indisponibles en mode "natif" : un jeu GBA ne peut pas utiliser le CPU de la Game Boy par exemple.

La machine possède une ROM interne, à quoi sert-elle ?

La GBA démarre depuis le BIOS, une petite ROM qui montre l'écran d'accueil et exécute le jeu après cela. Il a aussi quelques fonctions liées à l'énergie, comme arrêter le CPU jusqu'au V-Blank ou mettre la console en veille. Enfin, il propose quelques routines comme des fonctions mathématiques, mais je ne les utilise pas pour des questions de performances. Cela aide aussi à éviter les bugs d'émulation du BIOS.

La GB possède un dispositif anti piratage, comment fonctionne-t-il ?

Je préfère vous renvoyer à l'article de copetti.org sur le sujet.

Comment fonctionne le réseau (Game Boy Link) ?

Comme pour l'audio, je ne sais pas trop comment cela fonctionne, car j'ai préféré intégrer une bibliothèque.
En général je préfère une bonne bibliothèque plutôt que passer du temps à implémenter une plus mauvaise solution.

Les cartouches peuvent-elles embarquer des coprocesseurs ?

Bien sûr, mais le CPU est tellement puissant par rapport à ceux des consoles 16 bits, qu'il n'y en a pas souvent besoin. Le meilleur exemple d'une cartouche officielle avec un coprocesseur dont je me rappelle est la Play-Yan : elle semble embarquer un VideoCore 1 pour jouer des musiques mp3 et des vidéos mp4 depuis une carte SD.

Les émulateurs sont-ils bons ?

Extraordinaires. Les émulateurs GBA sont si bons que vous n'avez presque jamais besoin de tester sur du vrai matériel. Si votre jeu fonctionne sur la plupart des émulateurs modernes, alors votre jeu a toutes les chances de fonctionner sur une console réelle sans souci. D'ailleurs la plupart des membres actifs de gbadev ne possèdent même pas de GBA.

Quels sont vos jeux commerciaux préférés sur cette console ?

Beacoup :

• des joyaux de Treasure comme Astro Boy Omega Factor et Gunstar Super Heroes ;
• d'autres jeux d'action comme Ninja Five-0, Dragon Ball Advanced Adventure et Final Fight ;
• tous les Castlevanias (qui sont proches du Simphony of the Night de la PS1) ;
• les ports de Doom ;
• bien sûr les classiques de Nintendo comme Wario Ware et Zelda the Minish Cap ;
• des RPGs bien connus comme Mother 3, Mario and Luigi et Final Fantasy I&II ;
• quelques RPGs moins connus comme Riviera et CIMA the Enemy.

Quels sont vos jeux "homebrew" préférés sur cette console ?

Il y en a beaucoup aussi, mais mon préféré est de loin GBA Microjam '23: c'est une collection de mini jeux très amusants à la Wario Ware.
Ce qui le rend très spécial, c'est que chaque mini-jeu a été fait par un membre différent de gbadev, c'est un jeu "communautaire".

D'autres très bons:

• Goodboy Galaxy ;
• Demons of Asteborg DX ;
• GBADoom, un portage opensource de Doom ;
• SNESAdvance ;
• OpenLara ;
• Super Wings ;
• Symbol Merged ;
• Anguna
• Vulkanon ;
• Inheritors of the Oubliette ;
• Demoscene entries like all Shitfaced Clowns prods ;
• et les jeux que j'ai fait bien sûr.

Partie 2 : Butano

Pourquoi créer un SDK aujourd’hui pour si vieux système ?

L'objectif de Butano était de pouvoir travailler avec le PPU de la GBA et le reste du système aussi facilement que possible sans perdre trop de cycles CPU. Et je pense que j'y suis arrivé : avec Butano, vous pouvez créer, afficher et détruire des sprites, des arrière plans, du texte, des effets raster et plus encore avec une seule ligne de C++.

Les prémisses de Butano étaient une bibliothèque interne à mes jeux. Je n'avais pas de plan pour rendre ça public à part faire quelques exemples et de la documentation.

Finalement je suis content d'avoir rendu ça public : le plus grand accomplissement de Butano est le grand nombre de jeux de qualité fait avec.

Est-ce que vous participez vous même à la création de jeux ?

Oui, Butano vient avec le code source de deux jeux que j'ai fait : Butano Fighter et Varooom 3D.

Quels ont été les difficultés pour créer Butano ?

Pour être honnête, je n'ai pas eu beaucoup de difficultés grâce au grand nombre de bibliothèques, tutoriaux, émulateurs et outils disponibles pour la GBA.

Vous aimeriez vivre du développement de ce logiciel libre?

Bien sûr, mais à moins de travailler à plein temps sur un jeu homebrew à grand succès, c'est difficile voire impossible de vivre de ça.

Est-ce que Butano gère les accessoires (e-Reader, WormCam, Play-Yan…) de la console ?

Il gère les accessoires les plus communs : SRAM, rumble et l'horloge temps réel / real time clock (RTC).

Pour les accessoires plus exotiques, je pense qu'il est préférable d'utiliser d'autres bibliothèques.

Quels conseils donneriez-vous à quelqu’un qui veut se lancer dans le développement de jeux Game Boy Advance ?

Premièrement, vous devez apprendre les bases du C/C++ : la plupart des nouveaux connaissent uniquement des langages de haut niveau comme Javascript ou Python, malheureusement ils sont un peu trop lourds pour la pauvre GBA.

Après, vous pouvez suivre cet excellent guide plutôt que suivre mes modestes conseils.

Quels sont les outils pour créer/préparer des graphismes utilisable par Butano ?

J'utilise Gimp et Usenti (un logiciel proche de MS Paint pour la GBA et notamment une gestion des couleurs 15 bits et des palettes). Toutefois, la plupart des outils permettant de produire des images indexées peuvent faire l'affaire.

Pour le travail des cartes, j'aimais utiliser Tiled par le passé.

Quels sont les outils pour créer/préparer des musiques et des sons utilisable par Butano  ?

OpenMPT est l'outil audio le plus populaire pour la GBA, les musiques étant généralement créées avec un tracker. Il a aussi de bons outils pour travailler avec les samples. D'autres utilisent hUGETracker et Furnace.

Est-il possible de créer ses propres cartouches ?

Je ne suis pas juriste, mais comme Butano est sous licence zlib, tant que vous respectez cette licence et celles des autres dépendances, vous pouvez faire vos propres cartouches et même les vendre.

Je pense que ce que font la plupart des gens aujourd'hui, c'est acheter des cartouches pirates Pokémon pas chères, et les flasher pour y mettre leurs propres jeux.

Pourquoi le choix de C++ pour ce SDK ?

Comme je l'ai dit, un langage de haut niveau avec ramasse miettes est généralement trop pour la GBA.

Entre C et C++, j'ai choisi ce dernier, car il permet de réduire grandement la quantité de code sans gâcher trop de CPU.

Par exemple:

• les destructeurs de C++ permettent de ne pas avoir à écrire trop de code pour nettoyer les ressources, ce qui est une source de bugs importante sur les grands projets GBA ;
• la GBA ne gère pas les nombres flottants en hardware, donc utiliser des nombres en virgule fixe est essentiel. Grâce à la surcharge d'opérateurs, C++ permets d'écrire des classes qui se comportent comme des nombres flottants.
• L'opérateur constexpr permet de générer et stocker des tables de correspondance (lookup tables) ou autres constantes en ROM sans avoir à utiliser d'outils externes.

Est-ce qu'il existe d'autres SDK libres pour ces consoles ?

Il y a beaucoup de SDK pour GBA, mais malheureusement (à mon avis) la plupart sont de plus bas niveau que Butano.

Voici une liste de ressources (compilers, toolkits, libraries, etc.) pour la GBA: resources GBA.

Partie 3: pour finir

En dehors du travail, quels logiciels libres utilisez-vous, sur quel OS ?

J'utilise généralement Windows à cause du boulot et de certains jeux PC, mais la plupart des programmes que j'utilise sont libres.

L'éditeur de code que j'utilise presque toujours est Qt Creator, il est génial pour C++.

À part les logiciels libres pour le développement GBA, j'utilise Firefox, Notepad++, VLC, 7-Zip, LibreOffice, TortoiseGit, VirtualBox et bien sûr les émulateurs pour les vieilles consoles et bornes d'arcade.

Au travail, quels logiciels libres utilisez-vous, sur quel OS ?

Pour le développement embarqué, j'utilise GCC et les outils GNU. Pour les applications de bureau, j'utilise Qt avec MinGW.

GCC est aussi le compilateur le plus populaire pour le développement GBA, alors je n'aurais pas pu l'éviter même si j'avais voulu.

D'autres logiciels que j'utilise au travail : Thunderbird, Putty and WinSCP.

Quelle est votre distribution GNU/Linux préférée et pourquoi, quels sont vos logiciels libres préférés ?

Ubuntu est bien pour le peu d'usage de Linux que je fais.

Mes logiciels libres favoris sont ceux avec lesquels je passe le plus de temps : Firefox, Qt Creator, GCC, les émulateurs.

Quelle question auriez-vous adoré qu’on vous pose ?

Mmh… rien qui me vienne à l'esprit.

Quelle question auriez-vous détesté qu’on vous pose ?

Pourquoi perdez-vous votre temps avec des consoles vieilles de 20 ans ?

Maintenant que j'y pense… J'aurais adoré qu'on me demande ça.