游戏之王
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我看“变速齿轮”的工作原理


  最近,我在“大众软件”上看到一则关于软件“变速齿轮”的报道。我很少上网,所以对这方面了解比较少,不知道它在网上已经流行好几个月了。当时的感觉就是太惊奇了,很佩服王荣先生是怎么做到如此神奇的事,尤其是他如何保证各种游戏的兼容,他如何知道不同游戏对时间的处理。我立刻上网DOWN了个0.22b版,在试用的过程中,我发现“变速齿轮”不但可以加速游戏,实际上,它可以加速任何windows程序(从某种程度上),我逐渐认识到它的工作原理,不一定对,仅是猜测而已。先声明一点,我是使用UNIX的,并不是很了解windows编程,所以只能给出概念上大体的认识,而无法说出具体的实现办法。

  首先,先看看计算机是如何有时间概念的。在主板上有一个时钟晶振,依靠电池供电,本质上就是一块电子表。计算机软件中所有的时间概念,归根结底都来自着个“硬件时间”,换句话说,如果这个时间不对,则任何运行在该主板上的程序对时间的处理都不可能正确。(包扩各种操作系统)

  那么,操作系统是如何知道这个时间的呢?这是因为这个时钟每过一定时间都会产生一个硬件中断(INT)操作系统可以截取这个中断并做相应的处理,从而获得时间的概念。好象是20ms产生一次中断,一秒钟50次。具体的中断号我忘了,就称为 INT A 吧。对Dos而言,它在启动时就准备好了对INT A的中断处理程序(Dos核心的一部分),当我们使用DOs的时候,在提示符状态下,即使不做任何操作,Dos内部在一秒钟时间内,也会接受50次INT A,执行50次中断处理程序。只是这一过程在幕后完成,我们无法感受到。Dos的中断处理程序所做的,就是让Dos能够了解当前的时间。(如保留当前日期,时间在内部变量中等操作)。但很重要的一点,在INT A中断处理程序的末尾,又调用INT B。
INT B是Dos为用户保留的软中断,在缺省情况下,Dos的INT B中断处理程序立即返回,不做任何事。而
用户可以编写自己的INT B中断处理程序定时处理自己的操作,然后把它替换Dos原来的空INT B中断程序。比如我有一个程序需要在12:00运行,一种方法是写如下代码:
for(;;){
if(时间是12:00) break;
sleep(5); /*休息5秒钟,这句在Dos中没有,意为让程序不做任何事,只是等待一段时间*/
}
{具体的处理程序}

  然后在提示符状态下运行。因为Dos没有多用户的概念,在程序12:00退出以前,无法在使用这台机器。另一种方法是,把要运行的程序写成TSR(长驻内存程序),运行后执行代码长驻在内存中,程序本身返回提示符,供用户使用。那么该执行码如何保证在12:00被执行呢,就要靠INT B,在长驻该程序时,也要编写新的INT B中断处理程序,内容大概是:
{屏蔽INT B中断} /*这一步是因为Dos的大部分中断是不可重入的,
即在中断还未处理完时,再次*/
/*被中断,这一般会让Dos死掉*/
{执行旧的INT B中断处理程序} /*这一步的目的是防止自己的TSR影响其他TSR程序*/
if(时间是12:00){
把处理转向TSR程序的入口;
} else {
{恢复被屏蔽的中断}
退出;
}
综合上面讲到的,Dos下的时间处理大概是:

机器时间------->INT A(操作系统用)-------->INT B(用户用)-------->TSR程序

当然,由于Dos对运行级别几乎没有控制,用户也可以绕过INT A,INT B直接访问硬件。这时我们即使改变操作系统的时间,用户程序也能得到正确的时间。
在windows中,情况也很类似。但程序不会直接访问硬件,而是通过叫VxD的虚拟设备驱动程序来工作。由VxD来和硬件打交道,而应用程序只和VxD交流信息。对时钟中断的处理也是一样,windows有专门的时钟虚拟设备驱动来捕获来自晶振的硬件中断,并为windows提供时间和定时的功能。这与Dos下的INT A功能基本是一致的,但更强大,功能更广。
我们在来看应用程序需要怎样的时间处理机制。一个典型的游戏,如射击游戏,如果没有时间控制,敌人的飞机如果要连开10枪,程序应该是:
for(i=0;i<10;i++){
开枪;
}
但是有一个问题,机器的速度可能太快,以至于只需要0.1秒十枪就完成了,另外在不同的机器上,这段程会有不同的运行时间。为了解决这个问题,我们改进这段程序:
for(i=0;i<10;i++){
开枪;
sleep(1); /*休息1秒,不做任何事*/
}
这样我们至少保证一秒只开一枪。但还有一个问题,就是可能屏幕上有多个敌人,不可能在一个敌人开10枪的过程中其他敌人不动(而且自己也不动)。所以我认为,一般的游戏程序都是用定时器来实现主要功能的。即先为每一种动作编写相应的处理程序,如开枪,移动等,在为每个对象申请一个定时器,一旦定时器的时间到,就激活该对象相应动作的程序代码。如屏幕上的十个敌人对应十个定时器,定时器互不干涉,哪个时间到转向哪个处理程序,控制他是否该移动或射击。至于定时器的创建,由应用程序向系统申请。

|--->用户定时器1------->用户程序1
|--->用户定时器2------->用户程序2
机器时间------>windows的时钟VxD---|--->用户定时器3------->用户程序3
|--->系统接口------->系统应用

  这种机制可以保证星际争霸中的小狗在P100上和在PIII上奔跑的速度一样快,前提是这两台机器的硬件时间是一样准的,但是,如果有一台机器的时钟快或慢了,那问题就有变化了。(注意,这里的快或慢,并不是指两台机器的时间不一样,而是指在相同的现实时间下,他们产生硬件中断的次数不一样)

  那么,说了这么多,我认为“变速齿轮”的工作原理,就是修改用户申请的windows定时器中的等待时间。我不太了解windows编程,不好说这种修改是如何实现的。他没有修改VxD因为windows系统的时间并没有因为启动“变速齿轮”而跑快或跑慢,某些应用,如双击桌面图标时的间隔时间上的设定(即两次击鼠标的间隔时间多长以内才算是“双击”)也没有变。通俗的描述是:在启动“变速齿轮”后,当应用程序(特别是游戏)向windows申请定时器时,“变速齿轮”修改了申请的等待时间参数,因次改变了程序正常的定时,才使程序有了不正长的
速度(这个结论只是猜的)。只所以这样猜,是因为对已经启动的程序,他并不能改变速度,而只能先启动“变速齿轮”,再运行程序。另外,某些系统接口,也是无法修改的。

  所以,一旦启动“变速齿轮”,所有应用程序(申请了定时器,并要依靠定时器来做一些操作的程序)都会受到他的影响。在Word中,等待输入的光标会因为调成了加速而更快的闪动,各种提示信息的出现时间会变快(或变慢)很多,最夸张的是,当把速度调成最慢时,在同一位置,间隔十秒钟击一次鼠标会被系统认为是双击(发生在应用程序内,而不是桌面上)

  我很佩服王荣先生的想象力和编程能力。“变速齿轮”的出现,证明在虚拟的世界里:没有做不到的,只有想不到的。

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