Wake up! 16b ที่ตื่นขึ้น

 (hellmood.111mb.de)
1 คะแนน โดย GN⁺ 3 시간 전 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • Wake up! 16b คือเดโมอินโทร DOS แบบ x86 real mode ขนาด 16 ไบต์ ที่เปิดตัวในงาน Outline Demoparty โดยสร้างแฟรกทัล Sierpinski และเสียงพร้อมกันผ่าน text buffer
  • ด้วยการตั้งค่า int 10h และ ds=0xb800 มันใช้หน้าจอเริ่มต้นของ โหมดข้อความ 40x25 เป็นพื้นที่คำนวณ โดยไบต์ช่องว่างและไบต์สีส่งผลต่อผลลัพธ์ที่แสดง
  • xor [si], al ทำงานคล้าย การบวกแบบไม่มีแคร์รี ทำให้เกิดโครงสร้าง Sierpinski ของ bit 1 และส่งไบต์เดียวกันไปยังลำโพง PC ด้วย out 61h, al
  • ลูปจริงจะเลื่อนตำแหน่ง -56 ไบต์ ในแต่ละรอบ แล้วรีเซ็ตหลังครบ 8,192 สเต็ป ทำให้เสียงต่ำลงหนึ่งอ็อกเทฟ และเกิดแพทเทิร์นที่ถูกเฉือนเฉียงเป็นเสาตัวอักษร 10 เสาบนหน้าจอ
  • สภาพแวดล้อมการรัน เช่น แพตช์ 0xB000 สำหรับ MDA/Hercules และความต่างของ BIOS กับสถานะ RAM สามารถเปลี่ยนผลลัพธ์ได้ ทำให้อาร์ติแฟกต์ตามธรรมชาติของฮาร์ดแวร์กลายเป็นส่วนหนึ่งของ sizecoding

โครงสร้างหลักของอินโทร x86 ขนาด 16 ไบต์

  • Wake up! 16b เป็นอินโทรแอสเซมบลี DOS แบบ x86 real mode ขนาด 16 ไบต์ ที่เปิดตัวในเดือนพฤษภาคม 2026 ที่งาน Outline Demoparty เมือง Ommen ประเทศเนเธอร์แลนด์
  • มันใช้ text buffer ของ VGA/CGA เป็นพื้นที่คำนวณ เพื่อสร้าง แฟรกทัล Sierpinski แบบไร้ที่สิ้นสุด บนหน้าจอ และส่งข้อมูลชุดเดียวกันไปยังพอร์ตลำโพง PC เพื่อสร้างเสียง
  • โค้ดทั้งหมดมีขนาด 16 ไบต์ 
    int 10h          ; 2바이트
mov bh, 0xb8     ; 2바이트
mov ds, bx       ; 2바이트
L:
lodsb            ; 1바이트
sub si, byte 57  ; 3바이트
xor [si], al     ; 2바이트
out 61h, al      ; 2바이트
jmp short L      ; 2바이트
  • ระหว่างพัฒนา มีการสำรวจการใช้ cellular automata กับทั้งภาพและเสียง, คำสั่งแอสเซมบลีแบบโพลีมอร์ฟิกที่ทำให้ add [bx+si],al กลายเป็น 0x0000, และเทคนิค sizecoding ที่กระโดดเข้ากลางคำสั่งเพื่อใช้ไบต์และ opcode ซ้ำ
  • ผลงานก่อนหน้านี้ "M8trix" เป็นอินโทร 8 ไบต์และ 7 ไบต์จากปี 2014 ที่ทำให้อักขระสุ่มเทียมกระจายบนหน้าจอ ส่วนใน Wake up! 16b นั้นเสียงจะมาก่อนแล้วจึงค่อยมีเอฟเฟ็กต์ภาพตามมาประกบ

หน้าจอข้อความที่ถูกเตรียมค่าเริ่มต้น

  • int 10h จะตั้งค่า โหมดวิดีโอ 0 เพื่อสร้างกริดโหมดข้อความ 40x25
  • mov bh, 0xb8 และ mov ds, bx จะตั้งค่า data segment ds ไปยัง 0xb800 ซึ่งเป็นที่อยู่ของ text buffer ของ VGA/CGA
  • เมื่อ BIOS ล้างหน้าจอ มันไม่ได้เติมหน่วยความจำด้วยศูนย์ แต่เติมช่องอักขระ 2,000 ช่องด้วยไบต์อักขระ 0x20 (space) และแอตทริบิวต์สี 0x07 (เทาอ่อนบนพื้นหลังดำ)
  • หน้าจออาจดูเหมือนว่างเปล่า แต่ในหน่วยความจำยังมีแพทเทิร์นที่สม่ำเสมอค้างอยู่ และสถานะเริ่มต้นนี้ส่งผลต่อทั้งเสียงและภาพที่ได้
  • ข้อมูลก่อนและหลังวิดีโอเมมโมรีที่มองเห็นได้ รวมถึงวิธีเตรียมค่าหลัง “clear screen” ก็ถูกผสมเข้ากับผลลัพธ์ ทำให้ได้เสียงที่หยาบและมีเอกลักษณ์กว่าที่คาด

ผลรวมสะสมและโครงสร้างแบบทวินาม

  • หากมองเฉพาะโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ สามารถสมมติให้สถานะเป็น 0 แทน 0x20, ใช้ add แทน xor, เลื่อนไปครั้งละ 16 ไบต์ และให้ al เริ่มต้นที่ 2
  • DOS segment มีขนาด 65,536 ไบต์ พอดี และถ้าเดินทีละ 16 ไบต์ จะใช้เวลา 4,096 สเต็ป ในการวนครบทั้ง segment
  • 4,096 เป็นพหุคูณของ 256 ซึ่งเป็นขนาดของรีจิสเตอร์ 8 บิต ดังนั้นเมื่อ segment วนกลับ การแคร์รีโอเวอร์จะจัดแนวพอดี และ al จะกลับไปเป็น 2 ที่จุดเริ่มของแต่ละรอบกวาด
  • เมื่อนำค่าระหว่างเซลล์มาบวกสะสมต่อเนื่อง จะเกิดเป็น ผลรวมส่วนหน้า (prefix sum) และค่าจะคลี่ออกคล้ายลำดับสัมประสิทธิ์ทวินามที่สเกลด้วย 2
  • หากดูหลาย ๆ pass ของ 16 เซลล์แรก จะเห็นว่าค่าถูกสะสมเป็นรายแถว และเพราะเป็นค่า 8 บิต ส่วนที่เกิน 256 จะวนกลับและปรากฏเป็นค่าขนาดเล็กอีกครั้ง

XOR และโครงสร้าง Sierpinski

  • ตามคุณสมบัติเชิงจัดหมู่แบบโมดูโล 2 จะเกิดเป็น สามเหลี่ยม Sierpinski และบิตนี้จะถูกส่งออกไปยังลำโพง PC โดยตรง
  • ในระดับบิต การบวกแบบไม่มีแคร์รีคือ XOR ดังนั้นในโค้ดจึงใช้ xor [si], al แทน add
  • ค่าเริ่มต้น 2 คือเลขฐานสอง 00000010 ดังนั้นมีเพียง bit 1 ที่สลับไปมาระหว่าง 0x00 และ 0x02
  • แพทเทิร์นนี้สอดคล้องกับ rule 60 ของ elementary cellular automata
  • ตามทฤษฎีบทของ Lucas แพทเทิร์นนี้ตรงกับ bit 1 ของตารางการบวก และในตารางตำแหน่งที่ bit 1 ติดจะปรากฏเป็น 2

วิธีที่ข้อมูลกลายเป็นเสียง

  • out 61h, al จะส่งไบต์ที่คำนวณได้ไปยังพอร์ต 61h ที่เชื่อมกับ ลำโพง PC
  • bit 1 ของพอร์ต 61h จะกำหนดสถานะว่ากรวยลำโพงถูกผลักออกหรือดึงเข้า
  • โค้ดจะคำนวณแฟรกทัลด้วย XOR, เขียนผลลงหน่วยความจำ แล้วส่งไบต์เดียวกันนั้นไปยังพอร์ตลำโพงทันที
  • ค่า 1 และ 0 จากแฟรกทัลจะสร้าง คลื่นสี่เหลี่ยม (square wave) ที่มีทั้งความกว้างพัลส์และความถี่เปลี่ยนไปตามธรรมชาติ และเมื่อเล่นแบบ linewise จะกลายเป็น bytebeat ที่มีความเป็น self-similar และแทบคงจังหวะไว้ได้ตลอด
  • เสียงเอาต์พุตไม่ได้ผสมแค่ text buffer แต่รวมถึงไบต์ส่วนที่เหลือของ segment 64KB ด้วย และเพราะมีโค้ด shadowed video ROM BIOS อยู่ในนั้น จึงได้เสียงหยาบและ funky ที่ต่างจาก Sierpinski line based overlayed rectangle wave bytebeat ตามที่คาดไว้

สเต็ป 56 ไบต์: อ็อกเทฟและการเฉือนแนวทแยง

  • โค้ดจริงไม่ได้เดินทีละ 16 ไบต์ แต่ใช้การจับคู่ของ lodsb และ sub si, byte 57 เพื่อเลื่อนถอยหลัง -56 ไบต์ ในแต่ละรอบ
  • ระยะก้าวนี้ช่วยให้เติมภาพบนหน้าจอแบบเบาบาง โดยที่บัฟเฟอร์เสียงไม่ใหญ่เกินไป และถูกใช้เพื่อสร้างเอฟเฟ็กต์ภาพแบบเดียวกับ M8trix

  • เสียง

    • 56 ไม่สามารถหาร 65,536 ลงตัว
    • โค้ดจะเข้าถึงเฉพาะออฟเซ็ตที่เป็นพหุคูณของ 8 และจะรีเซ็ตได้ก็ต่อเมื่อผ่านไป 8,192 สเต็ป และวนครบรอบ 7 ครั้งแล้ว
    • เมื่อความยาวของรอบเพิ่มเป็นสองเท่า ความถี่พื้นฐานจึงลดลงครึ่งหนึ่ง ทำให้เสียง ต่ำลงหนึ่งอ็อกเทฟ

  • ภาพ

    • บนหน้าจอที่กว้าง 80 ไบต์ การเลื่อน -56 ไบต์ เทียบเท่ากับเดินไปข้างหน้า 24 ไบต์ หรือ 12 คอลัมน์
    • คอลัมน์ที่ถูกเข้าถึงจริงมีเพียง 10 คอลัมน์ เท่านั้น
    • แฟรกทัลจึงไม่ปรากฏเป็นภาพเต็ม แต่เป็นรูปที่ถูกเฉือนเฉียงอยู่บนเสาตัวอักษร 10 เสา ซึ่งเคลื่อนขึ้นไปทางด้านบนของหน้าจอ
    • ตัวสามเหลี่ยมจริงมีความกว้าง 8,192 “พิกเซล” แต่ตัวอักษรหนึ่งบรรทัดมีเพียง 80 ไบต์ จึงรับรู้การเคลื่อนไหวได้แต่ยากจะเห็นโครงสร้างทั้งหมดโดยตรง
    • หากวาดรวดเดียวโดยไม่ข้ามพิกเซล หรือใช้หน้าจอที่ใหญ่กว่ามาก ก็จะมองเห็นรูปสามเหลี่ยมได้

การรันบนฮาร์ดแวร์จริง

  • scener miragept ได้แพตช์แอดเดรสจาก 0xB800 เป็น 0xB000 ที่ MDA ใช้ เพื่อให้ได้ข้อความสีเขียวแบบ MDA/Hercules และรันบนฮาร์ดแวร์จริง
  • อุปกรณ์ที่ใช้ไม่ใช่เครื่อง IBM ตรงรุ่น แต่เป็น 286 ที่มีการ์ด EGA ซึ่งจำลอง MDA/Hercules ได้ พร้อมจอ MDA จริง
  • เสียงที่บันทึกได้มี noise ต่อเนื่องจากตัวเครื่องปะปนอยู่ และจอ IBM 5151 ก็มี ภาพค้างของฟอสฟอร์ที่ยาวนาน ซึ่งไม่เหมาะกับการแสดงผลที่เร็วมาก
  • แม้การเปลี่ยนไบต์ของแอดเดรสจะทำให้เสียงต่างไปเล็กน้อย แต่มันยังทำงานได้ตามตั้งใจ และช่วงท้าย ๆ โครงสร้าง Sierpinski มองเห็นได้ชัดกว่าเวอร์ชันเดิม
  • อาร์ติแฟกต์ที่ค้างใน RAM จะแตกต่างกันไปตาม emulator และเวอร์ชัน BIOS และเพราะโค้ดทำ XOR กับสถานะหน่วยความจำนั้น เอาต์พุตจึงไวต่อสภาพแวดล้อมที่รันอย่างมาก
  • หากล้างหน่วยความจำก่อน ก็จะได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอขึ้น แต่ต้องใช้ไบต์เพิ่ม และแนวทางที่ยอมรับสภาพฮาร์ดแวร์ตามธรรมชาตินี้ก็ยังเป็นเสน่ห์อย่างหนึ่งของ sizecoding

แหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 3 시간 전
ความคิดเห็นจาก Hacker News
  • พอกดตามไปเรื่อย ๆ ก็หล่นลงไปใน โพรงกระต่าย นานหนึ่งชั่วโมง และสุดท้ายก็ไปจบที่วิดีโอของคนสองคนที่สร้าง สามเหลี่ยมเซียร์ปินสกี ด้วย PowerPoint แบบเรียกซ้ำ
    https://youtu.be/b-Fa6HtvGtQ?si=LpQszgA9_K-m3V3-
    • Matt Parker กับ Steve Mould เป็นสองใน นักการศึกษา STEM ที่โดดเด่นที่สุดบน YouTube
      ทั้งคู่ทั้งมีไหวพริบและชอบทดลอง Parker เอนไปทางคณิตศาสตร์แบบตรงสายมากกว่า ส่วน Mould ข้ามไปมาหลายสาขาและตอบโจทย์สายทดลอง/DIY ได้เต็มที่
      ถ้าชอบวิดีโอนี้ แนะนำอย่างยิ่งให้ไปดูทั้งสองช่องต่อ
      https://www.youtube.com/@standupmaths
      https://www.youtube.com/@SteveMould
  • ฉันเคยคิดจริง ๆ ว่า เดโม 32 ไบต์ ที่เคยดูมาก่อนหน้านี้คือขีดจำกัดของการย่อไบนารีให้เล็กขนาดนี้โดยที่ยังดูดีได้
    เดโมนั้นไม่มีแม้แต่เสียงด้วยซ้ำ
    นี่เป็นงานที่น่าทึ่งมาก และเป็น ผลงานชิ้นเอก ที่เอาไปใช้เป็นงานทิ้งทวนได้เลย หรือพูดให้สมจริงกว่านั้นก็คงเป็นการไล่ล่าต่อบนสถาปัตยกรรมอื่นอีก
  • เวลาเห็น โค้ดเชิงกำเนิด ที่เล็กสุดขั้วแบบนี้ ก็อดตะโกนว่า “แม่มด!” ไม่ได้
    บราโว
  • ฉันจ้องดู rainbow surf จากเดโมที่ลิงก์ไว้อย่างเคลิบเคลิ้มเลย
    https://www.youtube.com/watch?v=QKLhH_ANwIc
    • คนทำ "wake up" นั่นเอง ใช่แล้ว เดโมนั้นทำให้ฉันกลับมาทำอะไรอีกครั้ง
      ชุมชน size coding ของพวกเราคิดว่าเราเจอลูกเล่น cellular automata กันหมดแล้วตั้งแต่หลายปีก่อน แต่แล้ว Plex ก็โผล่มาพิสูจน์ว่าไม่จริง ♥
  • เจ๋งมากจริง ๆ
    ไม่แน่ใจว่าเคยมีบทความเกี่ยวกับงานรุ่นก่อนหน้าอย่าง m8trix หรือเปล่า แต่ฉันเคยลองแกะดูอยู่ครั้งหนึ่งตอนมันออกมาใหม่ ๆ ในปี 2014: https://scot.tg/2014/05/31/amazing-code-density/
  • เราตื่นเต้นกับ เทคโนโลยี ก็เพราะมีงานสร้างสรรค์เจ๋ง ๆ แบบนี้นี่แหละ
  • ตอนแรกฉันนึกว่านี่คือ LLM 16B พารามิเตอร์ ไม่ใช่ เดโม 16 ไบต์
    • ฉันก็เหมือนกัน แต่แบบนี้เจ๋งกว่ามาก
    • ต่างกัน 9 หลัก
  • ทึ่งมากจริง ๆ นี่คือเหตุผลที่ทำให้ฉันรัก การเขียนโปรแกรมและคอมพิวติ้ง
    ทุกอย่างสวยงามมาก และเป็นศิลปะอย่างแท้จริง น่าเสียดายที่ในวงการทุกวันนี้เอาแต่พูดถึง AI อะไรพวกนี้ จนแทบไม่มีโอกาสได้สร้างอะไรแบบนี้
    • ถ้าทำด้วย Electron ก็คงต้อง ดาวน์โหลด 300MB และกิน RAM ราว 1GB
  • ฉันยังพยายามทำใจยอมรับอยู่ว่าสิ่งนี้เป็นไปได้