在 Commodore 64 (C64) 上进行开发,总会遇到一个经典挑战:如何在不牺牲视觉效果的前提下,尽可能地提升程序的运行效率。PETSCII 艺术作为那个时代独特的视觉符号,常被用于游戏的启动画面或应用的欢迎界面。然而,使用标准的 BASIC 解释器来渲染一幅全屏的 PETSCII 图像,其缓慢的逐字符绘制过程,往往会严重拖累用户体验。本文将深入探讨几种在 C64 BASIC 环境下优化 PETSCII 渲染性能的技术,从基础的循环优化,到最终揭示一个性能飞跃的关键——PRINT 命令。
初始方案:漫长的 POKE 循环
最直观的 PETSCII 渲染方法,是通过一个 FOR...NEXT 循环,从 DATA 语句中读取屏幕码(Screen Code)和颜色码,然后使用 POKE 命令将它们逐一写入屏幕内存(起始地址通常是 1024)和颜色内存(起始地址 55296)。
一个未经优化的基础循环可能如下所示:
10 FOR I = 0 TO 999
20 READ C
30 POKE 1024+I, C
40 READ CO
50 POKE 55296+I, CO
60 NEXT I
70 DATA 1,2,3,4...
这段代码的问题显而易见:它太慢了。对于一个 40x25 的屏幕(1000个字符),这个循环要执行 1000 次,每次循环内部还包含多次 BASIC 指令的解析和执行。这导致图像在我们眼前一笔一划地“画”出来,对于追求“即时”感的启动画面来说是不可接受的。
优化尝试:在 POKE 的道路上渐进改良
面对性能瓶颈,我们的第一反应通常是优化循环本身。以下是一些常见的渐进式优化技巧及其效果分析。
1. 合并代码行与移除不必要的计算
C64 BASIC 解释器执行每一行新代码都有固定的开销。因此,将多条语句用冒号 : 连接在同一行,可以减少这种开销。同时,我们可以移除循环内部不必要的计算。例如,POKE 1024+I 中的加法运算在每次循环中都会执行。
优化后的代码:
10 FOR I = 1024 TO 2023 : READ C : POKE I, C : NEXT I
20 FOR I = 55296 TO 56295 : READ CO : POKE I, CO : NEXT I
通过将循环变量 I 的范围直接设置为内存地址,我们避免了在 1000 次循环中重复执行 1024+I 这个加法。这带来了微小但可见的速度提升。
2. 一个“聪明”却失败的优化:跳过空格
PETSCII 艺术中通常包含大量的空格(屏幕码为 32)。一个看似合理的想法是,在循环中加入一个条件判断,如果读取到的字符是空格,就直接跳过 POKE 操作,以节约时间。
10 FOR I = 1024 TO 2023
20 READ C
30 IF C = 32 THEN GOTO 50
40 POKE I, C
50 NEXT I
然而,实践结果却令人惊讶:增加了这个 IF 判断的版本比原来不加判断的版本更慢。正如 Retro Game Coders 的实验所证实的,C64 BASIC 中 IF...THEN 语句的执行开销,要远大于执行一次 POKE 命令的开销。这个反直觉的案例告诉我们,在高度受限的解释器环境中,任何增加逻辑分支的行为都需谨慎评估其性能代价。
性能的飞跃:拥抱 PRINT 命令
既然对 POKE 循环的修修补补收效甚微,我们必须转变思路。C64 的缔造者们为我们提供了一个更强大的工具,它一直隐藏在最显眼的地方——PRINT 命令。
POKE 是一个通用的、底层的内存写入指令,而 PRINT 则是专门为在屏幕上显示字符而设计的高级指令。当我们调用 PRINT 时,BASIC 解释器实际上是在调用一段高度优化的、位于 KERNAL ROM 中的机器码子程序。这个子程序能够以极高的效率处理字符串数据,并将其渲染到屏幕上,其速度是任何 BASIC FOR...NEXT 循环所无法比拟的。
如何使用 PRINT 渲染 PETSCII?
关键在于将 PETSCII 艺术数据从一系列独立的数字(屏幕码)转换成一个或多个包含控制字符的字符串。在 C64 中,PRINT 命令可以直接解释嵌入在字符串中的 PETSCII 控制码,例如改变光标颜色、清除屏幕或移动光标位置。
这意味着,我们可以将整幅画面的内容——包括所有字符和颜色切换指令——预先编码到一个巨大的字符串中,然后用一个 PRINT 命令将其一次性输出。
10 A$ = "{CLR/HOME}{WHT}...."
20 B$ = "{RED}...."
30 PRINT A$; B$;
在上面的例子中,{CLR/HOME} 是清屏并将光标移动到左上角的控制符,{WHT} 和 {RED} 则是切换当前字符颜色的指令。随后的 .... 代表实际的画面字符。通过精心构造这些字符串,我们可以一次性将复杂的彩色 PETSCII 艺术“倾倒”到屏幕上。
结果是惊人的。使用 PRINT 命令渲染 PETSCII 的速度,相比最优化的 POKE 循环,也能实现数倍的提升,几乎达到了“瞬间”显示的效果,这正是我们所追求的。
落地参数与策略权衡
| 渲染方法 |
性能 |
开发便利性 |
数据格式 |
适用场景 |
基础 POKE 循环 |
极低 |
中等 |
数字屏幕码 |
仅适用于教学或最简单的动态效果 |
优化 POKE 循环 |
低 |
中等 |
数字屏幕码 |
对性能有轻度要求,但不想重构数据 |
PRINT 命令 |
极高 |
较低 |
内嵌控制符的字符串 |
对启动速度有严格要求的欢迎画面、过场动画 |
实践要点:
- 数据转换是关键:采用
PRINT 方案最大的前期成本是将已有的 PETSCII 数据(通常是屏幕码格式)转换为 C64 可识别的字符串格式。这可能需要编写一个辅助工具或在 C64 模拟器中手动录入。
- 字符串长度限制:BASIC 的字符串变量有长度限制(通常是 255 字节),因此一幅完整的 PETSCII 画面可能需要被分割成多个字符串变量或
DATA 语句中的多个字符串片段,然后连续 PRINT 出来。
- 终极方案:对于性能的极致追求,最终会走向汇编语言。但
PRINT 命令提供了一个在纯 BASIC 环境中能够达到的、接近汇编性能的“甜点”。
结论
在 C64 BASIC 中优化 PETSCII 渲染的过程,是一次典型的在有限资源下寻求最优解的工程实践。它告诉我们,简单的循环优化虽然有其价值,但真正的性能突破往往来自于范式的转变——从手动的、解释执行的底层操作 (POKE),转向利用系统内置的、高度优化的原生子程序 (PRINT)。虽然 PRINT 方法在数据准备阶段更为繁琐,但它带来的速度提升是革命性的。对于所有致力于在复古平台上创造流畅体验的开发者而言,深入理解并善用这些系统级的“快捷方式”,是通往成功的关键。