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NES模拟器

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Introduction

这个项目将会复现OneLoneCoder的nes模拟器，理清nes的工作原理，也算是丰富一下nes的中文社区

一些有趣的资料分享

正片（未完）

先上线一部分架构分析

架构分析
1．CPU6502：

  1. 主要通过一个CPU BUS与其他设备相连，上面的设备是否相应取决于CPU在BUS上寻址的输出值。
  2. 有5个名为a, x, y, stkp(stack pointer), status的8位寄存器，其中stkp其实是一个16位寄存器，只是搞8位固定为“0000 0001”。
  3. 有一个16位pc(Program Counter)寄存器用于范围$0000~$FFFF的寻址工作。
  4. 有12中寻址模式以及56种合法指令实现对寄存器，内存，或其他设备的读写操作。
    2．MEMORY
    一块可读可写的区域，响应范围$0000~$07FF
  1. APU, etc.
    其实包含APU(Audio Process Unit，声音处理单元), controller(手柄控制器)，DMA(Direct Memory Access)的策略
    1） APU：当CPU向BUS上$4000-$4013, $4015, $4017这些范围尝试写入数据时响应apu相关的写入操作，当CPU尝试读取BUS上$4015时候返回APU状态数据
    2） Controller，手柄控制器：对CPU尝试写入$4016，以及CPU尝试读取$4016-$4017范围做出相应。
    3） DMA(Direct Memory Access)策略，由于CPU与PPU(Pixel Process Unit, 图形处理单元)仅有$2000~$2007这个范围，显然不能满足要求。因此NES在特定情况下允许PPU直接访问CPU的部分内存，直接将这部分内存拷贝至OAM(ObjectAttributeEntry)。在CPU对BUS上的$4014范围尝试写入是触发。
  2. CATRTIDGE，卡带
    卡带包括PRG以及CHR这两部分ROM用于存放游戏信息以及一个MAPPER映射策略，在使用010editor读取iNes文件时(这里以《超级马里奥兄弟》为例)能看到Program ROM(32k)以及Character ROM(8k)的相关信息。 图2 iNes头文件分析
    而我们知道NES是一个有非常长生命周期的产品，当游戏程序以及图片信息变得越来越大，并且超出了CPU可寻址范围时，则通过MAPPER来扩大CPU的寻址范围，以支持更加庞大的游戏。
    一般对于比较大的游戏，游戏的PRG和CHR会被开发者分成不同的Banks(可以理解为区域，Bank0, Bank1, Bank2 …)
    对于一些复杂的MAPPER，可能会支持一些寄存器来储存当前被选择的Bank，由于通常来说，CHR和PRG都是不可读的ROM，因此当CPU对CARTRIDGE范围进行读取操作时，可以修改MAPPER的配置方式。
  3. PPU(Pixel Process Unit)：PPU也有条专属于它的PPU BUS, 连接GRAPHICS(其实是来自CARTRIDGE的CHR)，VRAM，PALETTE。
    其中CPU通过$2000-$2007以及$4014(这是已在上文提及的DMA策略)。实际上可以把$2000-$2007看作8个寄存器，按照地址顺序分别为CTRL, MASK, STATUS, OAM ADDR, OAM DATA, SCROLL, ADDR, DATA。
  4. VRAM(2k), 也称作NAME TABLE, 用于存储当前显示的背景，配合一个滚动栏，生成一个256 * 240分辨率的画面，也由于NTSC系统限制，不能显示顶部以及底部8跳扫描线，因此剩下256 * 224的分辨率。
  5. OAM，用于存放sprites，即组成游戏中人物的部分，负责碰撞判定。比如我们在《超级马里奥兄弟》中看到的马里奥以及敌人等就是这部分负责生成的。
  6. PALETTE，“调色盘”，用于存放一系列颜色组合，对PPU尝试往PPU BUS读取$3F000~$3FFF范围时响应。由于NES显示画面的方式不是类似直接输出一张带颜色的jpg图片，而是结合NAME TABLE和OAM生成对应颜色的画面。也就是说NAME TABLE和OAM中不带颜色信息，而是PALETTE的相关信息。
  7. CLOCK，用于控制CPU和PPU的运行周期，其中PPU的运行速度是CPU的三倍

项目还在做，先放个notion链接上来，欢迎围观（狗头
https://mirror-birth-326.notion.site/nes-bf79dbf82a2549e0a004ed91ac47b520