VM技术(二)从CHIP8入手CPU的模拟(一)

CHIP8的话网上已经有许多的模拟器的解说了,这里我们就给出CPU的模拟过程

CHIP8代码

CHIP8 CPU https://gitee.com/Luciferearth/EasyVGM/blob/master/modules/CHIP8/ 显示器 https://gitee.com/Luciferearth/EasyVGM/tree/master/modules/Monitor64x32 测试程序 https://gitee.com/Luciferearth/EasyVGM/tree/master/test/test_monitor16x16

主体开发框架:C++ QT 平台:Ubuntu 14 & Windows10

全局概述

一个模拟器的运作过程大致如下:

一个CPU的周期内做的过程大致如下:

CHIP8的CPU及设备

指令

CHIP8有35个cpu指令,每个指令长度为2字节,在C++中定义一个

unsigned short opcode;//operation code

来表示每一个指令

寄存器

CHIP8有16个单字节(1 byte)寄存器,名字为V0,V1...到VF 前15个寄存器为通用寄存器,最后一个寄存器(VF)是个进位标志(carry flag).这16个寄存器表示为:

unsigned char V[16];

内存

CHIP8有4K内存,表示为

unsigned char memory[4*1024];

IO设备

输入设备

CHIP8的输入设备是一个十六进制的键盘,其中有16个键值,0~F。“8”“6”“4”“2”一般用于方向输入。有三个操作码用来处理输入,其中一个是当键值按下则执行下一个指令,对应的是另外一个操作码处理指定键值没有按下则调到下一个指令。第三个操作码是等待一个按键按下,然后将其存放一个寄存器里。 用一个char数组去记录和保存按键状态。

unsigned char key[16];

CHIP8键盘布局: ||||| | :-: | :-: | :-: | :-: | 1 |2 | 3 | C 4 | 5 | 6 | D 7 | 8 | 9 | E A | 0 | B | F 映射到我们的电脑键盘

---------   ---------
 1 2 3 C     1 2 3 4
 4 5 6 D     Q W E R
 7 8 9 E     A S D F
 A 0 B F     Z X C V

我们用一个KeyMap函数来做映射

int keymap(unsigned char k) {
    switch (k) {
        case '1':
            return 0x1;
        case '2':
            return 0x2;
        case '3':
            return 0x3;
        case '4':
            return 0xc;

        case 'Q':
            return 0x4;
        case 'W':
            return 0x5;
        case 'E':
            return 0x6;
        case 'R':
            return 0xd;

        case 'A':
            return 0x7;
        case 'S':
            return 0x8;
        case 'D':
            return 0x9;
        case 'F':
            return 0xe;

        case 'Z':
            return 0xa;
        case 'X':
            return 0x0;
        case 'C':
            return 0xb;
        case 'V':
            return 0xf;

        default:
            return -1;
    }
}

输出设备

CHIP8的输出设备是一个64x32的LED显示屏,在这里我们用QT OpenGL去作为CHIP8的显示器,且他的图形是黑白的,总共有2048个像素。用一个数组就可以很容易的保持它的状态(1或0)

unsigned char gfx[64 * 32];

系统时钟

CHIP8有两个定时器,以60HZ倒计。当设置大于0时,就倒计到0;

unsigned char delay_timer;
unsigned char sound_timer;

系统堆栈

CHIP8有16级堆栈,同时,也需要实现一个堆栈指针去表示当前执行的位置

unsigned short stack[16];
unsigned short sp;//stack point

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