- Simulator 中文叫模拟器；Emulator 中文叫仿真器。
- Simulator 纯粹以软件来模拟源平台的功能和运行结果；Emulator 以软件和硬件来模拟源平台的内部设计、行为和运行结果。
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- 有使用硬件来模拟的，都是 Emulator。比如基于单片机的模拟。（什么是叫使用硬件模拟？ 比如模拟源平台的 Timer/PPU/SPU, 直接使用目标平台的 Timer/PPU/SPU，那么就是硬件模拟）。
- 一般的，在 PC 上运行的模拟器都叫 Simulator，常见的是模拟 LCD 的显示画面; 在嵌入平台上运行的模拟器都是 Emulator， 因为在嵌入平台运行的话，为了提高效率，都会以对应的硬件模块来模拟源平台。
- PC 上的模拟器如果模拟其内部设计、行为，比如读取 ROM 文件，精确中断、异常，OS 等都是 Emulator。
The Chip-8 actually never was a real system, but more like a virtual machine (VM) developed in the 70’s by Joseph Weisbecker. Games written in the Chip 8 language could easily run on systems that had a Chip-8 interpreter.
16 个 8-bit 的寄存器，记做 V0 ~ VF。
索引寄存器是一个特殊的寄存器，用于存储操作中使用的内存地址。 为什么选用 16 位的呢？ 对于一个 8 位的寄存器来说，最大的内存地址（0xFFF）实在是太大了。
程序计数器用于储存待执行指令的地址
堆栈是 CPU 在调用函数时跟踪执行顺序的一种方式。
类似于 PC 用来跟踪 CPU 在内存中的执行位置， 堆栈指针(SP)可以告诉我们在 16 层堆栈中，离我们最近的值被放在哪里。
如果定时器的值为 0，则保持 0. 若定时器的值不为 0，则自减到 0.
同上
Memory Map: +—————+= 0xFFF (4095) End of Chip-8 RAM
| 0x200 to 0xFFF |
| Chip-8 |
| Program / Data |
| Space |
+- - - - - - - -+= 0x600 (1536) Start of ETI 660 Chip-8 programs
+—————+= 0x200 (512) Start of most Chip-8 programs
| 0x000 to 0x1FF |
| Reserved for |
| interpreter |
+—————+= 0x000 (0) Start of Chip-8 RAM 0x050-0x0A0: Storage space for the 16 built-in characters (0 through F), which we will need to manually put into our memory because ROMs will be looking for those characters.
Keypad Keyboard
--+-+-+ --+-+-+
| 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 |
--+-+-+ --+-+-+
CHIP-8 有一个 64x32 像素的屏幕用于输出画面， 每个像素只有一个 bit，也就是只能显示两种颜色，0 为黑色 1 为白色， 和大部分绘图系统一样，左上角的坐标为 (0, 0)。 CHIP-8 的绘图指令非常简单，指定了三个参数，x, y 以及 n。绘 图的流程是从内存中读取 n 个字节，每个字节为一行，从 (x, y) 开始与原有的像素进行 xor 『异或』运算。
Old Pixel Off XOR New Pixel Off = Display Pixel Off
Old Pixel Off XOR New Pixel On = Display Pixel On
Old Pixel On XOR New Pixel Off = Display Pixel On
Old Pixel On XOR New Pixel On = Display Pixel Off
void chip8::initialize()
{
// Initialize registers and memory once
}
void chip8::emulateCycle()
{
// Fetch Opcode
// Decode Opcode
// Execute Opcode
// Update timers
}每一个循环都仿真了 Chip-8 CPU 的一个时钟周期。 在每个时钟周期中，仿真器进行取码『Fetch Opcode』、解码『Decode Opcode』和执行操作码『Execute Opcode』的操作。
在这一阶段，仿真器系统将会从内存中取出操作码送至 PC 寄存器『Program Counter』。 在仿真器系统中，指令可以用『数组』或者『函数指针表』来存储。
在使用数组进行操作码存储的时候，因为一个操作码的长度为 2 bytes，需要获取两个连续的字节， 并将它们合并以获得实际的操作码。 Example：
// Assume the following:
memory[pc] == 0xA2
memory[pc + 1] == 0xF0
opcode = (memory[pc] << 8u) | memory[pc + 1];运算过程： 0xA2 0xA2 << 8 = 0xA200 HEX 10100010 1010001000000000 BIN
1010001000000000 | // 0xA200 11110000 = // 0xF0 (0x00F0)
1010001011110000 // 0xA2F0
检查操作码表，找出对应的的含义
执行操作码对应的操作。 PC += 2
除了执行操作码，Chip-8 还需要实现两个定时器。
- delay timer
- sound timer
如果两个定时器被设置为大于零的值，则从当前值倒计时到零。
- 初始化 PC
- 载入字体
- 初始化随机数
- 载入操作码函数指针表
chip-8 内存分配规定从 0x200 开始可以由程序自由使用
void Chip8::LoadROM(char const* filename)
{
// Open the file as a stream of binary and move the file pointer to the end
std::ifstream file(filename, std::ios::binary | std::ios::ate);
if (file.is_open())
{
// Get size of file and allocate a buffer to hold the contents
std::streampos size = file.tellg();
char* buffer = new char[size];
// Go back to the beginning of the file and fill the buffer
file.seekg(0, std::ios::beg);
file.read(buffer, size);
file.close();
// Load the ROM contents into the Chip8's memory, starting at 0x200
for (long i = 0; i < size; ++i)
{
memory[START_ADDRESS + i] = buffer[i];
}
// Free the buffer
delete[] buffer;
}
}void Chip8::Cycle()
{
/
[[attachment:_20210505_20223620191117112726216.png]]
/ Fetch
opcode = (memory[pc] << 8u) | memory[pc + 1];
// Increment the PC before we execute anything
pc += 2;
// Decode and Execute
((*this).*(table[(opcode & 0xF000u) >> 12u]))();
// Decrement the delay timer if it's been set
if (delayTimer > 0)
{
--delayTimer;
}
// Decrement the sound timer if it's been set
if (soundTimer > 0)
{
--soundTimer;
}
}我们将使用 SDL 以多平台的方式来渲染和获取输入。 使用 SDL_Renderer 可以给我们提供 2D GPU 加速，SDL_Texture 是渲染 2D 图像的简单方法。
在创建一个 SDL 的 project 时需要进行以下的初始化：
- window SDL_CreateWindow 窗口
- renderer SDL_CreateRenderer 渲染器
- texture SDL_CreateTexture 纹理
在 chip8 这个项目中，我们还需要更新画面和对输入进行判断，故：
- Update
- ProcessInput
还需要以上两个函数。
更新渲染数据需要三个过程：
- 设置纹理数据
- 清除渲染旧的纹理
- 新的纹理复制给渲染器
- 显示
对应 SDL 的四个函数：
- SDL_UpdateTexture
- SDL_RenderClear
- SDL_RenderCopy
- SDL_RenderPresent
为了实现以上四个功能，Update 函数需要提供『pixels』像素数据和『pitch』一行像素数据的字节数。
extern DECLSPEC int SDLCALL SDL_UpdateTexture(SDL_Texture * texture,
const SDL_Rect * rect,
const void *pixels, int pitch);如上函数所示，故需要提供 void const* buffer, int pitch 两个参数。
键盘事物相关的数据类型
- SDLKey 枚举类型，每一个符号代表一个键
- SDLMod 枚举类型，类似 SDLKey，但用于修饰键，如 Control、Alt、Shift
- SDL_keysym SDL_Keysym，The key that was pressed or released
- SDL_KeyboardEvent
typedef struct SDL_KeyboardEvent
{
Uint32 type; /**< ::SDL_KEYDOWN or ::SDL_KEYUP */
Uint32 timestamp; /**< In milliseconds, populated using SDL_GetTicks() */
Uint32 windowID; /**< The window with keyboard focus, if any */
Uint8 state; /**< ::SDL_PRESSED or ::SDL_RELEASED */
Uint8 repeat; /**< Non-zero if this is a key repeat */
Uint8 padding2;
Uint8 padding3;
SDL_Keysym keysym; /**< The key that was pressed or released */
} SDL_KeyboardEvent;在一个读取键盘的流程中，首先需要在消息循环用 SDL_PollEvent()从消息队列里读取。 接着使用 switch-case 检测 SDL_KEYUP 和 SDL_KEYDOWN。 将键位对应的数组项储存的值改为对应的状态，1表示 SDL_KEYDOWN||0 表示 SDL_KEYUP
主程序的流程如下：
- 判断是否输入 Scale、Delay、ROM
- 初始化 Scale、Delay 对应的变量
- 初始 SDL2 窗口
- 初始化 Chip8
- 加载 ROM 文件
- 配置循环时间
- while 循环
- 读取 ProcessInput
- 设置 Time
- 更新画面内容
✘