VM技術（二）從CHIP8入手CPU的模擬（一）

CHIP8的話網上已經有許多的模擬器的解說了，這裏咱們就給出CPU的模擬過程

CHIP8代碼

CHIP8 CPU https://gitee.com/Luciferearth/EasyVGM/blob/master/modules/CHIP8/ 顯示器 https://gitee.com/Luciferearth/EasyVGM/tree/master/modules/Monitor64x32 測試程序 https://gitee.com/Luciferearth/EasyVGM/tree/master/test/test_monitor16x16

主體開發框架:C++ QT
平臺:Ubuntu 14 & Windows10

全局概述

一個模擬器的運做過程大體以下:

一個CPU的週期內作的過程大體以下:

CHIP8的CPU及設備

指令

CHIP8有35個cpu指令，每一個指令長度爲2字節，在C++中定義一個

unsigned short opcode;//operation code

來表示每個指令

寄存器

CHIP8有16個單字節(1 byte)寄存器，名字爲V0,V1...到VF
前15個寄存器爲通用寄存器，最後一個寄存器(VF)是個進位標誌(carry flag).這16個寄存器表示爲：

unsigned char V[16];

內存

CHIP8有4K內存，表示爲

unsigned char memory[4*1024];

IO設備

輸入設備

CHIP8的輸入設備是一個十六進制的鍵盤，其中有16個鍵值，0~F。「8」「6」「4」「2」通常用於方向輸入。有三個操做碼用來處理輸入，其中一個是當鍵值按下則執行下一個指令，對應的是另一個操做碼處理指定鍵值沒有按下則調到下一個指令。第三個操做碼是等待一個按鍵按下，而後將其存放一個寄存器裏。 用一個char數組去記錄和保存按鍵狀態。

unsigned char key[16];

CHIP8鍵盤佈局: ||||| | :-: | :-: | :-: | :-: | 1 |2 | 3 | C 4 | 5 | 6 | D 7 | 8 | 9 | E A | 0 | B | F 映射到咱們的電腦鍵盤

---------   ---------
 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

咱們用一個KeyMap函數來作映射

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;
    }
}

輸出設備

CHIP8的輸出設備是一個64x32的LED顯示屏，在這裏咱們用QT OpenGL去做爲CHIP8的顯示器，且他的圖形是黑白的，總共有2048個像素。用一個數組就能夠很容易的保持它的狀態（1或0）

unsigned char gfx[64 * 32];

系統時鐘

CHIP8有兩個定時器，以60HZ倒計。當設置大於0時，就倒計到0;

unsigned char delay_timer;
unsigned char sound_timer;

系統堆棧

CHIP8有16級堆棧，同時，也須要實現一個堆棧指針去表示當前執行的位置

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