c - 如何学习对游戏机模拟器进行编程(特别是硬件知识)？

Question

<分区>

Answer 1

认为这可能更适合 programmers.stackexchange.com，但无论如何:

我不会说您需要任何特定知识。了解微处理器和内存管理的工作原理以及汇编程序知识将大有帮助(因为您实际上是在为类似汇编程序的代码编写解释器)。假设您已经知道您的目标硬件是如何工作的，那么您基本上要做的就是实现以下组件(即伪造真实硬件并模仿/模仿它的行为):

• 模拟 CPU 解析和运行机器码。
• 模拟输入组件(将键盘、鼠标或操纵杆输入等转换为 CPU 可访问的“引脚信号”)。
• 模拟输出组件(将图像和音频数据转换为可见的内容，例如在屏幕上显示内容或生成类似于真实硬件组件的声音)。
• 模拟其他组件，如内存包、内置电池、墨盒、扩展芯片等。

作为一般性建议，我会说暂时忘记编写任何模拟器。而是从尝试编写您自己的字节码解释器开始。

例如，您可以使用一个简单的伪代码序列:

x = 5
y = 10
print(x + y)

用伪汇编写的，可能是这样的:

mov x, 5
mov y, 10
add x, y // to be honest, this is essentially x += y; not just x + y
prt x
end

现在用(代码)数字替换所有指令。所有变量都替换为数字:

0x01 0x00 0x05
0x01 0x01 0x0a
0x02 0x00 0x01
0x03 0x00
0x00

这可能看起来有点奇怪，但我保留了上面的顺序和换行符。请注意，我在第一条指令中使用了 0x01 而不是 0x00。这只是为了方便，所以我可以将 0x00 用于“NOOP/无操作”或作为终止符(如本例)。现在只需删除换行符，您最终将获得自定义字节代码。

char code[] = {0x01, 0x00, 0x05, 0x01, 0x01, 0x0a, 0x02, 0x00, 0x01, 0x03, 0x00, 0x00};

要运行此代码，您可以编写一个简单的“模拟器”。它只有有限的指令集，但它会工作。我实际上没有测试这段代码，所以请记住我可能在某些时候搞砸了。然而，它应该足以让您了解如何/做什么。请注意，在此示例中，我没有拆分数据内存和指令内存。这会增加目前并不真正需要的更多复杂性。

int pos = 0; // essentially being our "instruction pointer"
char registers[10];
while(code[pos]) { // still some instruction
    switch(code[pos++]) { // determine what to do and move the instruction pointer
    // 0x00 isn't handled here, as that's part of our loop already
    case 0x01: // mov(e)
        registers[code[pos++]] = code[pos++]; // read the value into the register
        break;
    case 0x02: // add
        registers[code[pos++]] += registers[code[pos++]];
        break;
    case 0x03: // prn
        printf("%d", registers[code[pos++]]);
        break;
    }
}

一旦您理解了我在这里所做的工作，我敢肯定您也应该更容易理解其他来源。哦，还有一个有趣的事实:如果您这样做是为了教育目的，而不仅仅是为了编写一个高效的模拟器，那么您可以开始使用 Java。它会不太理想且速度较慢，但​​您基本上可以做同样的事情，甚至可能至少消除您前进道路上的一个障碍。

请注意:在上面的示例中，您可以让第二个线程不断地在屏幕上写入 registers[] 的内容。通过这种方式，您基本上可以模拟某些视频硬件(例如电视屏幕或 LED)。

如果您正在寻找更多资源来阅读，我会尝试获取一些简单的处理器并开始学习汇编代码。如果可能，选择一个非常简单的架构。概念总是相同的，但随着越来越多的指令集、地址空间虚拟化等，事情可能会变得复杂。