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readme6502.md

File metadata and controls

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6052emulator 6502芯片模拟记录

使用方法

  1. 安装vs2019、cmake v3.20+
  2. 下载或clone本库源码
  3. 执行make_VS2019.bat命令，会使用cmake自动生成vs2019工程，找到sln文件，进入工程(vs2019关闭警告作为错误选项)（vs2017 vs2016 vs2015等皆可使用本源码，需要修改make_VS2019.bat中的cmake -G "Visual Studio 16 2019" -A x64 ..\ -Dgtest_force_shared_crt=on 指令,查询相关资料，修改为对应的vs版本工程）

工程划分

本项目分四个工程:

  • 6502Emulator用UI界面的方式呈现6502寄存器的状态
  • gtest是谷歌的测试框架，属于Lib库
  • M6502Lib是6502CPU的指令实现
  • M6502Test是单元测试代码

工程包括分个模块。一个是6502CPU实现模块，另外一个是使用Google test工具进行单元测试，用来测试实现的指令。 本工程只包括6502指令实现，可以进行执行所有逻辑、算数等指令(WIP),如果需要学习6502有关实现，可以查阅6502应用相关资料，进行应用实现。

参考资料

  1. 基本架构 描述了处理器的一些基本细节。
  2. 寄存器 遍历每个内部寄存器及其使用。
  3. 指令 提供了整个指令集的摘要。
  4. 寻址 描述了6502存储器的每种寻址模式。
  5. 算法 包含基本的6502编码示例。
  6. 参考 详细描述了完整的指令集。

基本架构

6502微处理器是一个相对简单的8位CPU，只有几个内部寄存器能够通过其16位地址总线寻址最多64Kb的存储器。处理器是低位字节序的，并且地址优先存储在存储器中的最低有效字节之内。

存储器的第一个256字节页面($0000-$00FF)被称为“零页面”，是许多特殊寻址模式的焦点，这些寻址模式导致指令更短(和更快)或允许间接访问存储器。内存的第二页($0100-$ 01FF)是为系统堆栈保留的，不能重定位。

存储器映射中唯一保留的其他位置是存储器$FFFA至$FFFF的最后6个字节，必须使用不可屏蔽中断处理程序($FFFA/B)的地址，上电复位位置($FFFC/D)和BRK/中断请求处理程序($ FFFE/F)。

6502对硬件设备没有任何特殊支持，因此必须将它们映射到内存区域，以便与硬件锁存器交换数据。

寄存器

寄存器

与同一时期的其他处理器相比，6502仅具有少量的寄存器。由于算法必须有效利用寄存器和存储器，因此编程尤其具有挑战性。

程序计数器

程序计数器是一个16位寄存器，它指向要执行的下一条指令。执行指令后，程序计数器的值会自动修改。

可以通过执行跳转，相对分支或对另一个存储器地址的子例程调用，或从子例程或中断返回来修改程序计数器的值。

堆栈指针

处理器支持位于$0100和$01FF之间的256字节堆栈。堆栈指针是一个8位寄存器，它保存堆栈中下一个空闲位置的低8位。堆栈的位置是固定的，不能移动。

将字节压入堆栈会导致堆栈指针递减。相反，拉字节会导致其递增。

CPU不会检测到堆栈是否因过多的推入或拉出操作而溢出，并且很可能导致程序崩溃。

累加器

8位累加器用于所有算术和逻辑运算(增量和减量除外)。累加器的内容可以存储或从内存或堆栈中检索。

大多数复杂的操作将需要使用累加器进行算术运算，并且对它的使用进行有效的优化是时间关键型例程的关键功能。

索引寄存器X

8位索引寄存器最常用于保存计数器或偏移量以访问存储器。可以将X寄存器的值加载并保存在内存中，然后将其与保存在内存中或递增或递减的值进行比较。

X寄存器具有一项特殊功能。它可用于获取堆栈指针的副本或更改其值。

索引寄存器Y

Y寄存器与X寄存器的相似之处在于，它可用于保持计数器或偏移量存储器访问，并支持同一组存储器负载，保存和比较操作以及递增和递减操作。它没有特殊功能。

处理器状态

在执行指令时，会设置或清除一组处理器标志，以记录操作结果。该标志和一些其他控制标志保存在特殊状态寄存器中。每个标志在寄存器中都有一个位。

存在用于测试各个位的值，设置或清除其中一些以及将整个位压入或拉出堆栈的指令。

  • Carry Flag 携带标志 如果最后一次操作导致结果的第7位发生溢出或由于第0位引起下溢，则进位标志将置位。在算术，比较和逻辑移位期间会设置此条件。可以使用“设置进位标志”(SEC)指令进行显式设置，并通过“清除进位标志”(CLC)进行清除。
  • Zero Flag 零标志

如果最后一个操作的结果为零，则设置零标志。

  • Interrupt Disable 中断禁止 如果程序执行了“设置中断禁用”(SEI)指令，则将设置中断禁用标志。设置该标志后，处理器将不会响应来自设备的中断，直到通过“清除中断禁用”(CLI)指令将其清除为止。
  • Decimal Mode 十进制模式 当设置了十进制模式标志时，处理器将在加法和减法期间遵守二进制编码的十进制(BCD)算术规则。可以使用“设置十进制标志”(SED)显式设置该标志，并使用“清除十进制标志”(CLD)清除该标志。
  • Break Command 中断命令 当执行了BRK指令并且产生了一个中断来对其进行处理时，中断命令位置1 。
  • Overflow Flag 溢出标志 如果结果产生了无效的2的补码结果(例如，加到正数而最后得到负数：64 + 64 => -128)，则在算术运算期间将设置溢出标志。通过查看第6位和第7位之间以及第7位和进位标志之间的进位确定。
  • Negative Flag 负标志 如果最后一个操作的结果的第7位设置为1，则设置负标志。

已实现指令

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