C++中6510 / C64模拟器，如何实现周期/时钟

Question

我正在尝试实现一个简单的C++ C64模拟器(6510 + SID，也许还有VIC2)。

到目前为止，我们只介绍了CPU的基础知识，所以我能够实现一个可以从内存中读取和执行指令的CPU，完全忽略了在真正的C64中，一些指令需要超过1个周期的事实。

据我所知：-在指令精确模拟中，每条指令都在一个CPU周期内执行-在周期中-精确模拟，一个需要3个周期的操作将被分成3个周期。

做额外的努力使模拟器周期精确有多重要？SID和VIC是否可以在没有SID和VIC的情况下模拟？

第二个问题:如果我创建一个主循环，在其中我调用985249次中央处理器的doCycle方法，SID，VIC来模拟0,985249 the，是否足够？

编辑:不太确定我是否理解正确：

void CPU::emulateCPUCycle(){
    cyclesLeft--;

    if (cyclesLeft<= 0){

        // fetch op-code
        uint8_t op = mem->read_byte(reg_pc);

        executeInstruction(op);

        cyclesLeft= numOfCyclesTable[op]; // contains the required cycle number per instruction

        // increase PC
        reg_pc++;

    }
    else
      // waste cycle
}

Answer 1

“做额外的努力使模拟器周期精确有多重要? SID和VIC甚至可以在没有的情况下模拟吗？”

主要问题是你为什么要这样做。如果你的目标是能够以某种方式运行原始的c64游戏，那么你可能需要精确的计时，因为许多老游戏依赖于精确的计时。然而，即使你写了一个周期精确的仿真器，在现代的非实时操作系统(linux，windows，..)上也有可能达到这种程度的精度。实际工作的成本很低。

只需编写一个模拟器，它可以做正确的事情并忽略计时。这本身就是一个很难解决的问题

Answer 2

数据手册/文档告诉您在模拟/模拟您计算时钟的指令时，每条指令的时钟数。例如，您需要/使用它来实现周期性中断。我不太了解c64，但是如果有一些基于时间的中断，你可以将其转换为时钟，如果累积的时钟>N，那么你就中断并从计数器中减去N。

通常，根据指令的不同，一些处理器具有不同的执行时间。例如，存储器版本vs寄存器版本可以具有额外的时钟。

我严重怀疑它们是流水线的，所以我严重怀疑是否有任何并行需要担心，只需根据每条指令的芯片文档累积时钟即可。

编辑：

不知道你想在那里做什么。这不是我要说的。通常在这些系统上，你会有一些计时器驱动的事件，例如，你会根据显示刷新(h或v)或出现的一些基于时间的中断来更新显示。对于c64，我假设键盘是由单独的逻辑处理的，然后你会得到某种类型的代码，但比方说手持或街机，主cpu可能也需要以一定的间隔对输入进行采样(可能还需要处理弹跳，但这是中断可能会为你涵盖的另一个主题)。因此，如果您在中断之前到达那里，这是可以的。在像游戏这样的实时系统中，你需要在下一个屏幕刷新之前准备好下一个屏幕，每次刷新。所以如果你很早就到了那里，你只需旋转并等待刷新。因此，你不需要让每条cpu指令都延迟，就好像你又重新运行了几兆赫。从这些用户界面事件开始，看看它是如何工作的。

你通常不想要一个递减计数器，除非你处理负数，这样可以更准确地将分数滚动到下一个时间段。假设每个中断有250个cpu周期，你在252中断，因为最后一条指令是3个时钟。将额外的2保存到下一时间段。减法250，2留在为该中断累加时钟的变量上。

去看看m6502或其他指令集模拟器，用来做这类事情的，有很多。mame是用它们加载的，尽管代码经过了386天的性能调整，我们不再需要像那样过度优化代码，但它就是这样。

来自我为6502编写的静态二进制翻译器

case 0xA1:
    printf("case 0x%04X: //%02X %02X %02X\n",opadd,opcode,rom[opadd+1],rom[opadd+2]);
    printf("    clockticks+=6;\n");
    temp=rom[opadd+1];
    printf("    value=0x%02X; value+=X;\n",temp); //this should clip
    printf("    temp=ReadMemory(value+1);\n");
    printf("    temp<<=8;\n");
    printf("    temp|=ReadMemory(value);\n");
    printf("    A=ReadMemory(temp);\n");
    printf("  ZN=A;\n");
    break;

然后在别处

    if(ticks>250)
    {
        ticks-=250;
        rom[0x2001] ^= 0xff;
        if (++nmi_count >= 24)
        {
              nmi_count = 0;
printf("INT\n");
              return(INT_NMI);
        }
    }

这是小行星，我后来弄清楚了特定的rom是如何工作的，以及代码在哪里，它等待中断发生，以允许代码前进到下一帧。中断也被用来采样硬币槽，我并不想模仿，etc...so我能够完全删除中断。

但是如果你在做一个通用的系统仿真器，那么你就不能走捷径。如果你想求出每条指令的平均值，你可以把它称为3个时钟或其他任何东西，而不是试图得到太准确的结果。

在这种情况下，如果分支发生，那么我们添加一个额外的时钟

case 0xF0:
    printf("case 0x%04X: //%02X %02X %02X\n",opadd,opcode,rom[opadd+1],rom[opadd+2]);
    printf("    clockticks+=2;\n");
    temp=rom[opadd+1];
    if(temp&0x80) temp-=0x100;
    temp2=(opadd+temp+2)&addrmask;
    printf("    if(ZN==0)//if zero\n");
    printf("    { \n");
    printf("        clockticks++;  \n");
    printf("        //showme(0x%04X,0x%02X);\n",opadd,opcode);
    printf("        PCSTART=0x%04X;\n",temp2);
    printf("        /**/return;\n");
    printf("        //goto L_%04X;\n",temp2);
    printf("    } \n");
    break;

如果你对准确性不是很感兴趣，并且使用平均时钟时间来节省编码或代码空间，那么你可能不会关心中断周期的额外时钟252与250是否足够好来抛出两个额外的时钟。我仍然认为递增计数器更容易，但这只是我…

Answer 3

首先，我相信已经有足够多的c64仿真器/仿真器运行良好。https://www.c64-wiki.de/index.php/VICE (德国网站)。也许你会发现这个链接列表很有帮助：https://www.c64-wiki.de/index.php/Portal:Emulatoren (也是德语的，但是在不熟悉德语的情况下也可以使用这些链接;)

接下来，如果你打算学习编程，你可以从头开始。这是一个很好的实践。如果你想要更快的结果，你可以看看其他的开源模拟器，比如一个8位处理器的模拟器，比如avr这里：http://www.nongnu.org/simulavr/。这个模拟器是周期精确的。simulavr的目的是测量中断延迟以及所有其他执行时间测量。它还允许连接到其他硬件，如flashes，LCD，uarts和许多其他东西。您还可以在那里模拟多个内核，它们都以不同的时钟速度/周期时间运行。并且还模拟了附加的中断周期(获取irq向量)。此外，模拟指令流水线的行为，因为在内核流水线的下一周期内将不会看到对prot寄存器的读/写动作。因此，对于小型cpu内核来说，这是一个简单的起点。

关于你的问题：

做额外的努力使模拟器周期精确有多重要？SID和VIC是否可以在没有SID和VIC的情况下模拟？

尽可能精确的模拟是绝对重要的。c64软件通常是手工汇编的东西，以获得正确的计时，以便运行许多狂野的东西。这从扩展端口或软件uarts上的协议的比特碰撞开始。还有很多东西，比如屏幕缓冲区后面的阴影ram，对计算机来说是绝对重要的。

但事实上，我相信所有的工作都已经完成了，可以在网上找到……所以这是一个问题，你想要实现什么？通过制作或使用它来学习。