6502仿真实现ADC和SBC的适当方法

Question

我一直在为MOS 6502开发模拟器，但我似乎无法让ADC和SBC正常工作。我正在测试我的仿真器，在模拟内存中加载了0x4000的AllSuiteA程序，对于test09，我当前的ADC和SBC实现没有得到正确的标志。我已经尝试过无数次地改变他们的算法，但是每次，进位标志和溢出标志都足够重要，并导致测试分支/不分支。

我的两个功能都是基于这个。

memory0x10000是累加器。它存储在内存范围之外，所以我可以有一个单独的寻址开关语句。

这是我实现这些函数之一：

case "ADC":
    var t = memory[0x10000] + memory[address] + getFlag(flag_carry);
    (memory[0x10000] & 0x80) != (t & 0x80) ? setFlag(flag_overflow) : clearFlag(flag_overflow);
    signCalc(memory[0x10000]);
    zeroCalc(t);
    
    t > 255 ? setFlag(flag_carry) : clearFlag(flag_carry);
    
    memory[0x10000] = t & 0xFF;
break;

case "SBC":
    var t = memory[0x10000] - memory[address] - (!getFlag(flag_carry));
    (t > 127 || t < -128) ? setFlag(flag_overflow) : clearFlag(flag_overflow);
    
    t >= 0 ? setFlag(flag_carry) : clearFlag(flag_carry);
    signCalc(t);
    zeroCalc(t);
    
    memory[0x10000] = t & 0xFF;
break;

到目前为止，我已经没有想法了，但我在这里提供的数据中也遇到了同样的问题。，所以这不仅仅是一个失败的实现计划。

Answer 1

欢迎，勇敢的冒险家，来到6502‘加’和‘减’命令的神秘大厅！许多人已经走在你们前面，尽管很少有人完成了等待你们的各种考验。粗壮的心！

好的，戏剧表演结束。简而言之，ADC和SBC是最难模仿的6502指令，主要是因为它们是极其复杂和复杂的小逻辑元素。它们处理进位、溢出和十进制模式，当然也依赖于所谓的“隐藏”伪寄存器工作存储。

更糟糕的是，很多关于这些说明的文章都已经写好了，而且有很大一部分文献是错误的。我在2008年解决了这个问题，花了很多时间研究和分离小麦和糠。结果是我在这里复制的一些C#代码：

case 105: // ADC Immediate
_memTemp = _mem[++_PC.Contents];
_TR.Contents = _AC.Contents + _memTemp + _SR[_BIT0_SR_CARRY];
if (_SR[_BIT3_SR_DECIMAL] == 1)
{
  if (((_AC.Contents ^ _memTemp ^ _TR.Contents) & 0x10) == 0x10)
  {
    _TR.Contents += 0x06;
  }
  if ((_TR.Contents & 0xf0) > 0x90)
  {
    _TR.Contents += 0x60;
  }
}
_SR[_BIT6_SR_OVERFLOW] = ((_AC.Contents ^ _TR.Contents) & (_memTemp ^ _TR.Contents) & 0x80) == 0x80 ? 1 : 0;
_SR[_BIT0_SR_CARRY] = (_TR.Contents & 0x100) == 0x100 ? 1 : 0;
_SR[_BIT1_SR_ZERO] = _TR.Contents == 0 ? 1 : 0;
_SR[_BIT7_SR_NEGATIVE] = _TR[_BIT7_SR_NEGATIVE];
_AC.Contents = _TR.Contents & 0xff;
break;

Answer 2

(我忘记了十进制模式--这是NES 6502所缺乏的-在写下面的答案时。无论如何，我都会保留它，因为它可能对人们编写NES模拟器很有用。)

一旦仿真器拥有了SBC，就很容易实现ADC。您所需要做的就是反转参数的位，并将其传递给ADC实现。要直观地了解为什么会这样做，请注意，倒置arg的所有位数都会产生二次补码中的-arg - 1，并研究在设置carry标志和未设置carry标志时发生了什么。

下面是我的模拟器中SBC的完整源代码。所有标志也将正确设置。

static void sbc(uint8_t arg) { adc(~arg); /* -arg - 1 */ }

实现ADC时最棘手的部分是溢出标志的计算。它被设定的条件是结果有“错误”的标志。由于范围的工作方式，这只能在两种情况下发生：

1. 增加两个正数，结果是一个负数。
2. 增加两个负数，结果是一个正数。

(1)和(2)可简化为以下条件：

• 两个具有相同符号的数字被添加，结果有一个不同的符号。

通过使用一些XOR技巧，可以按照以下代码设置overflow标志(我的模拟器中的完整ADC实现)：

static void adc(uint8_t arg) {
    unsigned const sum = a + arg + carry;
    carry = sum > 0xFF;
    // The overflow flag is set when the sign of the addends is the same and
    // differs from the sign of the sum
    overflow = ~(a ^ arg) & (a ^ sum) & 0x80;
    zn = a /* (uint8_t) */ = sum;
}

如果(a ^ arg)寄存器和arg的符号不同，则a在符号位位置给出a。~翻转比特，如果a和arg有相同的符号，您就可以得到a。用更简单的英语，条件可以写下来。

overflow = <'a' and 'arg' have the same sign> &  
           <the sign of 'a' and 'sum' differs> &  
           <extract sign bit>

ADC实现(以及许多其他指令)还使用一个技巧将zero和negative标志存储在一起。

顺便说一下，我的CPU实现(来自NES模拟器)可以找到这里。搜索“核心指令逻辑”将为您提供所有指令(包括非官方指令)的简单实现。

我已经运行了很多没有失败的测试ROM( NES仿真的一个优点是有很多优秀的测试ROM可用)，而且我认为在这一点上它应该是完全没有bug的(除了一些非常模糊的东西，比如在某些情况下涉及到开放总线值)。

Answer 3

下面是我的C64、国际中心20和Atari 2600仿真器(http://www.z64k.com) 6502核的代码片段，它们实现了十进制模式，并通过了所有的Lorenze、bclark和asap测试。如果你需要我解释这件事，请告诉我。我还有一些较旧的代码，它们仍然通过所有的测试程序，但是将指令的指令和十进制模式分割成不同的类。如果您愿意破译我的旧代码，可能会更简单一些。所有我的仿真器都使用附加代码来实现ADC、SBC和ARR (不包括ARR的完整代码)指令。

public ALU ADC=new ALU(9,1,-1);
public ALU SBC=new ALU(15,-1,0);
public ALU ARR=new ALU(5,1,-1){
    protected void setSB(){AC.ror.execute();SB=AC.value;}
    protected void fixlo(){SB=(SB&0xf0)|((SB+c0)&0x0f);}
    protected void setVC(){V.set(((AC.value^(SB>>1))&0x20)==0x20);C.set((SB&0x40)==0x40);if((P&8)==8){Dhi(hb);}}
};
public class ALU{
protected final int base,s,m,c0,c1,c2;
protected int lb,hb;
public ALU(int base,int s,int m){this.base=base;this.s=s;this.m=m;c0=6*s;c1=0x10*s;c2=c0<<4;}
public void execute(int c){// c= P&1 for ADC and ARR, c=(~P)&1 for SBC, P=status register
    lb=(AC.value&0x0f)+(((DL.value&0x0f)+c)*s);
    hb=(AC.value&0xf0)+((DL.value&0xf0)*s);
    setSB();
    if(((P&8)==8)&&(lb&0x1f)>base){fixlo();}//((P&8)==8)=Decimal mode
    N.set((SB&0x80)==0x80);
    setVC();
    AC.value=SB&0xff;
}
protected void setSB(){SB=hb+lb;Z.set((SB&0xff)==0);}
protected void fixlo(){SB=(hb+c1)|((SB+c0)&0x0f);}
protected void Dhi(int a){if((a&0x1f0)>base<<4){SB+=c2;C.set(s==1);}}
protected void setVC(){V.set(((AC.value^SB)&(AC.value^DL.value^m)&0x80)==0x80);C.set(SB>=(0x100&m));if((P&8)==8){Dhi(SB);}}

}