如何学习编程游戏控制台模拟器(具体是硬件知识)？

Question

我之前曾问过一个类似的问题,关于如何编写模拟器,当我看到答案并查找一些开源游戏模拟器时,我发现除了对"低级"语言的中间理解之外,还有更多的需要. (即C).我真正想知道的是,我需要了解HARDWARE才能编程这样的模拟器.我正在接近Java的"相当不错",但这对我没什么帮助.我已经开始学习C了,我现在已经走了很长一段路,但我很想知道我必须要在硬件上学习什么才能编写这样的控制台模拟器.

我问这个问题的原因是我一直在互联网上搜索关于模拟的书籍和来源,每当我遇到一个模拟器教程时,它总是喜欢"你需要对C的基本理解能够跟随本教程"当我尝试遵循它时,我不能,因为我不知道到底是怎么编程的.我对硬件一无所知.(我的父亲努力将他的显示器连接到他的电脑上可能更了解它)

所以我的问题是,我需要学习什么(微处理器,内存等？)并且有没有任何好的资源可以教我这些东西,而不必为了它或其他东西上大学(已经做软件工程) )？

如果这不是一个真正的问题,或者不够清楚,或者类似的话,我道歉.我对这个问题非常感兴趣.

Answer 1

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

我不会说你需要任何具体的知识.了解微处理器和内存管理的工作方式将对汇编程序知识有很大的帮助(因为你实际上是在为汇编程序代码编写解释器).假设您已经知道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/模拟它的行为):

• 模拟CPU解析并运行机器代码.
• 模拟输入组件(将键盘,鼠标或操纵杆输入等内容转换为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,例如在屏幕上显示某些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,盒式磁带,扩展芯片等.

作为一般建议,我会说忘记现在编写任何模拟器.而是通过尝试编写自己的字节码解释器来开始简单的事情.

例如,您可以使用简单的伪代码序列:

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

用伪汇编语言编写,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,但我保持了上面的顺序和换行符.请注意,我已经使用0x01了第一条指令而不是0x00.这只是为了方便,所以我可以使用0x00"NOOP/no operation"或作为终止符(如本例所示).现在只需删除换行符,你最终会得到自定义字节码.

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".它只有一个有限的指令集,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.但是,它应足以让您了解如何/如何做.请注意,在此示例中,我不分割数据存储器和指令存储器.这会增加现在不需要的复杂性.

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;
    }
}

一旦你理解了我在这里做了什么,我很确定你应该更容易理解其他来源.哦,这是一个有趣的事实:如果你是出于教育目的而不仅仅是为了编写一个高效的模拟器,你可以开始使用Java.它将不那么优化和慢,但你基本上可以做同样的事情,甚至可能至少在你的路上移除障碍.

快速说明:在上面的示例中,您可以让第二个线程不断地registers[]在屏幕上写入内容.这样您就可以基本上模拟一些视频硬件(例如电视屏幕或LED).

如果您正在寻找更多可供阅读的资源,我会尝试使用一些简单的处理器并开始学习汇编程序代码.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.