自己动手写CPU（MOS6502）模拟器（3）-- 内存和栈

Memory接口

我们都已经知道，程序必须加载到内存中才能被CPU执行。内存按照读写方式大致可以分为两种：ROM是只读的，RAM可以读也可以写。不过在真正的计算机中，CPU并不关心自己读写的是RAM还是ROM，因为CPU是通过总线（BUS）和内存间接沟通的。正是因为这样，6502只需要知道自己能够通过一个16比特的地址总线读写64K大小的内存就够了。至于这些内存到底是RAM还是ROM，是嵌在游戏机内部还是游戏卡上，都不重要。下面是Memory接口的代码：

public interface Memory {
    
    // Read one byte.
    public short read(int address);
    
    // Write one byte.
    public void write(int address, short value);
    
}

6502是8比特CPU，也就是说，每一条指令只能够操作一个8比特整数，所以用一个byte[]就可以模拟内存了。但是考虑到大部分时候6502操作的都是无符号整数，而Java语言的byte表示的则是有符号整数，用byte会带来诸多不便，所以就使用了short来表示无符号8比特整数。

MOS6502

下面是6502模拟器的部分代码，emulate()方法执行一条指令，暂时还没实现，其他细节稍后介绍：

public class MOS6502 {
    
    private final Registers registers = new Registers();
    private final Flags flags = new Flags();
    private Memory memory;

    public Registers getRegisters() {
        return registers;
    }

    public Flags getFlags() {
        return flags;
    }

    public Memory getMemory() {
        return memory;
    }

    public void setMemory(Memory memory) {
        this.memory = memory;
    }
    
    // Execute one instruction.
    public void emulate() {
        // TODO
    }
    
}

内存读写

为了方便起见，MOS6502实现了一对儿内存读写方法，这样可以省去每次内存读写操作前的getMemory()方法调用：

public class MOS6502 {
    ...
    // Read one byte from memory
    public short read(int address) {
        return memory.read(address);
    }

    // Write one byte into memory
    public void write(int address, short value) {
        memory.write(address, value);
    }
    ...
 }

栈操作

前面的文章提到过，6502可以操作一个256字节大小的栈，这个栈位于内存的$0100到$01FF之间。下面是push()和pull()方法的实现：

public class MOS6502 {
    ...
    // Push one byte into stack
    public void push(int value) {
        int oldSp = registers.getSP();
        write(oldSp, (short) value);
        
        int newSp = oldSp - 1;
        registers.setSP(newSp);
    }

    // Pull one byte from stack
    public short pull() {
        int newSp = registers.getSP() + 1;
        registers.setSP(newSp);
        return read(newSp);
    }
    ...
}