1披坏、系統(tǒng)簡介
任天堂主機由6502處理器和一個特制的圖形處理器組成。CPU是6502脚乡，而不是傳言中的65C02（CMOS）替劈。PPU的顯存是和CPU的內(nèi)存是分離的寄雀，可以通過對特殊端口的讀/寫來操作≡上祝卡帶可能包含的內(nèi)容有位于處理器地址FFFF的ROM盒犹，和位于PPU地址
1FFF的 VROM。由于NES只有2K的RAM眨业，因此變量的可用的變量空間只有從
07FF共8個頁面急膀。在開機之后RAM和VRAM中的內(nèi)容是0，但是注意：復(fù)位并不改變其中的內(nèi)容龄捡。在更小的卡帶卓嫂，比如只有16KB的ROM，它占有
FFFF聘殖，而
BFFF的空間是不用的晨雳。那些大于32KB的卡帶行瑞，它被特殊的電路分頁到一定的地址空間。一些卡帶在
7FFF有SRAM餐禁，那是電池存儲的位置血久。卡帶VROM被用來做圖案表（例如 Tile 表, 角色發(fā)生器等等)帮非。通常的數(shù)量是8KB氧吐，包含兩個圖案表。大于8KB 的VROM被特殊的電路分頁到一定的地址空間喜鼓。內(nèi)部的VRAM在 PPU 內(nèi)存里定位于
3FFF，它用來存儲命名表（例如屏幕緩沖）衔肢。雖然PPU 支持4個命名表庄岖，但只能支持兩個的存放空間。另外的兩個是開始兩個的鏡像角骤。NES共有154條指令隅忿。
在本文本里，你將遇到如下形式的符號：“Dn" (5 位邦尊，3 位背桐，等等)。位是按從最低位(0 位)到最高位(7 位)蝉揍。所有的十六進制都在前面加上一個美圓符號(2002,$4026,等等）是在6502處理器匯編里常用的符號,二進制前面加上一個百分號%链峭。
2、縮寫表
| NES | 任天堂娛樂系統(tǒng) |
|---|---|
| Famicom | 任天堂家用計算機又沾，即FC |
| FDS | 任天堂磁碟機系統(tǒng) |
| CPU | 中央處理器弊仪，NES使用一個定制的6502（NMOS）芯片，有些型號為6527 |
| PPU | 圖像處理器杖刷，用來處理背景励饵，精靈和其他圖像特性，通常為6538 |
| APU | 聲音處理器滑燃，集合在CPU內(nèi)部役听，包含4個模擬通道和1個數(shù)字通道 |
| MMC | ROM和VROM的擴容控制，用來控制訪問超過6502限制的64K地址表窘，同樣典予，也可以擴容VROM |
| VRAM | 圖像RAM，PPU專用乐严，2K字節(jié) |
| VROM | 圖像ROM熙参，儲存圖像數(shù)據(jù)的地方，可以由MMC切換到VRAM里 |
| ROM | 程序ROM麦备，實際程序儲存的地方孽椰，擴容部分可以通過MMC切換到PRG－RAM里 |
| RAM | 程序RAM昭娩，和ROM同義，不同的是它是RAM |
| SPR－RAM | 精靈RAM黍匾，RAM中的256字節(jié)栏渺，專用于儲存精靈，它不屬于VRAM或ROM |
| SRAM | 電池RAM锐涯，卡帶上用來保存游戲記錄的EPROM－電擦寫ROM |
| DMC | 三角波調(diào)制通道磕诊，APU用來處理數(shù)字聲音的，也寫作PCM通道 |
| EX－RAM | 擴展VRAM纹腌，用在MMC5里霎终，可以擴展VRAM容量 |
3、中央處理器
NES定制的6502內(nèi)部特別加上了聲音處理單元升薯。NTSC制式的NES使用1.7897725MHz主頻莱褒，PAL制式使用1.773447MHz主頻。
CPU內(nèi)存映像：
| 開始地址 | 用途 | 結(jié)束地址 |
|---|---|---|
| $0000 | 2K字節(jié)RAM涎劈，做4次鏡象（即 |
$1FFF |
| $2000 | 寄存器 | $2007 |
| $2008 | 寄存器（ |
$3FFF |
| $4000 | 寄存器 | $401F |
| $4020 | 擴展ROM | $5FFF |
| $6000 | 卡帶的SRAM（需要有電池支持） | $7FFF |
| $8000 | 卡帶的下層ROM | $BFFF |
| $C000 | 卡帶的上層ROM | $FFFF |
中斷：
6502有3個中斷IRQ/BRK、NMI和RESET蛛枚，每個中斷都有一個16位的向量谅海，即指針，用來存放該中斷發(fā)生時中斷服務(wù)函數(shù)的地址蹦浦。中斷發(fā)生時CPU都會把狀態(tài)標志和返回地址壓棧扭吁，然后調(diào)用中斷服務(wù)程序。
IRQ/BRK中斷由一下兩種情況產(chǎn)生：一是軟件通過BRK指令產(chǎn)生盲镶，一是硬件通過IRQ引腳產(chǎn)生智末。
RESET在開機的時候觸發(fā)，這是ROM被裝入徒河，6502跳到RESET向量指向的地址沒有寄存器被修改系馆，沒有內(nèi)存被清空，這些都只在開機是發(fā)生顽照。
NMI指不可屏蔽中斷由蘑，它在VBlank即屏幕刷新時發(fā)生，持續(xù)時間根據(jù)系統(tǒng)（NTSC/PAL）不同而不同代兵。NTSC是每秒60次尼酿，而PAL是每秒50 次。6502的中斷延時是7個時鐘周期植影，也就是說裳擎，進入和離開中斷都需要7個時鐘周期。它產(chǎn)生于PPU的每一幀結(jié)束思币，NMI中斷可以由$2000的第7位的1/0控制允許/禁止鹿响。
大部分中斷應(yīng)該使用RTI指令返回羡微，但是有些游戲不用，例如《最終幻想1》惶我。它用一個很奇怪的方式：手工修改堆棧指針妈倔，然后執(zhí)行RTS指令。這種方法在技術(shù)上是可行的绸贡，但是應(yīng)該盡量避免盯蝴。
以上中斷在ROM內(nèi)有以下對應(yīng)的地址：
| 中斷地址 | 中斷 | 優(yōu)先權(quán) |
|---|---|---|
| $FFFA | NMI | 中 |
| $FFFC | RESET | 高 |
| $FFFE | IRQ/BRK | 低 |
特別說明：
NES的6502不支持10進制。雖然CLD和SED指令都正常工作听怕，但是ADC和SBC都不使用CPU狀態(tài)標志的“D”位捧挺。由于復(fù)位后“D”位的狀態(tài)是不確定的，所以游戲通常在程序開始時使用一個CLD指令尿瞭。
聲音寄存器映射到CPU內(nèi)部闽烙，所有波形發(fā)生的工作都在CPU內(nèi)部完成。
注意那兩個分開的16K ROM段筷厘，它們可能是連續(xù)的鸣峭，但是它們根據(jù)卡帶的大小扮演不同的角色宏所。有的卡帶只有一個16K ROM酥艳，那么它就同時被裝入$8000和$COOO。
所有游戲都將它們自己裝入$8000爬骤，使用32K RAM充石，但是它們都能夠通過內(nèi)存映射把多于一個16K ROM裝入$8000。VROM也是同樣的道理霞玄。
當BRK中斷發(fā)生的時候骤铃，CPU把狀態(tài)標志壓入堆棧，同時設(shè)置“B”標志坷剧。而IRQ中斷發(fā)生時惰爬，CPU把狀態(tài)標志壓入堆棧，同時清除“B”標志惫企。這是因為6502使用同一個向量來處理兩種中斷撕瞧，用“B”標志來區(qū)分它們。你可以用以下程序來區(qū)別兩種中斷：
C134: PLA ; 拷貝CPU狀態(tài)標志到A
C135: PHA ; 把狀態(tài)標志還回給堆棧
C136: AND #$10 ; 檢查“B”標志
C138: BNE is_BRK_opcode; 如果設(shè)置了狞尔，就是軟件中斷(BRK)
在NMI里指向BRK會導(dǎo)致已經(jīng)被壓棧的“B”標志被設(shè)置丛版。
6502的$6C指令（間接絕對跳轉(zhuǎn)）有一個BUG，當?shù)臀蛔止?jié)是$FF時CPU將不能正確計算有效地址偏序。例如：
C100: 4F
C1FF: 00
C200: 23
..
D000: 6C FF C1 - JMP ($C1FF)
本來它是應(yīng)該跳到$2300的页畦，但是在計算高位字節(jié)的時候，在頁面邊界處地址是不能再增加的研儒，所以實際將跳轉(zhuǎn)到$4F00豫缨。
需要注意的是独令，頁面越界不會在變址間接尋址模式發(fā)生。由于0頁面的限制州胳，由于0頁面的限制记焊，所有變址間接尋址的讀寫都應(yīng)該在計算有效地址之后和#$FF進行邏輯與操作。例如：
C000: LDX #3 ; 從 $0002+$0003 讀變址地址栓撞，
C002: LDA ($FF,X) ; 不是 $0102+$0103.
4遍膜、圖形處理器
PPU時序：
| - | NTSC制式 | PAL制式 |
|---|---|---|
| 基頻（Base clock） | 21477270.0Hz | 21281364.0Hz |
| CPU主頻（Cpu clock） | 1789772.5Hz | 1773447.0Hz |
| 總掃描線數(shù)（Total scanlines） | 262 | 312 |
| 掃描線總周期（Scanline total cycles） | 1364(15.75KHz) | 1362(15.625KHz) |
| 水平掃描周期（H-Draw cycles） | 1024 | 1024 |
| 水平空白周期（H-Blank cycles） | 340 | 338 |
| 結(jié)束周期（End cycles） | 4 | 2 |
| 幀周期（Frame cycles） | 1364*262 | 1362*312 |
| 幀IRQ周期（FrameIRQ cycles） | 29830 | 35469 |
| 幀率（Frame rate） | 60(59.94Hz) | 50Hz |
| 幀時間（Frame period） | 1000.0/60.0(ms) | 1000.0/50.0(ms) |
鏡像是指通過硬件映射特殊的內(nèi)存地址或范圍的一個過程。
PPU內(nèi)存映像：
| 開始地址 | 用途 | 結(jié)束地址 |
|---|---|---|
| $0000 | 圖案表0（256x2x8瓤湘，可能是VROM） | $0FFF |
| $1000 | 圖案表1（256x2x8瓢颅，可能是VROM） | $1FFF |
| $2000 | 命名表0（32x30塊）（鏡像，見命名表鏡像） | $23BF |
| $23C0 | 屬性表0（鏡像弛说，見命名表鏡像） | $23FF |
| $2400 | 命名表1（32x30塊）（鏡像挽懦，見命名表鏡像） | $27BF |
| $27C0 | 屬性表1（鏡像，見命名表鏡像） | $27FF |
| $2800 | 命名表2（32x30塊）（鏡像木人，見命名表鏡像） | $2BBF |
| $2BC0 | 屬性表2（鏡像信柿，見命名表鏡像） | $2BFF |
| $2C00 | 命名表3（32x30塊）（鏡像，見命名表鏡像） | $2FBF |
| $2FC0 | 屬性表3（鏡像醒第，見命名表鏡像） | $2FFF |
| $3000 |
|
$3EFF |
| $3F00 | 背景調(diào)色板#1 | $3F0F |
| $3F10 | 精靈調(diào)色板#1 | $3F1F |
| $3F20 | 鏡像渔嚷，（見調(diào)色板鏡像） | $3FFF |
| $4000 |
|
$7FFF |
命名表：
NES 的圖像通過Tile矩陣來顯示，這個網(wǎng)格就叫命名表稠曼。一個命名表和字符模式下的屏幕緩沖比較相象形病，它包含字符的代碼，也就是30列的32Byte長度霞幅。每個Tile有8x8個象素漠吻，每個命名表有32x30個Tile，也就是256x240象素司恳。PPU支持4個命名表途乃，他們在$2000,$2400,$2800,$2C00。在NTSC制式下扔傅，上面和下面的8象素通常不顯示出來耍共，只有256x224象素；在PAL制式下铅鲤，屏幕有256x240象素划提。
需要說的是，雖然PPU支持4個命名表邢享，任天堂主機只支持2個命名表鹏往。另外兩個被做了鏡像。命名表保存了Tile的編號，而Tile存在圖案表里伊履。計算命名表里Tile號對應(yīng)的實際地址的公式是：
（Tile號×16）＋由$2000端口指定的圖案表地址
命名表鏡像：
NES只有2048字節(jié)（$800）的VRAM給命名表使用韩容，但是如前表所示，NES有能力尋址到4個命名表唐瀑。缺省情況下群凶，NES卡帶都帶有水平和垂直鏡像，允許你改變命名表指向PPU的VRAM位置哄辣。這種方式同時影響兩個命名表请梢，你不能單獨改變其中的一個。每個卡帶都控制著PPU地址線的A10 和A11力穗。它可能將他們設(shè)置成以下4種可能的方式的1種毅弧。下面這個圖表有助于理解NES里的各種鏡像，指向PPU VRAM中命名表的12位地址相當于“$2xxxx”：
| 名字 | 命名 表#0 | 命名 表#1 | 命名 表#2 | 命名 表#3 | 說明 | 地址線A11 | 地址線A10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 水平 | $000 | $000 | $400 | $400 | 1 | 0 | |
| 垂直 | $000 | $800 | $000 | $800 | 0 | 1 | |
| 4屏幕鏡像 | $000 | $400 | $800 | $C00 | 卡帶里有2K VRAM当窗，4個命名表物理上獨立的 | 1 | 1 |
| 單屏幕 | $X00 | $X00 | $X00 | $X00 | 所有的命名表指相同的VRAM區(qū)域,X=0够坐、4、8崖面、C | 0 | 0 |
| VROM鏡像 | Mapper 68#游戲映射VROM到PPU VRAM的命名表元咙，這使得命名表是基于VROM的，你不能寫它但卻可以通過mapper自己來控制是否使用這種特性 |
