Rustで創る MOS 6502 CPU その2
2024.07.23
どもです。
前回の「Rustで創る MOS 6502 CPU その1」の続きとなります。
今回は早速実装して行こうかと思うのですが、果たしてどこから手をつけていけばよいでしょうか。
最近、マイブームのGoogleの「NotebookLM」に聞いて見ることにしましょう。
MOS 6502 CPU に関する資料などを色々とまとめた後に質問。
以下が回答。
1.CPU の構造体の定義: まず、CPU のレジスタ（A, X, Y, PC, SP, ステータスフラグ）を保持する構造体を定義します。Rust の構造体と列挙型を用いることで、レジスタやステータスフラグを表現できます。
2.メモリの実装: 6502 は 65,536 バイトのメモリ空間を持つため、 [u8; 0x10000] のような配列で表現できます。メモリへの読み書きを行うメソッドも実装します。
3.命令の実装: 各命令を、CPU とメモリを受け取り、CPU の状態を変更する関数として実装します。 各命令の動作は、ソースに記載されている命令表を参照します。
例えば、LDA #$01 (Aレジスタに即値$01をロードする) は以下のように実装できます。
4.フェッチ・デコード・実行サイクルの実装: CPU はメモリから命令を読み込み (フェッチ)、命令を解釈し (デコード)、対応する関数を実行します (実行)。これらのサイクルをループ処理で実装します。
5.アドレッシングモードの実装: 6502 は、アブソリュート、ゼロページ、インデックストなど、多くのアドレッシングモードをサポートしています。各命令の実装時に、対応するアドレッシングモードの処理を追加します。
例えば、STA $10, X (Xレジスタの値をアドレスに加算してストア) は以下のように実装できます。
6.テスト: 各コンポーネント、命令、アドレッシングモードを個別にテストします。ソースに記載されているテストプログラムや、自分で作成したテストプログラムを使用して、エミュレータが正しく動作することを確認します。
これらの手順を順番に実装していくことで、Rust で 6502 CPU のエミュレータを作成することができます。
注意点:
●上記のコードは簡略化されており、エラー処理などは省略しています。
●エミュレータの開発には、CPU やアセンブリ言語に関する深い知識が必要です。ソースに記載されている情報以外にも、別途学習する必要があるかもしれません。
おぉ。業務でChatGPTを用いていますが、「NotebookLM」はその名の通り、自分のノートブックが作成でき、テキストや、PDF、URLなどを追加することによって自分好みのモデルに仕上げていくことができるので超便利。ネットサーフィンがてら気軽に作成できるのが本当嬉しいですね。
ということで、「NotebookLM」の言う通り、1.CPU の構造体の定義、2.メモリの実装と進めて行くことにします。
まずは、CPUの構造体を用意。
struct CPU {
a: u8, // A Register
x: u8, // X Register
y: u8, // Y Register
pc: u16, // Program Counter
sp: u8, // Stack Pointer
status: StatusRegister, // Status Register
}
CPU のレジスタ（A, X, Y, PC, SP, ステータスフラグ）を保持する構造体となります。
ステータスフラグの構造体も用意。
struct StatusRegister {
c: bool, // Carry Flag
z: bool, // Zero Flag
i: bool, // Interrupt Disable Flag
d: bool, // Decimal Mode Flag
b: bool, // Break Command Flag
v: bool, // Overflow Flag
n: bool, // Negative Flag
}
各フラグをもたせます。
更にメモリ領域の確保。
struct Memory {
data: [u8; 0x10000], // 65,536 bytes of memory
}
分ける必要ないかもですが、CPUの実装は大きくなるので、各構造体ごとに、cpu.rs、register.rs、memory.rsと各ファイルに分割しました。
これら用いて、CPUの命令を実装していきますが、
impl CPU {
fn new() -> Self {
CPU {
a: 0,
x: 0,
y: 0,
pc: 0,
sp: 0xFF, // Initial value of stack pointer is 0xFF
status: StatusRegister::new(),
}
}
fn execute(&mut self, opcode: u8, memory: &mut Memory) {
}
}
今回はこの辺にしておいて、次回へと。
ではではぁ。
