架构
软硬件交互的简化架构如下所示：
从上到下：
- 应用程序正在运行业务逻辑并通过操作系统与硬件交互。
- 操作系统使用机器语言与硬件通信。
- 在硬件级别上，每个设备都可以看作是一组存储元件、处理单元或两者兼而有之。从这个角度来看，NES 手柄无非是一个由 8 个 1 位项组成的数组，每个项代表一个按钮的按下/释放状态
- 我们对 ALU 和内存元素下面的层不太感兴趣。在硬件层面上，这一切都归结为逻辑门及其安排。
如果你想深入了解计算机是如何组成的，从布尔逻辑的基本原理开始，我强烈推荐这本书：“计算系统组成。从第一原理构建现代计算机”，作者是 Noam Nisan，Shimon Schocken。
幸运的是，NES 没有操作系统。这意味着应用层 (Gamezzz) 直接使用机器语言与硬件进行通信。
这种分层架构的简化版本如下所示：
如您所见，机器语言是我们的模拟器和我们的 NES 游戏之间的接口。
在即将到来的模拟器中，我们需要实现 NES 计算机体系结构、算术逻辑单元和内存。通过使用高级语言，我们无需担心模拟布尔算术和时序逻辑。相反，我们应该依赖现有的 Rust 特性和语言结构。
NES平台主要组件
NES主要硬件组件的显着简化架构：
- 中央处理器 ( CPU ) - NES 的 2A03 是6502 芯片的修改版本。与任何 CPU 一样，该模块的目标是执行主程序指令。
- 图片处理单元 ( PPU ) - 基于制造 CPU 的同一家公司 Ricoh 制造的 2C02 芯片。该模块的主要目标是在电视屏幕上绘制游戏的当前状态。
- CPU 和 PPU 都可以访问它们的 2 KiB（2048 字节）随机存取存储器 ( RAM )组
- 音频处理单元 ( APU ) - 该模块是 2A03 芯片的一部分，负责生成特定的基于五通道的声音，这使得 NES 的芯片音乐很有辨识度。
- 卡带 - 是平台的重要组成部分，因为控制台没有操作系统。每个卡带至少带有两个大型 ROM 芯片——字符 ROM (CHR ROM) 和程序 ROM (PRG ROM)。前者存储游戏的视频图形数据，后者存储 CPU 指令——游戏的代码。（实际上，当卡带插入插槽时，CHR Rom 直接连接到 PPU，而 PRG Rom 直接连接到 CPU）更高版本的卡带带有额外的硬件（ROM 和 RAM），可通过所谓的映射器访问。这就解释了为什么尽管在相同的控制台硬件上运行，后来的游戏却提供了明显更好的游戏玩法和视觉效果。
- 游戏手柄 - 有一个明确的目标，即读取游戏玩家的输入并使其可用于游戏逻辑。正如我们稍后将看到的，8 位平台的游戏手柄只有八个按钮这一事实并非巧合。
有趣的是CPU、PPU和APU是相互独立的。这一事实使 NES 成为一个分布式系统，其中单独的组件必须协调才能产生无缝的游戏体验。
我们可以使用主要 NES 组件的模式作为我们模拟器的实现计划。
我们必须构建所有这些模块的模拟。目标是尽快有一些可玩的东西。使用迭代方法，我们将逐步添加功能以实现此目标。
粗略估计每个组件所需的工作量，PPU 将是最难的，而 BUS 是最简单的。
编写一个完美的模拟器是一个永无止境的追求。但是这个任务有一个开始，我们将从模拟 CPU 开始。
