(s)chip8 Emulator

CHIP-8 是一种解释型编程语言，由 Joseph Weisbecker 开发。它最初用于 COSMAC VIP 和 Telmac 1800 8 位微型计算机在 70 年代中期。CHIP-8 程序在一个 CHIP-8 虚拟机上运行。它的问世是为了让电子游戏更容易为这些电脑编程。CHIP-8 的简单性，以及它悠久的历史和流行程度，确保了 CHIP-8 模拟器和程序直到今天仍在生产。

本项目的目标：

• 了解模拟器的编写，实现了一个 Chip8 模拟器（同时兼容 Spuer Chip8 的指令）
• 分别用 TypeScript 和 Rust 实现了一遍，用熟悉的 TypeScript 先学会 Chip8 的实现，再用 Rust 练练手
• 通过 Rust 编译 WebAssembly，学习 WebAssembly 的使用

资料：

• CHIP-8 - wiki
• https://github.com/benc-uk/chip8
• 用 JavaScript 编写 Chip-8 模拟器
• 用 Rust 实现一个 CHIP-8 模拟器
• Chip8 in python3
• http://devernay.free.fr/hacks/chip8/
• (S)Chip8 指令集
• https://github.com/craigthomas/Chip8Python/

内存

+---------------+= 0x000 (0) Start of Chip-8 RAM
| 0x000 to 0x1FF|
| Reserved for  |
|  interpreter  |
+---------------+= 0x200 (512) Start of most Chip-8 programs
|               |
|               |
|               |
+- - - - - - - -+= 0x600 (1536) Start of ETI 660 Chip-8 programs
|               |
|               |
|               |
|               |
|               |
| 0x200 to 0xFFF|
|     Chip-8    |
| Program / Data|
|     Space     |
|               |
|               |
|               |
+---------------+= 0xFFF (4095) End of Chip-8 RAM

Chip8 的内存是 4-KB 的大小。每一个内存单元大小为 8-bit，即 1-byte。编号从 0x0000 开始，最后一个是 0x0FFF，从上往下，编号依次变大。一共可以分为 4096(4 * 1024) 个内存单元。内存的地址大小可以使用 12-bit 大小。 地址的描述通常使用三位的十六进制表示。即 0x200，0xFFF 等

0x000 ~ 0x1FF 范围的地址是 chip8 系统内存空间，模拟器用这部分内容存储 Font 数据。

CPU

Chip8 的 CPU 主要用寄存器(register)， 定时器(timer)，按键缓存(key_pressed_buf)，屏幕缓存(screen_buf)组成。

• 寄存器：
  • 通用寄存器：16 个 8-bit 的通用寄存器，记为 V0 ~ VF，其中 VF 用来表示 flag 标记。可以用一个 16 长度数组表示，数组的每一个元素是一个寄存器，每个元素的类型是 uint8
  • 程序计数器：一个 16-bit 的程序计数器，即 PC 寄存器。初始值为 0x200。Chip8 的内存是 4k，实际上 PC 的最大值是 12-bit。
  • 索引寄存器：一个 16-bit 的地址索引寄存器。
  • 栈顶寄存器：8-bit 的栈顶寄存器，指向当前栈顶。内存直接使用了具有栈特点的数据结构模拟，这个寄存器可以忽略。
• 计时器：两个 8-bit 的定时器，一个 delay timer, 一个 sound timer，都按照 60hz 的频率递减直到 0
• 按键缓存：使用一个大小 16 的列表作为按键缓存，映射了 Chip8 的按键，按下的键其值为 1，未按的键是 0
• 屏幕缓存：传统的 Chip8 使用内存的 0xF00 ~ 0xFFF 用作屏幕缓存。模拟则可以使用另外的数据来存储

Keyboard

chip8 的键盘、及布局如左图所示，程序模拟，将键盘（右图）的按键映射到 Chip8 的按键。

1 2 3 C        1 2 3 4
4 5 6 D   ->   Q W E R
7 8 9 E        A S D F
A 0 B F        Z X C V