190. Brk implícito

conectar el opcode BRK implícito $00.

Lección 190 de 356 · tests/chapter_01_cpu/test_190_BRK_implied.py

Requisito previo: el paso 189 completó `brk con el comportamiento requerido sobre los bits de estado. En este paso, añade esta importación y este mapeo directo en emulator/cpu/opcodes.py`:

from emulator.cpu.instructions import brk

OPCODE_TABLE = {
    # existing entries...
    0x00: brk,
}

Opcode

0x00 -> BRK

Objetivo

añadir el opcode 0x00 a OPCODE_TABLE.

Guía para el estudiante

BRK normalmente se clasifica como una instrucción implícita, pero tiene una longitud especial:

opcode byte:       $00
padding byte:      one ignored byte after $00
total length:      2 bytes

Esto NO significa que existan dos entradas de opcode para BRK.

Solo hay un opcode oficial

0x00

El byte que sigue a BRK puede tener cualquier valor. La CPU lo omite y apila la dirección de retorno tras ese byte.

Ejemplo

$8000: 00    BRK opcode
$8001: AB    padding/signature byte, ignored by BRK
$8002: EA    next real instruction

Después de que CPU.step() ejecute BRK, la dirección de retorno apilada debería ser $8002.

Por qué existe este paso

`CPU.step obtiene $00 y avanza PC una vez; el despacho directo a brk` tiene en cuenta el byte de relleno implícito y realiza todo el trabajo de pila/vector. Invariantes: hay una única entrada en la tabla y ninguna obtención de modo de direccionamiento; el contenido del relleno no afecta a A ni al destino; el estado de BRK del paso 189 y las reglas de pila permanecen sin cambios. Concepto erróneo: la longitud arquitectónica de dos bytes de BRK no implica un opcode de dos bytes ni un envoltorio de decodificación de operando.

Fuera de alcance: RTI/$40 son los pasos 191-192. El despacho de interrupciones por hardware, NMI, los ayudantes de pila compartidos, y las futuras API de opcodes no forman parte de esta transición.

Ejecutar esta lección

uv run pytest tests/chapter_01_cpu/test_190_BRK_implied.py -v

Implementación de ejemplo

from emulator.cpu.instructions import brk

OPCODE_TABLE = {
    # existing entries...
    0x00: brk,
}

Ver código del testtest_190_BRK_implied.py

import inspect

from emulator.bus.cpu_bus import CpuBus
from emulator.cpu import opcodes
from emulator.cpu.cpu import CPU
from emulator.cpu.instructions import brk
from emulator.memory.fake_rom import FakeROM


INTERRUPT_DISABLE_FLAG = 1 << 2
BREAK_FLAG = 1 << 4
ONE_FLAG = 1 << 5
STACK_BASE = 0x0100


def make_cpu_with_rom():
    rom = FakeROM()
    rom.write(0x7FFC, 0x00)
    rom.write(0x7FFD, 0x80)
    rom.write(0x7FFE, 0x00)
    rom.write(0x7FFF, 0x90)
    bus = CpuBus(program_rom=rom)
    return CPU(bus), bus, rom


def test_brk_implied_is_in_opcode_table():
    """Objective: opcode 0x00 is the official BRK opcode."""
    assert opcodes.OPCODE_TABLE[0x00] is brk


def test_brk_instruction_signature_takes_only_cpu():
    """Objective: BRK dispatch does not need an addressing-mode argument."""
    assert list(inspect.signature(brk).parameters) == ["cpu"]


def test_opcode_00_brk_loads_pc_from_irq_brk_vector():
    """Objective: executing opcode 0x00 jumps to the vector stored at $FFFE/$FFFF."""
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x00)
    rom.write(0x0001, 0xAB)

    cpu.reset()
    cpu.p = 0x00
    cpu.step()

    assert cpu.pc == 0x9000


def test_opcode_00_brk_pushes_address_after_padding_byte():
    """
    Objective:
    BRK is treated as 2 bytes.

    Timeline:
        Before step: PC = $8000
        CPU.step fetches $00, so PC becomes $8001
        brk(cpu) skips padding byte and pushes $8002

    The padding byte can be $AB, $00, $FF, or anything else.
    """
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x00)
    rom.write(0x0001, 0xAB)

    cpu.reset()
    cpu.p = 0x00
    cpu.step()

    assert bus.read(STACK_BASE | 0xFD) == 0x80
    assert bus.read(STACK_BASE | 0xFC) == 0x02


def test_opcode_00_brk_pushes_status_with_break_flag_set():
    """Objective: opcode BRK pushes P with Break and ONE bits set."""
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x00)
    rom.write(0x0001, 0xAB)

    cpu.reset()
    cpu.p = 0x00
    cpu.step()

    pushed_status = bus.read(STACK_BASE | 0xFB)
    assert (pushed_status & BREAK_FLAG) != 0
    assert (pushed_status & ONE_FLAG) != 0


def test_opcode_00_brk_sets_interrupt_disable_and_clears_cpu_break_state():
    """
    Objective:
    After BRK finishes, Interrupt Disable is set, but Break is not kept as a
    persistent CPU status bit in this emulator model.
    """
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x00)
    rom.write(0x0001, 0xAB)

    cpu.reset()
    cpu.p = 0x00
    cpu.step()

    assert (cpu.p & INTERRUPT_DISABLE_FLAG) != 0
    assert cpu.flags.get_interrupt_disable_flag() is True
    assert cpu.flags.get_break_flag() is False
    assert cpu.flags.get_one_flag() is False


def test_opcode_00_brk_padding_byte_is_ignored_not_executed():
    """
    Objective:
    The byte after BRK is skipped by BRK. It is not executed as the next opcode.

    If the padding byte is $A9, that might look like LDA Immediate, but BRK must
    ignore it and jump to the interrupt vector instead.
    """
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x00)
    rom.write(0x0001, 0xA9)
    rom.write(0x0002, 0x42)

    cpu.reset()
    cpu.a = 0x00
    cpu.p = 0x00
    cpu.step()

    assert cpu.pc == 0x9000
    assert cpu.a == 0x00
    assert bus.read(STACK_BASE | 0xFC) == 0x02

Funciones de test (7)

test_brk_implied_is_in_opcode_table
test_brk_instruction_signature_takes_only_cpu
test_opcode_00_brk_loads_pc_from_irq_brk_vector
test_opcode_00_brk_pushes_address_after_padding_byte
test_opcode_00_brk_pushes_status_with_break_flag_set
test_opcode_00_brk_sets_interrupt_disable_and_clears_cpu_break_state
test_opcode_00_brk_padding_byte_is_ignored_not_executed