192. Rti implícito

registrar RTI implícito.

Lección 192 de 356 · tests/chapter_01_cpu/test_192_RTI_implied.py

Requisito previo: el paso 191 añadió `rti. En este paso, modifica únicamente emulator/cpu/opcodes.py importando ese símbolo y registrando el opcode $40 en OPCODE_TABLE`.

Por qué existe este paso

RTI es una instrucción implícita de un byte. `CPU.step()` ya ha leído $40, y todas las entradas restantes proceden de la pila, así que el despacho debe conectarse directamente con la operación sin consumir un operando.

Implementación sugerida

from emulator.cpu.instructions import rti

OPCODE_TABLE = {
    # existing entries
    0x40: rti,
}

Invariantes: conserva todas las entradas de opcode existentes; asigna exactamente el entero $40 al mismo objeto de función `rti; no añadas lectura de operando ni envoltorio; deja que rti(cpu)` determine el PC a partir de la pila en lugar de la ejecución secuencial.

Concepto erróneo: implícito no significa que el byte siguiente a $40 sea un operando. Leerlo consumiría la siguiente instrucción antes de que RTI restaure el PC.

Fuera de alcance: el algoritmo de pila de RTI es el paso 191. PHA y el resto de instrucciones de pila empiezan en el paso 193. La entrada de NMI es un comportamiento posterior y no debe anticiparse aquí.

Ejecutar esta lección

uv run pytest tests/chapter_01_cpu/test_192_RTI_implied.py -v

Implementación de ejemplo

Implementación sugerida

from emulator.cpu.instructions import rti

OPCODE_TABLE = {
    # existing entries
    0x40: rti,
}

Ver código del testtest_192_RTI_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 rti
from emulator.memory.fake_rom import FakeROM


CARRY_FLAG = 1 << 0
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)
    bus = CpuBus(program_rom=rom)
    return CPU(bus), bus, rom


def test_rti_implied_is_in_opcode_table():
    """Objective: opcode 0x40 is the official RTI opcode."""
    assert opcodes.OPCODE_TABLE[0x40] is rti


def test_rti_instruction_signature_takes_only_cpu():
    """Objective: RTI is implied, so rti(cpu) does not need an operand argument."""
    assert list(inspect.signature(rti).parameters) == ["cpu"]


def test_opcode_40_rti_restores_pc_and_status_from_stack():
    """Objective: executing opcode 0x40 restores status and PC from the stack."""
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x40)

    cpu.reset()
    cpu.s = 0xFA
    bus.write(STACK_BASE | 0xFB, CARRY_FLAG)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFC, 0x34)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFD, 0x12)

    cpu.step()

    assert cpu.p == CARRY_FLAG
    assert cpu.pc == 0x1234
    assert cpu.s == 0xFD


def test_opcode_40_rti_does_not_add_one_to_pulled_pc():
    """
    Objective:
    RTI must not behave like RTS.

    If the stack contains PC $8002, RTI returns to $8002 exactly.
    """
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x40)

    cpu.reset()
    cpu.s = 0xFA
    bus.write(STACK_BASE | 0xFB, 0x00)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFC, 0x02)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFD, 0x80)

    cpu.step()

    assert cpu.pc == 0x8002


def test_opcode_40_rti_does_not_fetch_operand_bytes():
    """
    Objective:
    RTI is one byte long. The byte after RTI must not be consumed as an operand.

    The return address comes only from the stack, not from program bytes after
    opcode 0x40.
    """
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x40)
    rom.write(0x0001, 0x99)
    rom.write(0x0002, 0x88)

    cpu.reset()
    cpu.s = 0xFA
    bus.write(STACK_BASE | 0xFB, 0x00)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFC, 0xCD)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFD, 0xAB)

    cpu.step()

    assert cpu.pc == 0xABCD


def test_opcode_40_rti_clears_break_from_restored_cpu_status():
    """
    Objective:
    If the saved status byte has Break/ONE set, RTI does not keep those bits as
    persistent CPU status in this emulator model.
    """
    cpu, bus, rom = make_cpu_with_rom()
    rom.write(0x0000, 0x40)

    cpu.reset()
    cpu.s = 0xFA
    bus.write(STACK_BASE | 0xFB, BREAK_FLAG | ONE_FLAG | CARRY_FLAG)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFC, 0x34)
    bus.write(STACK_BASE | 0xFD, 0x12)

    cpu.step()

    assert cpu.pc == 0x1234
    assert cpu.p == CARRY_FLAG
    assert cpu.flags.get_break_flag() is False
    assert cpu.flags.get_one_flag() is False

Funciones de test (6)

test_rti_implied_is_in_opcode_table
test_rti_instruction_signature_takes_only_cpu
test_opcode_40_rti_restores_pc_and_status_from_stack
test_opcode_40_rti_does_not_add_one_to_pulled_pc
test_opcode_40_rti_does_not_fetch_operand_bytes
test_opcode_40_rti_clears_break_from_restored_cpu_status