009. Paso de la CPU

Ejecutar el primer opcode: LDA inmediato ($A9).

Lección 9 de 356 · tests/chapter_01_cpu/test_009_cpu_step.py

Archivo a actualizar

emulator/cpu/cpu.py

Ubicación

CPU.step

Referencia

https://www.nesdev.org/wiki/Instruction_reference#LDA

Por qué existe este paso

CPU.step introduce el bucle mínimo de captura-decodificación-ejecución. El LDA inmediato lee el byte que sigue directamente al opcode $A9 y lo almacena en el acumulador A.

Implementación de ejemplo completa

class CPU:
    # Keep the state, fetch, and reset behavior from earlier tests.

    def step(self) -> None:
        opcode = self.fetch_byte()

        if opcode == 0xA9:
            self.a = self.fetch_byte()
            return

        raise NotImplementedError(
            f"Opcode {opcode:02X} not implemented"
        )

Cronología de ejecución

PC=$8000 -> fetch $A9 -> PC=$8001
PC=$8001 -> fetch operand $42 -> PC=$8002 -> A=$42

Invariantes importantes

un paso ejecuta exactamente una instrucción
un opcode desconocido falla de forma visible
el LDA inmediato consume dos bytes en total

Error común

El operando $42 es un valor, no una dirección. El modo inmediato no realiza otra búsqueda en el bus usando $0042.

Fuera de alcance

actualización de las banderas Zero y Negative, introducida en el Test 010
otros modos de direccionamiento de LDA
tablas de opcodes y conteos de ciclos

Ejecutar esta lección

uv run pytest tests/chapter_01_cpu/test_009_cpu_step.py -v

Implementación de ejemplo

Implementación de ejemplo completa

class CPU:
    # Keep the state, fetch, and reset behavior from earlier tests.

    def step(self) -> None:
        opcode = self.fetch_byte()

        if opcode == 0xA9:
            self.a = self.fetch_byte()
            return

        raise NotImplementedError(
            f"Opcode {opcode:02X} not implemented"
        )

Ver código del testtest_009_cpu_step.py

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


def test_lda_inmediate_without_flags():
    """This is yout first opcode resoultion.
    You should define a step function inside CPU
    cpu.step() and implement opcode LDA 0xA9
    It should: 
        - Fetch opcode [fetch_byte]
        - Decode opcode [if opcode == 0xA9 ... then ... return]
        - raise NotImplementedError if Opcode Not Implemented
    
    Baby steps:
    
    def step(self) -> None:
        opcode = self.fetch_byte()

        if opcode == 0xA9
            self.a = self.fetch_byte()
            return
        raise NotImplementedError(f"Opcode {opcode:02X} not implemented")

    LDA Reference:
    https://www.nesdev.org/wiki/Instruction_reference#LDA
    """
    
    # Current flow CPU Status: Reset -> Fetch -> Decode
    rom = FakeROM()
    
    # Reset Vector
    rom.write(0x7FFC, 0x00)
    rom.write(0x7FFD, 0x80)

    # LDA #$42
    rom.write(0x0000, 0xA9)
    rom.write(0x0001, 0x42)

    bus = CpuBus(program_rom=rom)
    cpu = CPU(bus)

    cpu.reset()
    cpu.step() # LDA should fetch_byte and put it on register A

    assert cpu.a == 0x42

def test_lda_flags():
    """Now it's time configure LDA flags
    If result == 0 -> Flag Zero is set 
    If result is negative -> Flag N is set 

    7  bit  0
    ---- ----
    NV1B DIZC
    |||| ||||
    |||| |||+- Carry
    |||| ||+-- Zero
    |||| |+--- Interrupt Disable
    |||| +---- Decimal
    |||+------ (No CPU effect; see: the B flag)
    ||+------- (No CPU effect; always pushed as 1)
    |+-------- Overflow
    +--------- Negative
    """
    rom = FakeROM()
    
    rom.write(0x7FFC, 0x00)
    rom.write(0x7FFD, 0x80)

    rom.write(0x0000, 0xA9)
    rom.write(0x0001, 0x42)

    bus = CpuBus(program_rom=rom)
    cpu = CPU(bus)

    cpu.reset()
    cpu.step() 

    assert cpu.a == 0x42

Funciones de test (2)

test_lda_inmediate_without_flags
test_lda_flags