192. Rti, неявная адресация

зарегистрировать RTI с неявной адресацией.

Урок 192 из 356 · tests/chapter_01_cpu/test_192_RTI_implied.py

Предварительное условие: шаг 191 добавил `rti. На этом шаге измените только emulator/cpu/opcodes.py, импортировав этот символ и зарегистрировав опкод $40 в OPCODE_TABLE`.

Зачем нужен этот шаг

RTI — это однобайтовая инструкция с неявной адресацией. `CPU.step()` уже извлёк $40, а все оставшиеся входные данные берутся из стека, поэтому диспетчеризация должна быть подключена напрямую к операции без чтения операнда.

Предлагаемая реализация

from emulator.cpu.instructions import rti

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

Инварианты: сохраните все существующие записи опкодов; сопоставьте ровно целое число $40 с тем же объектом функции `rti; не добавляйте чтение операнда или обёртку; позвольте rti(cpu)` определять PC из стека, а не из последовательного выполнения.

Заблуждение: неявная адресация не означает, что байт после $40 является операндом. Его чтение привело бы к потреблению следующей инструкции до того, как RTI восстановит PC.

Вне рамок: алгоритм работы со стеком для RTI — это шаг 191. PHA и остальные инструкции работы со стеком начинаются с шага 193. Вход в NMI — это более позднее поведение, и его не следует предвосхищать здесь.

Запустить этот урок

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

Пример реализации

Предлагаемая реализация

from emulator.cpu.instructions import rti

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

Показать код тестаtest_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

Тестовые функции (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