206. Инструкции управления флагами

реализовать операции управления флагами.

Урок 206 из 356 · tests/chapter_01_cpu/test_206_instruction_flag_controls.py

Зачем нужен этот шаг

На этом шаге добавьте символы `clc, sec, cli, sei, cld, sed и clv в emulator/cpu/instructions.py. Каждая из них делегирует изменение одного бита состояния существующему API cpu.flags`, включая помощники для Decimal из шага 205.

Предлагаемая реализация

def clc(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_carry_flag(False)
def sec(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_carry_flag(True)
def cli(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_interrupt_disable_flag(False)
def sei(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_interrupt_disable_flag(True)
def cld(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_decimal_flag(False)
def sed(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_decimal_flag(True)
def clv(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_overflow_flag(False)

Инвариант: каждая функция изменяет ровно свой именованный бит и сохраняет все остальные флаги, регистры, S, PC и память. CLI сбрасывает маску запрета прерываний; она не сбрасывает событие прерывания. Ещё одно распространённое заблуждение — считать CLV или любую операцию сброса полным обнулением регистра состояния.

Предварительное условие: шаг 205 добавил помощники для Decimal. Вне рамок: импорты и отображения в `emulator/cpu/opcodes.py` относятся к шагу 207.

Запустить этот урок

uv run pytest tests/chapter_01_cpu/test_206_instruction_flag_controls.py -v

Пример реализации

Предлагаемая реализация

def clc(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_carry_flag(False)
def sec(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_carry_flag(True)
def cli(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_interrupt_disable_flag(False)
def sei(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_interrupt_disable_flag(True)
def cld(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_decimal_flag(False)
def sed(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_decimal_flag(True)
def clv(cpu: CPU):
    cpu.flags.set_overflow_flag(False)

Показать код тестаtest_206_instruction_flag_controls.py

from emulator.cpu.instructions import clc, cld, cli, clv, sec, sed, sei
from tests.helpers import make_cpu


CARRY_FLAG = 1 << 0
ZERO_FLAG = 1 << 1
INTERRUPT_DISABLE_FLAG = 1 << 2
DECIMAL_FLAG = 1 << 3
OVERFLOW_FLAG = 1 << 6
NEGATIVE_FLAG = 1 << 7


def test_clc_clears_carry_flag_only():
    """Objective: CLC clears Carry and preserves other flags."""
    cpu = make_cpu()
    cpu.p = CARRY_FLAG | ZERO_FLAG | NEGATIVE_FLAG

    clc(cpu)

    assert cpu.flags.get_carry_flag() is False
    assert (cpu.p & ZERO_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & NEGATIVE_FLAG) != 0


def test_sec_sets_carry_flag_only():
    """Objective: SEC sets Carry and preserves other flags."""
    cpu = make_cpu()
    cpu.p = ZERO_FLAG | NEGATIVE_FLAG

    sec(cpu)

    assert cpu.flags.get_carry_flag() is True
    assert (cpu.p & ZERO_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & NEGATIVE_FLAG) != 0


def test_cli_clears_interrupt_disable_flag_only():
    """
    Objective:
    CLI clears the Interrupt Disable flag.

    Meaning:
    After CLI, maskable IRQ interrupts are allowed again.
    """
    cpu = make_cpu()
    cpu.p = INTERRUPT_DISABLE_FLAG | CARRY_FLAG | NEGATIVE_FLAG

    cli(cpu)

    assert cpu.flags.get_interrupt_disable_flag() is False
    assert (cpu.p & CARRY_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & NEGATIVE_FLAG) != 0


def test_sei_sets_interrupt_disable_flag_only():
    """
    Objective:
    SEI sets the Interrupt Disable flag.

    Meaning:
    After SEI, maskable IRQ interrupts are disabled.
    """
    cpu = make_cpu()
    cpu.p = CARRY_FLAG | NEGATIVE_FLAG

    sei(cpu)

    assert cpu.flags.get_interrupt_disable_flag() is True
    assert (cpu.p & CARRY_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & NEGATIVE_FLAG) != 0


def test_cld_clears_decimal_flag_only():
    """Objective: CLD clears Decimal and preserves other flags."""
    cpu = make_cpu()
    cpu.p = DECIMAL_FLAG | CARRY_FLAG | OVERFLOW_FLAG | NEGATIVE_FLAG

    cld(cpu)

    assert cpu.flags.get_decimal_flag() is False
    assert (cpu.p & CARRY_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & OVERFLOW_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & NEGATIVE_FLAG) != 0


def test_sed_sets_decimal_flag_only():
    """Objective: SED sets Decimal and preserves other flags."""
    cpu = make_cpu()
    cpu.p = CARRY_FLAG | OVERFLOW_FLAG | NEGATIVE_FLAG

    sed(cpu)

    assert cpu.flags.get_decimal_flag() is True
    assert (cpu.p & CARRY_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & OVERFLOW_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & NEGATIVE_FLAG) != 0


def test_clv_clears_overflow_flag_only():
    """Objective: CLV clears Overflow and preserves other flags."""
    cpu = make_cpu()
    cpu.p = OVERFLOW_FLAG | CARRY_FLAG | ZERO_FLAG | NEGATIVE_FLAG

    clv(cpu)

    assert cpu.flags.get_overflow_flag() is False
    assert (cpu.p & CARRY_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & ZERO_FLAG) != 0
    assert (cpu.p & NEGATIVE_FLAG) != 0


def test_flag_control_instructions_do_not_modify_registers_or_stack_pointer():
    """
    Objective:
    Flag-control instructions should only change status flags.

    They must not modify A, X, Y, S, or PC.
    """
    for instruction in (clc, sec, cli, sei, cld, sed, clv):
        cpu = make_cpu()
        cpu.a = 0x11
        cpu.x = 0x22
        cpu.y = 0x33
        cpu.s = 0xFD
        cpu.pc = 0x8000

        instruction(cpu)

        assert cpu.a == 0x11
        assert cpu.x == 0x22
        assert cpu.y == 0x33
        assert cpu.s == 0xFD
        assert cpu.pc == 0x8000

Тестовые функции (8)

test_clc_clears_carry_flag_only
test_sec_sets_carry_flag_only
test_cli_clears_interrupt_disable_flag_only
test_sei_sets_interrupt_disable_flag_only
test_cld_clears_decimal_flag_only
test_sed_sets_decimal_flag_only
test_clv_clears_overflow_flag_only
test_flag_control_instructions_do_not_modify_registers_or_stack_pointer