Emulieren Sie eine MOS 6502-CPU

Dies ist ein bisschen inspiriert von der Intel 8086-Herausforderung, die auch hier stattfindet, aber ich dachte, eine 6502-Herausforderung wäre auch interessant.

Die Herausforderung

Ich dachte, es würde Spaß machen, die Ergebnisse zu sehen. Dieser ist offensichtlich in Richtung der fortgeschritteneren Seite des Spektrums. Die Herausforderung besteht darin, einen eigenen 6502-CPU-Emulator zu schreiben. Dazu gehört natürlich das Verstehen des Befehlssatzes und des Codierungsformats. Ressourcen sind unten verlinkt. Der 6502 ist einer der am einfachsten zu emulierenden Prozessoren der realen Welt. Für diese Herausforderung brauchen Sie sich keine Gedanken über das Timing der Zyklen zu machen, wenn Sie nicht möchten - aber das ist immer ein Pluspunkt!

KOPIEREN SIE NICHT DEN CODE EINES ANDEREN !! Natürlich können Sie auch einen Blick auf andere Emulatoren werfen, um das zu verstehen, aber kein Kopieren und Einfügen! :)

Sobald Ihr Code funktioniert, können Sie jederzeit noch einen Schritt weiter gehen und ihn in einen Apple II-Emulator oder NES, C64, VIC-20 oder eines der anderen Milliarden alter 6502-basierter Systeme von damals verwandeln.

Testen Sie Ihren Emulator

Ich habe eine 6502-Testsuite kompiliert, deren Quellcode ich hier gefunden habe: http://code.google.com/p/hmc-6502/source/browse/trunk/emu/testvectors/AllSuiteA.asm

Meine kompilierte Version kann hier heruntergeladen werden: http://rubbermallet.org/AllSuiteA.zip

Laden Sie die 48-KB-Binärdatei für 4000 US-Dollar in den Speicher Ihres Emulators. Darunter verbleiben 16 KB Lese- / Schreib-RAM. Wenn der Test beendet ist, sollte der Wert in Adresse $ 0210 $ FF sein, wenn Ihre CPU bestanden hat. Sie werden wissen, dass der Test beendet ist, wenn der Programmzähler (PC) die Adresse $ 45C0 erreicht hat.

Weitere Tests sind auch hier verfügbar: http://visual6502.org/wiki/index.php?title=6502TestPrograms

Interaktiver damit umgehen

Sobald Ihre CPU funktioniert, werden Sie wahrscheinlich mehr Spaß haben, als auf die Testausgabe zu starren! Ich habe ein ROM-Image von Enhanced BASIC für den 6502 kompiliert. Es ist 16 KB groß, daher sollten Sie es in $ C000 Ihres emulierten Speicherplatzes laden, Ihren virtuellen 6502 zurücksetzen und mit der Ausführung beginnen.

Laden Sie diese ZIP-Datei herunter, die ehbasic.bin enthält: http://rubbermallet.org/ehbasic.zip

Die Art und Weise, wie EhBASIC mit Ein- und Ausgängen umgeht, ist sehr einfach. Wenn ein Zeichen in die Konsole geschrieben werden soll, wird das Byte in den Speicherort $ F001 geschrieben. Wenn Ihr Emulator sieht, dass der 6502 versucht, an diesen Speicherort zu schreiben, drucken Sie diesen Zeichenwert einfach mit einem printf ("% c", value) auf die Konsole . oder wie auch immer Sie möchten. (Diese Herausforderung ist natürlich nicht auf C beschränkt)

Wenn es nach einem Zeichen fragt, das von der Konsole eingegeben wird, ist es ziemlich ähnlich. Es liest weiter vom Speicherort $ F004, an dem der nächste ASCII-Zeichenwert von der Tastatur auf das Lesen wartet. Wenn keine weitere Eingabe zum Lesen vorhanden ist, sollte der Wert Null zurückgegeben werden.

EhBASIC fragt den Wert an dieser Stelle ab, bis er nicht mehr Null ist. Dadurch wird angezeigt, dass das Byte eine gültige Tastatureingabe ist. Aus diesem Grund sollte der Emulator dort Null zurückgeben, wenn keine Eingabe mehr zu lesen ist. EhBASIC dreht sich darauf bis zum nächsten gültigen Schlüssel, wenn nach einer Eingabe gesucht wird.

Wenn Sie diesen Wert nicht auf Null setzen, nachdem er den letzten Schlüsselwert gelesen hat, wird er wiederholt, als ob Sie die Taste gedrückt halten. Achten Sie also darauf, dass Sie dies korrekt tun!

Wenn Ihr Emulator ordnungsgemäß funktioniert, wird auf Ihrer Konsole Folgendes gedruckt, wenn das ROM-Image ausgeführt wird:

6502 EhBASIC [C]old/[W]arm ?

Drücken Sie C und anschließend die Eingabetaste. Folgendes sollte angezeigt werden:

Memory size ?

31999 Bytes free

Enhanced BASIC 2.22

Ready

Die freien Bytes mögen für Sie unterschiedlich sein, aber in meinem Emulator habe ich den beschreibbaren Speicherbereich auf eine Obergrenze von 32 KB begrenzt. Sie könnten wirklich bis zu dem Punkt gehen, an dem das ROM beginnt, dh bis zur 48-KB-Marke.

6502 CPU-Ressourcenverknüpfungen

Hier sind einige Ressourcen, die Ihnen genügend Informationen zum Arbeiten geben sollten:

http://www.obelisk.demon.co.uk/6502/instructions.html

http://www.e-tradition.net/bytes/6502/6502_instruction_set.html

http://www.llx.com/~nparker/a2/opcodes.html <- Dieser hat einige sehr interessante Informationen

http://en.wikipedia.org/wiki/MOS_Technology_6502

Wenn Sie Fragen haben oder weitere technische Informationen benötigen, können Sie mich gerne kontaktieren. Es gibt auch eine enorme Fülle anderer 6502-Informationen im Web. Google ist dein Freund!

Dachte, ich würde weitermachen und meine eigene Implementierung posten. Es ist VOLLSTÄNDIG ungolfed, aber es ist eine vollständige Implementierung.

• 668 Zeilen C. (ohne Leerzeilen oder Zeilen mit nur Kommentaren)
• Unterstützt (glaube ich) alle undokumentierten Anweisungen.
• Unterstützt BCD.
• Taktung der CPU. (einschließlich Anpassungen bei bestimmten Seitenumbrüchen)
• Kann Anweisungen entweder in einem Schritt oder durch Angabe der Anzahl der Teilstriche ausführen.
• Unterstützt das Verknüpfen einer externen Funktion, die aufgerufen wird, nachdem jede Anweisung ausgeführt wurde. Das lag daran, dass es ursprünglich für einen NES-Emulator war und ich dies für das Audio-Timing verwendete.

/ * Fake6502 CPU Emulator Core v1.1 ********************
 * (c) 2011-2013 Mike Chambers *
 *************************************************** *** /

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

// extern bereitgestellte Funktionen
extern uint8_t read6502 (uint16_t address);
extern void write6502 (uint16_t address, uint8_t value);

// 6502 definiert
#define UNDOCUMENTED // Wenn dies definiert ist, werden undokumentierte Opcodes behandelt.
                     // ansonsten werden sie einfach als NOPs behandelt.

// # definiere NES_CPU // wenn dies definiert ist, die binär codierte Dezimalzahl (BCD)
                     // Statusflag wird von ADC und SBC nicht beachtet. die 2A03
                     // CPU im Nintendo Entertainment System nicht
                     // BCD-Betrieb unterstützen.

#define FLAG_CARRY 0x01
#define FLAG_ZERO 0x02
#define FLAG_INTERRUPT 0x04
#define FLAG_DECIMAL 0x08
#define FLAG_BREAK 0x10
#define FLAG_CONSTANT 0x20
#define FLAG_OVERFLOW 0x40
#define FLAG_SIGN 0x80

#define BASE_STACK 0x100

#define saveaccum (n) a = (uint8_t) ((n) & 0x00FF)


// Flag-Modifikator-Makros
#define setcarry () status | = FLAG_CARRY
#define clearcarry () status & = (~ FLAG_CARRY)
#define setzero () status | = FLAG_ZERO
#define clearzero () status & = (~ FLAG_ZERO)
#define setinterrupt () status | = FLAG_INTERRUPT
#define clearinterrupt () status & = (~ FLAG_INTERRUPT)
#define setdecimal () status | = FLAG_DECIMAL
#define cleardecimal () status & = (~ FLAG_DECIMAL)
#define setoverflow () status | = FLAG_OVERFLOW
#define clearoverflow () status & = (~ FLAG_OVERFLOW)
#define setsign () status | = FLAG_SIGN
#define clearsign () status & = (~ FLAG_SIGN)


// Berechnungsmakros markieren
#define zerocalc (n) {\
    if ((n) & 0x00FF) clearzero (); \
        sonst setzero (); \
}

#define signcalc (n) {\
    if ((n) & 0x0080) setsign (); \
        sonst clearsign (); \
}

#define carrycalc (n) {\
    if ((n) & 0xFF00) setcarry (); \
        sonst clearcarry (); \
}

#define overflowcalc (n, m, o) {/ * n = Ergebnis, m = Akkumulator, o = Speicher * / \
    if (((n) ^ (uint16_t) (m)) & ((n) ^ (o)) & 0x0080) setoverflow (); \
        sonst clearoverflow (); \
}


// 6502 CPU-Register
uint16_t pc;
uint8_t sp, a, x, y, status = FLAG_CONSTANT;


// Hilfsvariablen
uint64_t Anweisungen = 0; // Verfolge alle ausgeführten Anweisungen
uint32_t clockticks6502 = 0, clockgoal6502 = 0;
uint16_t oldpc, ea, reladdr, value, result;
uint8_t opcode, oldstatus;

// Einige allgemeine Funktionen, die von verschiedenen anderen Funktionen verwendet werden
void push16 (uint16_t pushval) {
    write6502 (BASE_STACK + sp, (pushval >> 8) & 0xFF);
    write6502 (BASE_STACK + ((sp - 1) & 0xFF), pushval & 0xFF);
    sp - = 2;
}

void push8 (uint8_t pushval) {
    write6502 (BASE_STACK + sp--, pushval);
}

uint16_t pull16 () {
    uint16_t temp16;
    temp16 = read6502 (BASE_STACK + ((sp + 1) & 0xFF)) | ((uint16_t) read6502 (BASE_STACK + ((sp + 2) & 0xFF)) << 8);
    sp + = 2;
    return (temp16);
}

uint8_t pull8 () {
    return (read6502 (BASE_STACK + ++ sp));
}

nichtig reset6502 () {
    pc = (uint16_t) read6502 (0xFFFC) | ((uint16_t) read6502 (0xFFFD) << 8);
    a = 0;
    x = 0;
    y = 0;
    sp = 0xFD;
    status | = FLAG_CONSTANT;
}


statische Lücke (* addrtable [256]) ();
statische Lücke (* optable [256]) ();
uint8_t Penaltyop, Penaltyaddr;

// Adressierungsmodus Funktionen, berechnet effektive Adressen
statische Leere imp () {// impliziert
}

statische Leere acc () {// Akku
}

statisch void imm () {// sofort
    ea = pc ++;
}

statische Leere zp () {// Zero-Page
    ea = (uint16_t) read6502 ((uint16_t) pc ++);
}

statische Leere zpx () {// Zero-Page, X
    ea = ((uint16_t) read6502 ((uint16_t) pc ++) + (uint16_t) x) & 0xFF; // Zero-Page-Wraparound
}

statische Leere zpy () {// Nullseite, Y
    ea = ((uint16_t) read6502 ((uint16_t) pc ++) + (uint16_t) y) & 0xFF; // Zero-Page-Wraparound
}

statisch void rel () {// relativ für Verzweigungsoperationen (8-Bit-Sofortwert, vorzeichenerweitert)
    reladdr = (uint16_t) read6502 (pc ++);
    if (reladdr & 0x80) reladdr | = 0xFF00;
}

statische Lücke abso () {// absolut
    ea = (uint16_t) read6502 (pc) | ((uint16_t) read6502 (pc + 1) << 8);
    pc + = 2;
}

statische Lücke absx () {// absolut, X
    uint16_t startpage;
    ea = ((uint16_t) read6502 (pc) | ((uint16_t) read6502 (pc + 1) << 8));
    startpage = ea & 0xFF00;
    ea + = (uint16_t) x;

    if (startpage! = (ea & 0xFF00)) {// ein Zyklus für das Überqueren von Seiten bei einigen Opcodes
        Penaltyaddr = 1;
    }

    pc + = 2;
}

statische Lücke absy () {// absolut, Y
    uint16_t startpage;
    ea = ((uint16_t) read6502 (pc) | ((uint16_t) read6502 (pc + 1) << 8));
    startpage = ea & 0xFF00;
    ea + = (uint16_t) y;

    if (startpage! = (ea & 0xFF00)) {// ein Zyklus für das Überqueren von Seiten bei einigen Opcodes
        Penaltyaddr = 1;
    }

    pc + = 2;
}

statische Leere ind () {// indirekt
    uint16_t eahelp, eahelp2;
    eahelp = (uint16_t) read6502 (pc) | (uint16_t) ((uint16_t) read6502 (pc + 1) << 8);
    eahelp2 = (eahelp & 0xFF00) | ((eahelp + 1) & 0x00FF); // 6502 Seitengrenzen-Umlauffehler replizieren
    ea = (uint16_t) read6502 (eahelp) | ((uint16_t) read6502 (eahelp2) << 8);
    pc + = 2;
}

statische Lücke indx () {// (indirekt, X)
    uint16_t eahelp;
    eahelp = (uint16_t) (((uint16_t) read6502 (pc ++) + (uint16_t) x) & 0xFF); // Nullseitenumlauf für Tabellenzeiger
    ea = (uint16_t) read6502 (eahelp & 0x00FF) | ((uint16_t) read6502 ((eahelp + 1) & 0x00FF) << 8);
}

statische Lücke indy () {// (indirekt), Y
    uint16_t eahelp, eahelp2, startpage;
    eahelp = (uint16_t) read6502 (pc ++);
    eahelp2 = (eahelp & 0xFF00) | ((eahelp + 1) & 0x00FF); // Zero-Page-Wraparound
    ea = (uint16_t) read6502 (eahelp) | ((uint16_t) read6502 (eahelp2) << 8);
    startpage = ea & 0xFF00;
    ea + = (uint16_t) y;

    if (startpage! = (ea & 0xFF00)) {// ein Zyklus für das Überqueren von Seiten bei einigen Opcodes
        Penaltyaddr = 1;
    }
}

static uint16_t getvalue () {
    if (addrtable [opcode] == acc) return ((uint16_t) a);
        sonst return ((uint16_t) read6502 (ea));
}

statischer ungültiger Wert (uint16_t saveval) {
    if (addrtable [opcode] == acc) a = (uint8_t) (saveval & 0x00FF);
        sonst write6502 (ea, (saveval & 0x00FF));
}


// befehlshandler funktionen
statischer Void adc () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (uint16_t) a + Wert + (uint16_t) (Status & FLAG_CARRY);

    carrycalc (Ergebnis);
    zerocalc (Ergebnis);
    overflowcalc (Ergebnis, a, Wert);
    signcalc (Ergebnis);

    #ifndef NES_CPU
    if (status & FLAG_DECIMAL) {
        clearcarry ();

        if ((a & 0x0F)> 0x09) {
            a + = 0x06;
        }
        if ((a & 0xF0)> 0x90) {
            a + = 0x60;
            setcarry ();
        }

        clockticks6502 ++;
    }
    #endif

    saveaccum (Ergebnis);
}

statische Lücke und () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    result = (uint16_t) a & value;

    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    saveaccum (Ergebnis);
}

statische Leere asl () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = Wert << 1;

    carrycalc (Ergebnis);
    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    putvalue (Ergebnis);
}

statische Leere bcc () {
    if ((status & FLAG_CARRY) == 0) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statische void bcs () {
    if ((status & FLAG_CARRY) == FLAG_CARRY) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statische Leere beq () {
    if ((status & FLAG_ZERO) == FLAG_ZERO) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statisches Void-Bit () {
    value = getvalue ();
    result = (uint16_t) a & value;

    zerocalc (Ergebnis);
    status = (status & 0x3F) | (uint8_t) (Wert & 0xC0);
}

statische Leere bmi () {
    if ((status & FLAG_SIGN) == FLAG_SIGN) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statische Leere bne () {
    if ((status & FLAG_ZERO) == 0) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statische Leere bpl () {
    if ((status & FLAG_SIGN) == 0) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statische Lücke brk () {
    pc ++;
    push16 (pc); // nächste Anweisungsadresse auf den Stack schieben
    push8 (status | FLAG_BREAK); // CPU Status zum Stapeln verschieben
    setinterrupt (); // Interrupt Flag setzen
    pc = (uint16_t) read6502 (0xFFFE) | ((uint16_t) read6502 (0xFFFF) << 8);
}

statische Leere bvc () {
    if ((status & FLAG_OVERFLOW) == 0) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statische void bvs () {
    if ((status & FLAG_OVERFLOW) == FLAG_OVERFLOW) {
        oldpc = pc;
        pc + = reladdr;
        if ((oldpc & 0xFF00)! = (pc & 0xFF00)) clockticks6502 + = 2; // überprüfe, ob der Sprung eine Seitengrenze überschritten hat
            sonst clockticks6502 ++;
    }
}

statische Lücke clc () {
    clearcarry ();
}

statische Lücke cld () {
    cleardecimal ();
}

statische Lücke cli () {
    clearinterrupt ();
}

statische Lücke clv () {
    Clearoverflow ();
}

statische Lücke cmp () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (uint16_t) a - Wert;

    if (a> = (uint8_t) (Wert & 0x00FF)) setcarry ();
        sonst clearcarry ();
    if (a == (uint8_t) (Wert & 0x00FF)) setzero ();
        sonst clearzero ();
    signcalc (Ergebnis);
}

statisches void cpx () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (uint16_t) x - Wert;

    if (x> = (uint8_t) (Wert & 0x00FF)) setcarry ();
        sonst clearcarry ();
    if (x == (uint8_t) (Wert & 0x00FF)) setzero ();
        sonst clearzero ();
    signcalc (Ergebnis);
}

statische void cpy () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (uint16_t) y - Wert;

    if (y> = (uint8_t) (Wert & 0x00FF)) setcarry ();
        sonst clearcarry ();
    if (y == (uint8_t) (Wert & 0x00FF)) setzero ();
        sonst clearzero ();
    signcalc (Ergebnis);
}

statische Lücke dec () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = Wert - 1;

    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    putvalue (Ergebnis);
}

statische Leere dex () {
    x--;

    zerocalc (x);
    signcalc (x);
}

statische Leere dey () {
    y--;

    nullocalc (y);
    signcalc (y);
}

statische Lücke eor () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (uint16_t) ein ^ Wert;

    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    saveaccum (Ergebnis);
}

static void inc () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = Wert + 1;

    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    putvalue (Ergebnis);
}

statische Lücke inx () {
    x ++;

    zerocalc (x);
    signcalc (x);
}

statische Lücke iny () {
    y ++;

    nullocalc (y);
    signcalc (y);
}

statische Leere jmp () {
    pc = ea;
}

statische Leere jsr () {
    push16 (pc - 1);
    pc = ea;
}

statische Lücke lda () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    a = (uint8_t) (Wert & 0x00FF);

    nullocalc (a);
    signcalc (a);
}

statische void ldx () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    x = (uint8_t) (Wert & 0x00FF);

    zerocalc (x);
    signcalc (x);
}

statische Leere ldy () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    y = (uint8_t) (Wert & 0x00FF);

    nullocalc (y);
    signcalc (y);
}

statische Leere lsr () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = Wert >> 1;

    if (Wert & 1) setcarry ();
        sonst clearcarry ();
    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    putvalue (Ergebnis);
}

statische Lücke nop () {
    Schalter (Opcode) {
        case 0x1C:
        case 0x3C:
        case 0x5C:
        case 0x7C:
        case 0xDC:
        case 0xFC:
            Penaltyop = 1;
            brechen;
    }
}

statische Leere ora () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (uint16_t) a | Wert;

    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    saveaccum (Ergebnis);
}

statische Lücke pha () {
    push8 (a);
}

statische void php () {
    push8 (status | FLAG_BREAK);
}

statische Lücke pla () {
    a = pull8 ();

    nullocalc (a);
    signcalc (a);
}

statische Lücke plp () {
    status = pull8 () | FLAG_CONSTANT;
}

statische leere Rolle () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (Wert << 1) | (status & FLAG_CARRY);

    carrycalc (Ergebnis);
    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    putvalue (Ergebnis);
}

statische Lücke ror () {
    value = getvalue ();
    Ergebnis = (Wert >> 1) | ((status & FLAG_CARRY) << 7);

    if (Wert & 1) setcarry ();
        sonst clearcarry ();
    zerocalc (Ergebnis);
    signcalc (Ergebnis);

    putvalue (Ergebnis);
}

statische Lücke rti () {
    status = pull8 ();
    value = pull16 ();
    pc = Wert;
}

statische leere rts () {
    value = pull16 ();
    pc = Wert + 1;
}

statische Leere sbc () {
    Penaltyop = 1;
    value = getvalue () ^ 0x00FF;
    Ergebnis = (uint16_t) a + Wert + (uint16_t) (Status & FLAG_CARRY);

    carrycalc (Ergebnis);
    zerocalc (Ergebnis);
    overflowcalc (Ergebnis, a, Wert);
    signcalc (Ergebnis);

    #ifndef NES_CPU
    if (status & FLAG_DECIMAL) {
        clearcarry ();

        a - = 0x66;
        if ((a & 0x0F)> 0x09) {
            a + = 0x06;
        }
        if ((a & 0xF0)> 0x90) {
            a + = 0x60;
            setcarry ();
        }

        clockticks6502 ++;
    }
    #endif

    saveaccum (Ergebnis);
}

statische Lücke sec () {
    setcarry ();
}

statische Leere sed () {
    setdecimal ();
}

statische Leere sei () {
    setinterrupt ();
}

statische Leere sta () {
    putvalue (a);
}

statische Lücke stx () {
    putvalue (x);
}

statische Leere sty () {
    putvalue (y);
}

statische stornosteuer () {
    x = a;

    zerocalc (x);
    signcalc (x);
}

statische Leere tay () {
    y = a;

    nullocalc (y);
    signcalc (y);
}

statische Leere tsx () {
    x = sp;

    zerocalc (x);
    signcalc (x);
}

statische Leere txa () {
    a = x;

    nullocalc (a);
    signcalc (a);
}

statische leere txs () {
    sp = x;
}

statische Leere tya () {
    a = y;

    nullocalc (a);
    signcalc (a);
}

// undokumentierte Anweisungen
#ifdef UNDOCUMENTED
    statische Lücke lax () {
        lda ();
        ldx ();
    }

    statische Leere Sax () {
        sta ();
        stx ();
        putvalue (a & x);
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502--;
    }

    statische Lücke dcp () {
        dec ();
        cmp ();
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502--;
    }

    statische Leere isb () {
        inc ();
        sbc ();
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502--;
    }

    statische leere slo () {
        asl ();
        oder ein();
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502--;
    }

    statische Lücke rla () {
        rol ();
        und();
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502--;
    }

    statische Leere sre () {
        lsr ();
        eor ();
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502--;
    }

    statische Lücke rra () {
        ror ();
        adc ();
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502--;
    }
#sonst
    #define lax nop
    #define sax nop
    #define dcp nop
    #define isb nop
    #define slo nop
    #define rla nop
    #define sre nop
    #define rra nop
#endif


statische Leere (* addrtable [256]) () = {
/ * | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F | * /
/ * 0 * / imp, indx, imp, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, acc, imm, abso, abso, abso, abso, / * 0 * /
/ * 1 * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpx, zpx, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absx, absx, / * 1 * /
/ * 2 * / abso, indx, imp, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, acc, imm, abso, abso, abso, abso, / * 2 * /
/ * 3 * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpx, zpx, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absx, absx, / * 3 * /
/ * 4 * / imp, indx, imp, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, acc, imm, abso, abso, abso, abso, / * 4 * /
/ * 5 * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpx, zpx, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absx, absx, / * 5 * /
/ * 6 * / imp, indx, imp, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, acc, imm, ind, abso, abso, abso, / * 6 * /
/ * 7 * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpx, zpx, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absx, absx, / * 7 * /
/ * 8 * / imm, indx, imm, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, imp, imm, abso, abso, abso, abso, / * 8 * /
/ * 9 * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpy, zpy, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absy, absy, / * 9 * /
/ * A * / imm, indx, imm, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, imp, imm, abso, abso, abso, abso, / * A * /
/ * B * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpy, zpy, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absy, absy, / * B * /
/ * C * / imm, indx, imm, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, imp, imm, abso, abso, abso, abso, / * C * /
/ * D * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpx, zpx, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absx, absx, / * D * /
/ * E * / imm, indx, imm, indx, zp, zp, zp, zp, imp, imm, imp, imm, abso, abso, abso, abso, / * E * /
/ * F * / rel, indy, imp, indy, zpx, zpx, zpx, zpx, imp, absy, imp, absy, absx, absx, absx, absx / * F * /
};

statische Leere (* optable [256]) () = {
/ * | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F | * /
/ * 0 * / brk, ora, nop, slo, nop, ora, asl, slo, php, ora, asl, nop, nop, ora, asl, slo, / * 0 * /
/ * 1 * / bpl, ora, nop, slo, nop, ora, asl, slo, clc, ora, nop, slo, nop, ora, asl, slo, / * 1 * /
/ * 2 * / jsr und, nop, rla, bit und, rol, rla, plp und, rol, nop, bit und, rol, rla, / * 2 * /
/ * 3 * / bmi und, nop, rla, nop und, rol, rla, sec und, nop, rla, nop und, rol, rla, / * 3 * /
/ * 4 * / rti, eor, nop, sre, nop, eor, lsr, sre, pha, eor, lsr, nop, jmp, eor, lsr, sre, / * 4 * /
/ * 5 * / bvc, eor, nop, sre, nop, eor, lsr, sre, cli, eor, nop, sre, nop, eor, lsr, sre, / * 5 * /
/ * 6 * / rts, adc, nop, rra, nop, adc, ror, rra, pla, adc, ror, nop, jmp, adc, ror, rra, / * 6 * /
/ * 7 * / bvs, adc, nop, rra, nop, adc, ror, rra, sei, adc, nop, rra, nop, adc, ror, rra, / * 7 * /
/ * 8 * / nop, sta, nop, sax, stall, sta, stx, sax, dey, nop, txa, nop, stall, sta, stx, sax, / * 8 * /
/ * 9 * / bcc, sta, nop, nop, sty, sta, stx, sax, tya, sta, txs, nop, nop, sta, nop, nop, / * 9 * /
/ * A * / ldy, lda, ldx, lax, ldy, lda, ldx, lax, tay, lda, steuer, nop, ldy, lda, ldx, lax, / * A * /
/ * B * / bcs, lda, nop, lax, ldy, lda, ldx, lax, clv, lda, tsx, lax, ldy, lda, ldx, lax, / * B * /
/ * C * / cpy, cmp, nop, dcp, cpy, cmp, dez, dcp, iny, cmp, dex, nop, cpy, cmp, dez, dcp, / * C * /
/ * D * / bne, cmp, nop, dcp, nop, cmp, dez, dcp, cld, cmp, nop, dcp, nop, cmp, dez, dcp, / * D * /
/ * E * / CPX, SBC, NOP, ISB, CPX, SBC, INC, ISB, INX, SBC, NOP, SBC, CPX, SBC, INC, ISB, / * E * /
/ * F * / beq, sbc, nop, isb, nop, sbc, inc, isb, sed, sbc, nop, isb, nop, sbc, inc, isb / * F * /
};

static const uint32_t ticktable [256] = {
/ * | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | A | B | C | D | E | F | * /
/ * 0 * / 7, 6, 2, 8, 3, 3, 5, 5, 3, 2, 2, 2, 4, 4, 6, 6, / * 0 * /
/ * 1 * / 2, 5, 2, 8, 4, 4, 6, 6, 2, 4, 2, 7, 4, 4, 7, 7, / * 1 * /
/ * 2 * / 6, 6, 2, 8, 3, 3, 5, 5, 4, 2, 2, 2, 4, 4, 6, 6, / * 2 * /
/ * 3 * / 2, 5, 2, 8, 4, 4, 6, 6, 2, 4, 2, 7, 4, 4, 7, 7, / * 3 * /
/ * 4 * / 6, 6, 2, 8, 3, 3, 5, 5, 3, 2, 2, 2, 3, 4, 6, 6, / * 4 * /
/ * 5 * / 2, 5, 2, 8, 4, 4, 6, 6, 2, 4, 2, 7, 4, 4, 7, 7, / * 5 * /
/ * 6 * / 6, 6, 2, 8, 3, 3, 5, 5, 4, 2, 2, 2, 5, 4, 6, 6, / * 6 * /
/ * 7 * / 2, 5, 2, 8, 4, 4, 6, 6, 2, 4, 2, 7, 4, 4, 7, 7, / * 7 * /
/ * 8 * / 2, 6, 2, 6, 3, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 4, / * 8 * /
/ * 9 * / 2, 6, 2, 6, 4, 4, 4, 4, 2, 5, 2, 5, 5, 5, 5, 5, / * 9 * /
/ * A * / 2, 6, 2, 6, 3, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 4, 4, / * A * /
/ * B * / 2, 5, 2, 5, 4, 4, 4, 4, 2, 4, 2, 4, 4, 4, 4, 4, / * B * /
/ * C * / 2, 6, 2, 8, 3, 3, 5, 5, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 6, 6, / * C * /
/ * D * / 2, 5, 2, 8, 4, 4, 6, 6, 2, 4, 2, 7, 4, 4, 7, 7, / * D * /
/ * E * / 2, 6, 2, 8, 3, 3, 5, 5, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 6, 6, / * E * /
/ * F * / 2, 5, 2, 8, 4, 4, 6, 6, 2, 4, 2, 7, 4, 4, 7, 7 / * F * /
};


nichtig nmi6502 () {
    push16 (pc);
    push8 (status);
    status | = FLAG_INTERRUPT;
    pc = (uint16_t) read6502 (0xFFFA) | ((uint16_t) read6502 (0xFFFB) << 8);
}

nichtig irq6502 () {
    push16 (pc);
    push8 (status);
    status | = FLAG_INTERRUPT;
    pc = (uint16_t) read6502 (0xFFFE) | ((uint16_t) read6502 (0xFFFF) << 8);
}

uint8_t callexternal = 0;
void (* loopexternal) ();

nichtig exec6502 (uint32_t tickcount) {
    clockgoal6502 + = tickcount;

    while (clockticks6502 <clockgoal6502) {
        opcode = read6502 (pc ++);

        Penaltyop = 0;
        Penaltyaddr = 0;

        (* addrtable [opcode]) ();
        (* optable [opcode]) ();
        clockticks6502 + = ticktable [opcode];
        if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502 ++;

        Anweisungen ++;

        if (callexternal) (* loopexternal) ();
    }

}

nichtig step6502 () {
    opcode = read6502 (pc ++);

    Penaltyop = 0;
    Penaltyaddr = 0;

    (* addrtable [opcode]) ();
    (* optable [opcode]) ();
    clockticks6502 + = ticktable [opcode];
    if (Penaltyop && Penaltyaddr) clockticks6502 ++;
    clockgoal6502 = clockticks6502;

    Anweisungen ++;

    if (callexternal) (* loopexternal) ();
}

nichtig hookexternal (void * funcptr) {
    if (funcptr! = (void *) NULL) {
        loopexternal = funcptr;
        callexternal = 1;
    } else callexternal = 0;
}

Ein MOS 6502-Emulator in Haskell. Features sind:

• bitgenaue Implementierung einschließlich subtiler P-Register-Handhabung und Seitenumbruch während der Indizierung und Indirektion
• speicherabgebildete E / A mit Schleifenerkennung (Host-CPU bleibt beim Warten auf Eingabe nicht hängen)
• Erkennung anhalten (Sprünge / Abzweigungen zu sich selbst)
• CPU implementiert in genau 200 Zeilen & 6502 Zeichen Code
• Die CPU-Implementierung ist eine reine Zustandsmonade

Dies ist eine etwas golferische Version einer vollständigen Implementierung (mit mehr Funktionen), die ich für diese Herausforderung gemacht habe, die ich später veröffentlichen werde. Trotz des Golfs ist der Code immer noch einfach. Einzige bekannte fehlende Funktion ist der BCD-Modus (kommt ...)

Führt den ehBASIC-Code aus:

& ghc -O2 -o z6502min -Wall -fwarn-tabs -fno-warn-missing-signatures Z6502.hs
[1 of 1] Compiling Main             ( Z6502.hs, Z6502.o )

Z6502.hs:173:1: Warning: Defined but not used: `nmi'

Z6502.hs:174:1: Warning: Defined but not used: `irq'
Linking z6502min ...

& ./z6502min ehbasic.bin 
6502 EhBASIC [C]old/[W]arm ?

Memory size ? 

48383 Bytes free

Enhanced BASIC 2.22

Ready
PRINT "Hello World"
Hello World

Ready
10 FOR I = 1 TO 10
20 FOR J = 1 TO I
30 PRINT J;
40 NEXT J
50 PRINT
60 NEXT I
RUN
 1
 1 2
 1 2 3
 1 2 3 4
 1 2 3 4 5
 1 2 3 4 5 6
 1 2 3 4 5 6 7
 1 2 3 4 5 6 7 8
 1 2 3 4 5 6 7 8 9
 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ready

Und der Code, bei weniger als 300 Zeilen insgesamt:

-- Z6502: a 6502 emulator
-- by Mark Lentczner

module Main (main) where

import Control.Applicative
import Control.Monad
import Control.Monad.State.Strict
import Data.Bits
import qualified Data.ByteString as B
import Data.List
import qualified Data.Vector as V
import qualified Data.Vector.Unboxed as VU
import Data.Word
import System.Environment
import System.IO

{- === CPU: 200 lines, 6502 characters === -}
type Addr = Word16
toAd = fromIntegral :: Int -> Addr
addr :: Word8 -> Word8 -> Addr
addr lo hi = fromIntegral hi `shiftL` 8 .|. fromIntegral lo
lohi ad = (fromIntegral ad, fromIntegral $ ad `shiftR` 8)
zeroPage v = addr v 0
index ad idx = ad + fromIntegral (idx :: Word8)
relativeAddr ad off = index ad off - if off > 0x7f then 256 else 0

data Page = Missing | ROM !B.ByteString | RAM !(VU.Vector Word8)
type Memory = V.Vector Page
emptyMemory = V.replicate 256 Missing

fetchByte ad mv = case mv V.! hi of
    ROM bs -> B.index bs lo
    RAM vs -> vs VU.! lo
    _ -> 0
  where (hi,lo) = fromIntegral ad `divMod` 256
storeByte ad v mv = case mv V.! hi of
    RAM vs -> mv V.// [(hi, RAM $ vs VU.// [(lo, v)])]
    _ -> mv
  where (hi,lo) = fromIntegral ad `divMod` 256

data S = S { rA, rX, rY, rP, rS :: !Word8, rPC :: !Addr
           , mem :: !Memory, busR,busW :: Maybe Addr }
powerOnState = S 0 0 0 0 0 0 emptyMemory Nothing Nothing

[bitN, bitV, bitX, bitB, bitD, bitI, bitZ, bitC] = [7,6..0]
toBit b t v = (if t then setBit else clearBit) v b
toZ v = toBit bitZ (v == 0)
toZN v = toBit bitZ (v == 0) . toBit bitN (testBit v 7)
to67 v = toBit bitV (testBit v 6) . toBit bitN (testBit v 7)

setZN v = modify $ \s -> s { rP = toZN v $ rP s }
setAZN v = modify $ \s -> s { rA = v, rP=toZN v $ rP s }
setXZN v = modify $ \s -> s { rX = v, rP=toZN v $ rP s }
setYZN v = modify $ \s -> s { rY = v, rP=toZN v $ rP s }
setZVNbit (a,v) = modify $ \s -> s { rP = toZ (a .&. v) $ to67 v $ rP s }
setACZVN (c,v,a) = modify $ \s ->
    s { rA = a, rP = toBit bitC c $ toBit bitV v $ toZN a $ rP s }
setCZN (c,v) = modify $ \s -> s { rP = toBit bitC c $ toZN v $ rP s }

fetch a = state $ \s -> (fetchByte a $ mem s, s { busR = Just a })
fetchIndirectAddr a0 = do
    m <- gets mem
    let (lo,hi) = lohi a0
        a1 = addr (lo+1) hi
        bLo = fetchByte a0 m
        bHi = fetchByte a1 m
    return $ addr bLo bHi
store a v = modify $ \s -> s { mem = storeByte a v $ mem s, busW = Just a }

clearBus = modify $ \s -> s { busR = Nothing, busW = Nothing }
nextPC = state $ \s -> (rPC s, s { rPC = rPC s + 1 })
fetchPC = nextPC >>= \a -> gets mem >>= return . fetchByte a

adjSP n m = state $ \s -> (addr (rS s + m) 1, s { rS = rS s + n })
push v = adjSP (-1) 0 >>= flip store v
pull = adjSP 1 1 >>= fetch
pushAddr a = let (lo, hi) = lohi a in push hi >> push lo
pullAddr = addr <$> pull <*> pull
pushP fromSW = gets rP >>= push . toBit bitX True . toBit bitB fromSW
pullP = pull >>= \v -> modify $ \s -> s { rP = v .&. 0xCF }

indexX a = gets rX >>= return . index a
indexY a = gets rY >>= return . index a
aImm=nextPC
aZero=zeroPage<$>fetchPC
aZeroX=zeroPage<$>((+)<$>fetchPC<*>gets rX)
aZeroY=zeroPage<$>((+)<$>fetchPC<*>gets rY)
aRel=flip relativeAddr<$>fetchPC<*>gets rPC
aAbs=addr<$>fetchPC<*>fetchPC
aAbsX=aAbs>>=indexX
aAbsY=aAbs>>=indexY
aInd=aAbs>>=fetchIndirectAddr
aIndIdx=aZeroX>>=fetchIndirectAddr
aIdxInd=aZero>>=fetchIndirectAddr>>=indexY

decode = V.fromList $ concat $ transpose
 [[iBRK,iBPL,iJSR&aAbs,iBMI,iRTI,iBVC,iRTS,iBVS
  ,iErr,iBCC,iLDY&aImm,iBCS,iCPY&aImm,iBNE,iCPX&aImm,iBEQ]
 ,cAlu aIndIdx aIdxInd
 ,cErr//(10,iLDX&aImm)
 ,cErr
 ,[iErr,iErr,iBIT&aZero,iErr,iErr,iErr,iErr,iErr
  ,iSTY&aZero,iSTY&aZeroX,iLDY&aZero,iLDY&aZeroX,iCPY&aZero,iErr,iCPX&aZero,iErr]
 ,cAlu aZero aZeroX
 ,cBit aZero aZeroX//(9,iSTX&aZeroY)//(11,iLDX&aZeroY)
 ,cErr
 ,[iPHP,iCLC,iPLP,iSEC,iPHA,iCLI,iPLA,iSEI,iDEY,iTYA,iTAY,iCLV,iINY,iCLD,iINX,iSED]
 ,cAlu aImm aAbsY//(8,iErr)
 ,[iASLa,iErr,iROLa,iErr,iLSRa,iErr,iRORa,iErr
  ,iTXA,iTXS,iTAX,iTSX,iDEX,iErr,iNOP,iErr ]
 ,cErr
 ,[iErr,iErr,iBIT&aAbs,iErr,iJMP&aAbs,iErr,iJMP&aInd,iErr
  ,iSTY&aAbs,iErr,iLDY&aAbs,iLDY&aAbsX,iCPY&aAbs,iErr,iCPX&aAbs,iErr]
 ,cAlu aAbs aAbsX
 ,cBit aAbs aAbsX//(9,iErr)//(11,iLDX&aAbsY)
 ,cErr
 ]
cAlt is e o = is >>= (\i->[i&e,i&o])
cAlu = cAlt [iORA,iAND,iEOR,iADC,iSTA,iLDA,iCMP,iSBC]
cBit = cAlt [iASL,iROL,iLSR,iROR,iSTX,iLDX,iDEC,iINC]
cErr = replicate 16 iErr
is//(n,j) = let (f,_:h) = splitAt n is in f++j:h
i&a=a>>=i

loadIns l a = fetch a >>= l
storeIns f a = f >>= store a

aluIns set op ad = do
    v <- fetch ad
    a <- gets rA
    set $ op a v

modIns op a = fetch a >>= op >>= store a
modAccIns op = gets rA >>= op >>= \v -> modify $ \s -> s { rA = v }

stIns b op = modify $ \s -> s { rP = op (rP s) b }

jump a = modify $ \s -> s { rPC = a }
brIns b t = do
    a <- aRel
    p <- gets rP
    when (testBit p b == t) $ jump a

adcOp a b cIn = (cOut, v, s)
  where
    h = b + (if cIn then 1 else 0)
    s = a + h
    cOut = h < b || s < a
    v = testBit (a `xor` s .&. b `xor` s) 7
sbcOp a b cIn = adcOp a (complement b) cIn
carryOp f = gets rP >>= setACZVN . f . flip testBit bitC

cmpOp a b = (a >= b, a - b)

shiftOp shifter isRot inBit outBit v = do
    s <- get
    let newC = testBit v outBit
        bitIn = toBit inBit $ isRot && testBit (rP s) bitC
        v' = bitIn $ shifter v 1
    put s { rP = toBit bitC newC $ toZN v' $ rP s }
    return v'

vector a = fetchIndirectAddr a >>= jump

interrupt isBrk pcOffset a = do
    gets rPC >>= pushAddr . flip index pcOffset
    pushP isBrk
    iSEI
    vector a

reset = vector $ toAd 0xFFFC
nmi = interrupt False 0 $ toAd 0xFFFA
irq = interrupt False 0 $ toAd 0xFFFE

[iORA,iAND,iEOR]=aluIns setAZN<$>[(.|.),(.&.),xor]
[iADC,iSBC]=aluIns carryOp<$>[adcOp,sbcOp]
iSTA=storeIns$gets rA
iLDA=loadIns setAZN
iCMP=aluIns setCZN cmpOp

[iSTX,iSTY]=storeIns.gets<$>[rX,rY]
[iLDX,iLDY]=loadIns<$>[setXZN,setYZN]
[iCPX,iCPY]=(\r a->gets r>>= \v->fetch a>>=setCZN.cmpOp v)<$>[rX,rY]
[iDEC,iINC]=modIns.(\i v->setZN(v+i)>>return(v+i))<$>[-1,1]
[iDEX,iINX]=(gets rX>>=).(setXZN.).(+)<$>[-1,1]
[iDEY,iINY]=(gets rY>>=).(setYZN.).(+)<$>[-1,1]

shOps=[shiftOp d r b(7-b)|(d,b)<-[(shiftL,0),(shiftR,7)],r<-[False,True]]
[iASL,iROL,iLSR,iROR]=modIns<$>shOps
[iASLa,iROLa,iLSRa,iRORa]=modAccIns<$>shOps

iBIT=aluIns setZVNbit(,)
iJMP=jump

[iBPL,iBMI,iBVC,iBVS,iBCC,iBCS,iBNE,iBEQ]=brIns<$>[bitN,bitV,bitC,bitZ]<*>[False,True]
[iCLC,iSEC,iCLI,iSEI,iCLV,_,iCLD,iSED]=stIns<$>[bitC,bitI,bitV,bitD]<*>[clearBit,setBit]

iBRK=interrupt True 1 $ toAd 0xFFFE
iJSR a=gets rPC>>=pushAddr.(-1+)>>jump a
iRTI=iPLP>>pullAddr>>=jump
iRTS=pullAddr>>=jump.(1+)

iPHP=pushP True
iPLP=pullP
iPHA=gets rA>>=push
iPLA=pull>>=setAZN

iNOP=return ()

[iTAX,iTAY]=(gets rA>>=)<$>[setXZN,setYZN]
[iTXA,iTYA]=(>>=setAZN).gets<$>[rX,rY]
iTXS=modify $ \s -> s { rS=rX s }
iTSX=gets rS>>=setXZN

iErr=gets rPC>>=jump.(-1+)

executeOne = clearBus >> fetchPC >>= (decode V.!) . fromIntegral
{- === END OF CPU === -}


{- === MOTHERBOARD === -}
buildMemory rom =
    loadRAM 0xF0 1 $ loadRAM 0x00 ramSize $ loadROM romStart rom $ emptyMemory
  where
    ramSize = 256 - (B.length rom `div` 256)
    romStart = fromIntegral ramSize

    loadRAM p0 n = (V.// zip [p0..] (map RAM $ replicate n ramPage))
    ramPage = VU.replicate 256 0

    loadROM p0 bs = (V.// zip [p0..] (map ROM $ romPages bs))
    romPages b = case B.length b of
        l | l == 0    -> []
          | l < 256   -> [b `B.append` B.replicate (256 - l) 0]
          | l == 256  -> [b]
          | otherwise -> let (b0,bn) = B.splitAt 256 b in b0 : romPages bn

main = getArgs >>= go
  where
    go [romFile] = B.readFile romFile >>= exec . buildState . buildMemory
    go _ = putStrLn "agument should be a single ROM file"

    buildState m = execState reset (powerOnState { mem = m })

    exec s0 = do
        stopIO <- startIO
        loop (0 :: Int) s0
        stopIO

    loop n s = do
        let pcsp = (rPC s, rS s)
        (n',s') <- processIO n (execState executeOne s)
        let pcsp' = (rPC s', rS s')
        if pcsp /= pcsp'
            then (loop $! n') $! s'
            else do
                putStrLn $ "Execution snagged at " ++ show (fst pcsp')

    startIO = do
        ibuf <- hGetBuffering stdin
        obuf <- hGetBuffering stdout
        iecho <- hGetEcho stdin
        hSetBuffering stdin NoBuffering
        hSetBuffering stdout NoBuffering
        hSetEcho stdin False
        return $ do
            hSetEcho stdin iecho
            hSetBuffering stdin ibuf
            hSetBuffering stdout obuf
            putStr "\n\n"

    processIO n s = do
        when (busW s == Just outPortAddr) $ do
            let c = fetchByte outPortAddr $ mem s
            when (c /= 0) $ hPutChar stdout $ toEnum $ fromIntegral c
        if (busR s == Just inPortAddr)
            then do
                r <- if n < 16
                        then hWaitForInput stdin 50
                        else hReady stdin
                c <- if r then (fromIntegral . fromEnum) <$> hGetChar stdin else return 0
                let c' = if c == 0xA then 0xD else c
                let s' = s { mem = storeByte inPortAddr c' $ mem s }
                return (0,s')
            else return (n+1,s)

    inPortAddr = toAd 0xF004
    outPortAddr = toAd 0xF001

Für alle Interessierten dachte ich, ich würde meine Implementierung des 6502 in C # teilen. Wie bei anderen Posts hier ist es völlig ungolfed, aber es handelt sich um eine vollständige Implementierung.

• Unterstützt NMOS und CMOS
• Enthält mehrere Testprogramme, einschließlich des oben genannten AllSuite-Tests als Unit-Tests.
• Unterstützt BCD

Ich habe dieses Projekt gestartet, indem ich eine Tabelle mit Anweisungen erstellt habe, als ich das erste Mal etwas über die CPU gelernt habe. Ich erkannte, dass ich diese Tabelle verwenden könnte, um mir das Tippen zu ersparen. Ich habe daraus eine Textdatei-Tabelle gemacht, die der Emulator lädt, um die Zyklen zu zählen und die Ausgabe zu vereinfachen.

Das gesamte Projekt ist unter Github https://github.com/amensch/e6502 verfügbar

/*
 * e6502: A complete 6502 CPU emulator.
 * Copyright 2016 Adam Mensch
 */

using System;

namespace e6502CPU
{
    public enum e6502Type
    {
        CMOS,
        NMOS
    };

    public class e6502
    {
        // Main Register
        public byte A;

        // Index Registers
        public byte X;
        public byte Y;

        // Program Counter
        public ushort PC;

        // Stack Pointer
        // Memory location is hard coded to 0x01xx
        // Stack is descending (decrement on push, increment on pop)
        // 6502 is an empty stack so SP points to where next value is stored
        public byte SP;

        // Status Registers (in order bit 7 to 0)
        public bool NF;    // negative flag (N)
        public bool VF;    // overflow flag (V)
                           // bit 5 is unused
                           // bit 4 is the break flag however it is not a physical flag in the CPU
        public bool DF;    // binary coded decimal flag (D)
        public bool IF;    // interrupt flag (I)
        public bool ZF;    // zero flag (Z)
        public bool CF;    // carry flag (C)

        // RAM - 16 bit address bus means 64KB of addressable memory
        public byte[] memory;

        // List of op codes and their attributes
        private OpCodeTable _opCodeTable;

        // The current opcode
        private OpCodeRecord _currentOP;

        // Clock cycles to adjust due to page boundaries being crossed, branches taken, or NMOS/CMOS differences
        private int _extraCycles;

        // Flag for hardware interrupt (IRQ)
        public bool IRQWaiting { get; set; }

        // Flag for non maskable interrupt (NMI)
        public bool NMIWaiting { get; set; }

        public e6502Type _cpuType { get; set; }

        public e6502(e6502Type type)
        {
            memory = new byte[0x10000];
            _opCodeTable = new OpCodeTable();

            // Set these on instantiation so they are known values when using this object in testing.
            // Real programs should explicitly load these values before using them.
            A = 0;
            X = 0;
            Y = 0;
            SP = 0;
            PC = 0;
            NF = false;
            VF = false;
            DF = false;
            IF = true;
            ZF = false;
            CF = false;
            NMIWaiting = false;
            IRQWaiting = false;
            _cpuType = type;
        }

        public void Boot()
        {
            // On reset the addresses 0xfffc and 0xfffd are read and PC is loaded with this value.
            // It is expected that the initial program loaded will have these values set to something.
            // Most 6502 systems contain ROM in the upper region (around 0xe000-0xffff)
            PC = GetWordFromMemory(0xfffc);

            // interrupt disabled is set on powerup
            IF = true;

            NMIWaiting = false;
            IRQWaiting = false;
        }

        public void LoadProgram(ushort startingAddress, byte[] program)
        {
            program.CopyTo(memory, startingAddress);
            PC = startingAddress;
        }

        public string DasmNextInstruction()
        {
            OpCodeRecord oprec = _opCodeTable.OpCodes[ memory[PC] ];
            if (oprec.Bytes == 3)
                return oprec.Dasm( GetImmWord() );
            else
                return oprec.Dasm( GetImmByte() );
        }

        // returns # of clock cycles needed to execute the instruction
        public int ExecuteNext()
        {
            _extraCycles = 0;

            // Check for non maskable interrupt (has higher priority over IRQ)
            if (NMIWaiting)
            {
                DoIRQ(0xfffa);
                NMIWaiting = false;
                _extraCycles += 6;
            }
            // Check for hardware interrupt, if enabled
            else if (!IF)
            {
                if(IRQWaiting)
                {
                    DoIRQ(0xfffe);
                    IRQWaiting = false;
                    _extraCycles += 6;
                }
            }

            _currentOP = _opCodeTable.OpCodes[memory[PC]];

            ExecuteInstruction();

            return _currentOP.Cycles + _extraCycles;
        }

        private void ExecuteInstruction()
        {
            int result;
            int oper = GetOperand(_currentOP.AddressMode);

            switch (_currentOP.OpCode)
            {
                // ADC - add memory to accumulator with carry
                // A+M+C -> A,C (NZCV)
                case 0x61:
                case 0x65:
                case 0x69:
                case 0x6d:
                case 0x71:
                case 0x72:
                case 0x75:
                case 0x79:
                case 0x7d:

                    if (DF)
                    {
                        result = HexToBCD(A) + HexToBCD((byte)oper);
                        if (CF) result++;

                        CF = (result > 99);

                        if (result > 99 )
                        {
                            result -= 100;
                        }
                        ZF = (result == 0);

                        // convert decimal result to hex BCD result
                        A = BCDToHex(result);

                        // Unlike ZF and CF, the NF flag represents the MSB after conversion
                        // to BCD.
                        NF = (A > 0x7f);

                        // extra clock cycle on CMOS in decimal mode
                        if (_cpuType == e6502Type.CMOS)
                            _extraCycles++;
                    }
                    else
                    {
                        ADC((byte)oper);
                    }
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // AND - and memory with accumulator
                // A AND M -> A (NZ)
                case 0x21:
                case 0x25:
                case 0x29:
                case 0x2d:
                case 0x31:
                case 0x32:
                case 0x35:
                case 0x39:
                case 0x3d:
                    result = A & oper;

                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);
                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);

                    A = (byte)result;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // ASL - shift left one bit (NZC)
                // C <- (76543210) <- 0

                case 0x06:
                case 0x16:
                case 0x0a:
                case 0x0e:
                case 0x1e:

                    // On 65C02 (abs,X) takes one less clock cycle (but still add back 1 if page boundary crossed)
                    if (_currentOP.OpCode == 0x1e && _cpuType == e6502Type.CMOS)
                        _extraCycles--;

                    // shift bit 7 into carry
                    CF = (oper >= 0x80);

                    // shift operand
                    result = oper << 1;

                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);
                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);

                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, result);
                    PC += _currentOP.Bytes;

                    break;

                // BBRx - test bit in memory (no flags)
                // Test the zero page location and branch of the specified bit is clear
                // These instructions are only available on Rockwell and WDC 65C02 chips.
                // Number of clock cycles is the same regardless if the branch is taken.
                case 0x0f:
                case 0x1f:
                case 0x2f:
                case 0x3f:
                case 0x4f:
                case 0x5f:
                case 0x6f:
                case 0x7f:

                    // upper nibble specifies the bit to check
                    byte check_bit = (byte)(_currentOP.OpCode >> 4);
                    byte check_value = 0x01;
                    for( int ii=0; ii < check_bit; ii++)
                    {
                        check_value = (byte)(check_value << 1);
                    }

                    // if the specified bit is 0 then branch
                    byte offset = memory[PC + 2];
                    PC += _currentOP.Bytes;

                    if ((oper & check_value) == 0x00)
                        PC += offset;

                    break;

                // BBSx - test bit in memory (no flags)
                // Test the zero page location and branch of the specified bit is set
                // These instructions are only available on Rockwell and WDC 65C02 chips.
                // Number of clock cycles is the same regardless if the branch is taken.
                case 0x8f:
                case 0x9f:
                case 0xaf:
                case 0xbf:
                case 0xcf:
                case 0xdf:
                case 0xef:
                case 0xff:

                    // upper nibble specifies the bit to check (but ignore bit 7)
                    check_bit = (byte)((_currentOP.OpCode & 0x70) >> 4);
                    check_value = 0x01;
                    for (int ii = 0; ii < check_bit; ii++)
                    {
                        check_value = (byte)(check_value << 1);
                    }

                    // if the specified bit is 1 then branch
                    offset = memory[PC + 2];
                    PC += _currentOP.Bytes;

                    if ((oper & check_value) == check_value)
                        PC += offset;

                    break;

                // BCC - branch on carry clear
                case 0x90:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(!CF, oper);
                    break;

                // BCS - branch on carry set
                case 0xb0:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(CF, oper);
                    break;

                // BEQ - branch on zero
                case 0xf0:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(ZF, oper);
                    break;

                // BIT - test bits in memory with accumulator (NZV)
                // bits 7 and 6 of oper are transferred to bits 7 and 6 of conditional register (N and V)
                // the zero flag is set to the result of oper AND accumulator
                case 0x24:
                case 0x2c:
                // added by 65C02
                case 0x34:
                case 0x3c:
                case 0x89:
                    result = A & oper;

                    // The WDC programming manual for 65C02 indicates NV are unaffected in immediate mode.
                    // The extended op code test program reflects this.
                    if (_currentOP.AddressMode != AddressModes.Immediate)
                    {
                        NF = ((oper & 0x80) == 0x80);
                        VF = ((oper & 0x40) == 0x40);
                    }

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // BMI - branch on negative
                case 0x30:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(NF, oper);
                    break;

                // BNE - branch on non zero
                case 0xd0:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(!ZF, oper);
                    break;

                // BPL - branch on non negative
                case 0x10:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(!NF, oper);
                    break;

                // BRA - unconditional branch to immediate address
                // NOTE: In OpcodeList.txt the number of clock cycles is one less than the documentation.
                // This is because CheckBranch() adds one when a branch is taken, which in this case is always.
                case 0x80:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(true, oper);
                    break;

                // BRK - force break (I)
                case 0x00:

                    // This is a software interrupt (IRQ).  These events happen in a specific order.

                    // Processor adds two to the current PC
                    PC += 2;

                    // Call IRQ routine
                    DoIRQ(0xfffe, true);

                    // Whether or not the decimal flag is cleared depends on the type of 6502 CPU.
                    // The CMOS 65C02 clears this flag but the NMOS 6502 does not.
                    if( _cpuType == e6502Type.CMOS )
                        DF = false;

                    break;
                // BVC - branch on overflow clear
                case 0x50:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(!VF, oper);
                    break;

                // BVS - branch on overflow set
                case 0x70:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    CheckBranch(VF, oper);
                    break;

                // CLC - clear carry flag
                case 0x18:
                    CF = false;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // CLD - clear decimal mode
                case 0xd8:
                    DF = false;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // CLI - clear interrupt disable bit
                case 0x58:
                    IF = false;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // CLV - clear overflow flag
                case 0xb8:
                    VF = false;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // CMP - compare memory with accumulator (NZC)
                // CMP, CPX and CPY are unsigned comparisions
                case 0xc5:
                case 0xc9:
                case 0xc1:
                case 0xcd:
                case 0xd1:
                case 0xd2:
                case 0xd5:
                case 0xd9:
                case 0xdd:

                    byte temp = (byte)(A - oper);

                    CF = A >= (byte)oper;
                    ZF = A == (byte)oper;
                    NF = ((temp & 0x80) == 0x80);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // CPX - compare memory and X (NZC)
                case 0xe0:
                case 0xe4:
                case 0xec:
                    temp = (byte)(X - oper);

                    CF = X >= (byte)oper;
                    ZF = X == (byte)oper;
                    NF = ((temp & 0x80) == 0x80);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // CPY - compare memory and Y (NZC)
                case 0xc0:
                case 0xc4:
                case 0xcc:
                    temp = (byte)(Y - oper);

                    CF = Y >= (byte)oper;
                    ZF = Y == (byte)oper;
                    NF = ((temp & 0x80) == 0x80);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // DEC - decrement memory by 1 (NZ)
                case 0xc6:
                case 0xce:
                case 0xd6:
                case 0xde:
                // added by 65C02
                case 0x3a:
                    result = oper - 1;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, result);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // DEX - decrement X by one (NZ)
                case 0xca:
                    result = X - 1;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    X = (byte)result;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // DEY - decrement Y by one (NZ)
                case 0x88:
                    result = Y - 1;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    Y = (byte)result;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // EOR - XOR memory with accumulator (NZ)
                case 0x41:
                case 0x45:
                case 0x49:
                case 0x4d:
                case 0x51:
                case 0x52:
                case 0x55:
                case 0x59:
                case 0x5d:
                    result = A ^ (byte)oper;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    A = (byte)result;

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // INC - increment memory by 1 (NZ)
                case 0xe6:
                case 0xee:
                case 0xf6:
                case 0xfe:
                // added by 65C02
                case 0x1a:
                    result = oper + 1;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, result);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // INX - increment X by one (NZ)
                case 0xe8:
                    result = X + 1;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    X = (byte)result;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // INY - increment Y by one (NZ)
                case 0xc8:
                    result = Y + 1;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    Y = (byte)result;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // JMP - jump to new location (two byte immediate)
                case 0x4c:
                case 0x6c:
                // added for 65C02
                case 0x7c:

                    if (_currentOP.AddressMode == AddressModes.Absolute)
                    {
                        PC = GetImmWord();
                    }
                    else if (_currentOP.AddressMode == AddressModes.Indirect)
                    {
                        PC = (ushort)(GetWordFromMemory(GetImmWord()));
                    }
                    else if( _currentOP.AddressMode == AddressModes.AbsoluteX)
                    {
                        PC = GetWordFromMemory((GetImmWord() + X));
                    }
                    else
                    {
                        throw new InvalidOperationException("This address mode is invalid with the JMP instruction");
                    }

                    // CMOS fixes a bug in this op code which results in an extra clock cycle
                    if (_currentOP.OpCode == 0x6c && _cpuType == e6502Type.CMOS)
                        _extraCycles++;
                    break;

                // JSR - jump to new location and save return address
                case 0x20:
                    // documentation says push PC+2 even though this is a 3 byte instruction
                    // When pulled via RTS 1 is added to the result
                    Push((ushort)(PC+2));  
                    PC = GetImmWord();
                    break;

                // LDA - load accumulator with memory (NZ)
                case 0xa1:
                case 0xa5:
                case 0xa9:
                case 0xad:
                case 0xb1:
                case 0xb2:
                case 0xb5:
                case 0xb9:
                case 0xbd:
                    A = (byte)oper;

                    ZF = ((A & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((A & 0x80) == 0x80);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // LDX - load index X with memory (NZ)
                case 0xa2:
                case 0xa6:
                case 0xae:
                case 0xb6:
                case 0xbe:
                    X = (byte)oper;

                    ZF = ((X & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((X & 0x80) == 0x80);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // LDY - load index Y with memory (NZ)
                case 0xa0:
                case 0xa4:
                case 0xac:
                case 0xb4:
                case 0xbc:
                    Y = (byte)oper;

                    ZF = ((Y & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((Y & 0x80) == 0x80);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;


                // LSR - shift right one bit (NZC)
                // 0 -> (76543210) -> C
                case 0x46:
                case 0x4a:
                case 0x4e:
                case 0x56:
                case 0x5e:

                    // On 65C02 (abs,X) takes one less clock cycle (but still add back 1 if page boundary crossed)
                    if (_currentOP.OpCode == 0x5e && _cpuType == e6502Type.CMOS)
                        _extraCycles--;

                    // shift bit 0 into carry
                    CF = ((oper & 0x01) == 0x01);

                    // shift operand
                    result = oper >> 1;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, result);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // NOP - no operation
                case 0xea:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // ORA - OR memory with accumulator (NZ)
                case 0x01:
                case 0x05:
                case 0x09:
                case 0x0d:
                case 0x11:
                case 0x12:
                case 0x15:
                case 0x19:
                case 0x1d:
                    result = A | (byte)oper;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);

                    A = (byte)result;

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PHA - push accumulator on stack
                case 0x48:
                    Push(A);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PHP - push processor status on stack
                case 0x08:
                    int sr = 0x00;

                    if (NF) sr = sr | 0x80;
                    if (VF) sr = sr | 0x40;
                    sr = sr | 0x20; // bit 5 is always 1
                    sr = sr | 0x10; // bit 4 is always 1 for PHP
                    if (DF) sr = sr | 0x08;
                    if (IF) sr = sr | 0x04;
                    if (ZF) sr = sr | 0x02;
                    if (CF) sr = sr | 0x01;

                    Push((byte)sr);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PHX - push X on stack
                case 0xda:
                    Push(X);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PHY - push Y on stack
                case 0x5a:
                    Push(Y);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PLA - pull accumulator from stack (NZ)
                case 0x68:
                    A = PopByte();
                    NF = (A & 0x80) == 0x80;
                    ZF = (A & 0xff) == 0x00;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PLP - pull status from stack
                case 0x28:
                    sr = PopByte();

                    NF = (sr & 0x80) == 0x80;
                    VF = (sr & 0x40) == 0x40;
                    DF = (sr & 0x08) == 0x08;
                    IF = (sr & 0x04) == 0x04;
                    ZF = (sr & 0x02) == 0x02;
                    CF = (sr & 0x01) == 0x01;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PLX - pull X from stack (NZ)
                case 0xfa:
                    X = PopByte();
                    NF = (X & 0x80) == 0x80;
                    ZF = (X & 0xff) == 0x00;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // PLY - pull Y from stack (NZ)
                case 0x7a:
                    Y = PopByte();
                    NF = (Y & 0x80) == 0x80;
                    ZF = (Y & 0xff) == 0x00;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // RMBx - clear bit in memory (no flags)
                // Clear the zero page location of the specified bit
                // These instructions are only available on Rockwell and WDC 65C02 chips.
                case 0x07:
                case 0x17:
                case 0x27:
                case 0x37:
                case 0x47:
                case 0x57:
                case 0x67:
                case 0x77:

                    // upper nibble specifies the bit to check
                     check_bit = (byte)(_currentOP.OpCode >> 4);
                     check_value = 0x01;
                    for (int ii = 0; ii < check_bit; ii++)
                    {
                        check_value = (byte)(check_value << 1);
                    }
                    check_value = (byte)~check_value;
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, oper & check_value);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // SMBx - set bit in memory (no flags)
                // Set the zero page location of the specified bit
                // These instructions are only available on Rockwell and WDC 65C02 chips.
                case 0x87:
                case 0x97:
                case 0xa7:
                case 0xb7:
                case 0xc7:
                case 0xd7:
                case 0xe7:
                case 0xf7:

                    // upper nibble specifies the bit to check (but ignore bit 7)
                    check_bit = (byte)((_currentOP.OpCode & 0x70) >> 4);
                    check_value = 0x01;
                    for (int ii = 0; ii < check_bit; ii++)
                    {
                        check_value = (byte)(check_value << 1);
                    }
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, oper | check_value);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // ROL - rotate left one bit (NZC)
                // C <- 76543210 <- C
                case 0x26:
                case 0x2a:
                case 0x2e:
                case 0x36:
                case 0x3e:

                    // On 65C02 (abs,X) takes one less clock cycle (but still add back 1 if page boundary crossed)
                    if (_currentOP.OpCode == 0x3e && _cpuType == e6502Type.CMOS)
                        _extraCycles--;

                    // perserve existing cf value
                    bool old_cf = CF;

                    // shift bit 7 into carry flag
                    CF = (oper >= 0x80);

                    // shift operand
                    result = oper << 1;

                    // old carry flag goes to bit zero
                    if (old_cf) result = result | 0x01;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, result);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // ROR - rotate right one bit (NZC)
                // C -> 76543210 -> C
                case 0x66:
                case 0x6a:
                case 0x6e:
                case 0x76:
                case 0x7e:

                    // On 65C02 (abs,X) takes one less clock cycle (but still add back 1 if page boundary crossed)
                    if (_currentOP.OpCode == 0x7e && _cpuType == e6502Type.CMOS)
                        _extraCycles--;

                    // perserve existing cf value
                    old_cf = CF;

                    // shift bit 0 into carry flag
                    CF = (oper & 0x01) == 0x01;

                    // shift operand
                    result = oper >> 1;

                    // old carry flag goes to bit 7
                    if (old_cf) result = result | 0x80;

                    ZF = ((result & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((result & 0x80) == 0x80);
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, result);

                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // RTI - return from interrupt
                case 0x40:
                    // pull SR
                    sr = PopByte();

                    NF = (sr & 0x80) == 0x80;
                    VF = (sr & 0x40) == 0x40;
                    DF = (sr & 0x08) == 0x08;
                    IF = (sr & 0x04) == 0x04;
                    ZF = (sr & 0x02) == 0x02;
                    CF = (sr & 0x01) == 0x01;

                    // pull PC
                    PC = PopWord();

                    break;

                // RTS - return from subroutine
                case 0x60:
                    PC = (ushort)(PopWord() + 1);
                    break;

                // SBC - subtract memory from accumulator with borrow (NZCV)
                // A-M-C -> A (NZCV)
                case 0xe1:
                case 0xe5:
                case 0xe9:
                case 0xed:
                case 0xf1:
                case 0xf2:
                case 0xf5:
                case 0xf9:
                case 0xfd:

                    if (DF)
                    {
                        result = HexToBCD(A) - HexToBCD((byte)oper);
                        if (!CF) result--;

                        CF = (result >= 0);

                        // BCD numbers wrap around when subtraction is negative
                        if (result < 0)
                            result += 100;
                        ZF = (result == 0);

                        A = BCDToHex(result);

                        // Unlike ZF and CF, the NF flag represents the MSB after conversion
                        // to BCD.
                        NF = (A > 0x7f);

                        // extra clock cycle on CMOS in decimal mode
                        if (_cpuType == e6502Type.CMOS)
                            _extraCycles++;
                    }
                    else
                    {
                        ADC((byte)~oper);
                    }
                    PC += _currentOP.Bytes;

                    break;

                // SEC - set carry flag
                case 0x38:
                    CF = true;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // SED - set decimal mode
                case 0xf8:
                    DF = true;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // SEI - set interrupt disable bit
                case 0x78:
                    IF = true;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // STA - store accumulator in memory
                case 0x81:
                case 0x85:
                case 0x8d:
                case 0x91:
                case 0x92:
                case 0x95:
                case 0x99:
                case 0x9d:
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, A);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // STX - store X in memory
                case 0x86:
                case 0x8e:
                case 0x96:
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, X);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // STY - store Y in memory
                case 0x84:
                case 0x8c:
                case 0x94:
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, Y);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // STZ - Store zero
                case 0x64:
                case 0x74:
                case 0x9c:
                case 0x9e:
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, 0);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TAX - transfer accumulator to X (NZ)
                case 0xaa:
                    X = A;
                    ZF = ((X & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((X & 0x80) == 0x80);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TAY - transfer accumulator to Y (NZ)
                case 0xa8:
                    Y = A;
                    ZF = ((Y & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((Y & 0x80) == 0x80);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TRB - test and reset bits (Z)
                // Perform bitwise AND between accumulator and contents of memory
                case 0x14:
                case 0x1c:
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, ~A & oper);
                    ZF = (A & oper) == 0x00;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TSB - test and set bits (Z)
                // Perform bitwise AND between accumulator and contents of memory
                case 0x04:
                case 0x0c:
                    SaveOperand(_currentOP.AddressMode, A | oper);
                    ZF = (A & oper) == 0x00;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TSX - transfer SP to X (NZ)
                case 0xba:
                    X = SP;
                    ZF = ((X & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((X & 0x80) == 0x80);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TXA - transfer X to A (NZ)
                case 0x8a:
                    A = X;
                    ZF = ((A & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((A & 0x80) == 0x80);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TXS - transfer X to SP (no flags -- some online docs are incorrect)
                case 0x9a:
                    SP = X;
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // TYA - transfer Y to A (NZ)
                case 0x98:
                    A = Y;
                    ZF = ((A & 0xff) == 0x00);
                    NF = ((A & 0x80) == 0x80);
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;

                // The original 6502 has undocumented and erratic behavior if
                // undocumented op codes are invoked.  The 65C02 on the other hand
                // are guaranteed to be NOPs although they vary in number of bytes
                // and cycle counts.  These NOPs are listed in the OpcodeList.txt file
                // so the proper number of clock cycles are used.
                //
                // Instructions STP (0xdb) and WAI (0xcb) will reach this case.
                // For now these are treated as a NOP.
                default:
                    PC += _currentOP.Bytes;
                    break;
            }
        }

        private int GetOperand(AddressModes mode)
        {
            int oper = 0;
            switch (mode)
            {
                // Accumulator mode uses the value in the accumulator
                case AddressModes.Accumulator:
                    oper = A;
                    break;

                // Retrieves the byte at the specified memory location
                case AddressModes.Absolute:             
                    oper = memory[ GetImmWord() ];
                    break;

                // Indexed absolute retrieves the byte at the specified memory location
                case AddressModes.AbsoluteX:

                    ushort imm = GetImmWord();
                    ushort result = (ushort)(imm + X);

                    if (_currentOP.CheckPageBoundary)
                    {
                        if ((imm & 0xff00) != (result & 0xff00)) _extraCycles += 1;
                    }
                    oper = memory[ result ];
                    break;
                case AddressModes.AbsoluteY:
                    imm = GetImmWord();
                    result = (ushort)(imm + Y);

                    if (_currentOP.CheckPageBoundary)
                    {
                        if ((imm & 0xff00) != (result & 0xff00)) _extraCycles += 1;
                    }
                    oper = memory[result]; break;

                // Immediate mode uses the next byte in the instruction directly.
                case AddressModes.Immediate:
                    oper = GetImmByte();
                    break;

                // Implied or Implicit are single byte instructions that do not use
                // the next bytes for the operand.
                case AddressModes.Implied:
                    break;

                // Indirect mode uses the absolute address to get another address.
                // The immediate word is a memory location from which to retrieve
                // the 16 bit operand.
                case AddressModes.Indirect:
                    oper = GetWordFromMemory(GetImmWord());
                    break;

                // The indexed indirect modes uses the immediate byte rather than the
                // immediate word to get the memory location from which to retrieve
                // the 16 bit operand.  This is a combination of ZeroPage indexed and Indirect.
                case AddressModes.XIndirect:

                    /*
                     * 1) fetch immediate byte
                     * 2) add X to the byte
                     * 3) obtain word from this zero page address
                     * 4) return the byte located at the address specified by the word
                     */

                    oper = memory[GetWordFromMemory( (byte)(GetImmByte() + X))];
                    break;

                // The Indirect Indexed works a bit differently than above.
                // The Y register is added *after* the deferencing instead of before.
                case AddressModes.IndirectY:

                    /*
                        1) Fetch the address (word) at the immediate zero page location
                        2) Add Y to obtain the final target address
                        3)Load the byte at this address
                    */

                    ushort addr = GetWordFromMemory(GetImmByte());
                    oper = memory[addr + Y];

                    if (_currentOP.CheckPageBoundary)
                    {
                        if ((oper & 0xff00) != (addr & 0xff00)) _extraCycles++;
                    }
                    break;


                // Relative is used for branching, the immediate value is a
                // signed 8 bit value and used to offset the current PC.
                case AddressModes.Relative:
                    oper = SignExtend(GetImmByte());
                    break;

                // Zero Page mode is a fast way of accessing the first 256 bytes of memory.
                // Best programming practice is to place your variables in 0x00-0xff.
                // Retrieve the byte at the indicated memory location.
                case AddressModes.ZeroPage:
                    oper = memory[GetImmByte()];
                    break;
                case AddressModes.ZeroPageX:
                    oper = memory[(GetImmByte() + X) & 0xff];
                    break;
                case AddressModes.ZeroPageY:
                    oper = memory[(GetImmByte() + Y) & 0xff];
                    break;

                // this mode is from the 65C02 extended set
                // works like ZeroPageY when Y=0
                case AddressModes.ZeroPage0:
                    oper = memory[GetWordFromMemory((GetImmByte()) & 0xff)];
                    break;

                // for this mode do the same thing as ZeroPage
                case AddressModes.BranchExt:
                    oper = memory[GetImmByte()];
                    break;
                default:
                    break;
            }
            return oper;
        }

        private void SaveOperand(AddressModes mode, int data)
        {
            switch (mode)
            {
                // Accumulator mode uses the value in the accumulator
                case AddressModes.Accumulator:
                    A = (byte)data;
                    break;

                // Absolute mode retrieves the byte at the indicated memory location
                case AddressModes.Absolute:
                    memory[GetImmWord()] = (byte)data;
                    break;
                case AddressModes.AbsoluteX:
                    memory[GetImmWord() + X] = (byte)data;
                    break;
                case AddressModes.AbsoluteY:
                    memory[GetImmWord() + Y] = (byte)data;
                    break;

                // Immediate mode uses the next byte in the instruction directly.
                case AddressModes.Immediate:
                    throw new InvalidOperationException("Address mode " + mode.ToString() + " is not valid for this operation");

                // Implied or Implicit are single byte instructions that do not use
                // the next bytes for the operand.
                case AddressModes.Implied:
                    throw new InvalidOperationException("Address mode " + mode.ToString() + " is not valid for this operation");

                // Indirect mode uses the absolute address to get another address.
                // The immediate word is a memory location from which to retrieve
                // the 16 bit operand.
                case AddressModes.Indirect:
                    throw new InvalidOperationException("Address mode " + mode.ToString() + " is not valid for this operation");

                // The indexed indirect modes uses the immediate byte rather than the
                // immediate word to get the memory location from which to retrieve
                // the 16 bit operand.  This is a combination of ZeroPage indexed and Indirect.
                case AddressModes.XIndirect:
                    memory[GetWordFromMemory((byte)(GetImmByte() + X))] = (byte)data;
                    break;

                // The Indirect Indexed works a bit differently than above.
                // The Y register is added *after* the deferencing instead of before.
                case AddressModes.IndirectY:
                    memory[GetWordFromMemory(GetImmByte()) + Y] = (byte)data;
                    break;

                // Relative is used for branching, the immediate value is a
                // signed 8 bit value and used to offset the current PC.
                case AddressModes.Relative:
                    throw new InvalidOperationException("Address mode " + mode.ToString() + " is not valid for this operation");

                // Zero Page mode is a fast way of accessing the first 256 bytes of memory.
                // Best programming practice is to place your variables in 0x00-0xff.
                // Retrieve the byte at the indicated memory location.
                case AddressModes.ZeroPage:
                    memory[GetImmByte()] = (byte)data;
                    break;
                case AddressModes.ZeroPageX:
                    memory[(GetImmByte() + X) & 0xff] = (byte)data;
                    break;
                case AddressModes.ZeroPageY:
                    memory[(GetImmByte() + Y) & 0xff] = (byte)data;
                    break;
                case AddressModes.ZeroPage0:
                    memory[GetWordFromMemory((GetImmByte()) & 0xff)] = (byte)data;
                    break;

                // for this mode do the same thing as ZeroPage
                case AddressModes.BranchExt:
                    memory[GetImmByte()] = (byte)data;
                    break;

                default:
                    break;
            }
        }

        private ushort GetWordFromMemory(int address)
        {
            return (ushort)((memory[address + 1] << 8 | memory[address]) & 0xffff);
        }

        private ushort GetImmWord()
        {
            return (ushort)((memory[PC + 2] << 8 | memory[PC + 1]) & 0xffff);
        }

        private byte GetImmByte()
        {
            return memory[PC + 1];
        }

        private int SignExtend(int num)
        {
            if (num < 0x80)
                return num;
            else
                return (0xff << 8 | num) & 0xffff;
        }

        private void Push(byte data)
        {
            memory[(0x0100 | SP)] = data;
            SP--;
        }

        private void Push(ushort data)
        {
            // HI byte is in a higher address, LO byte is in the lower address
            memory[(0x0100 | SP)] = (byte)(data >> 8);
            memory[(0x0100 | (SP-1))] = (byte)(data & 0xff);
            SP -= 2;
        }

        private byte PopByte()
        {
            SP++;
            return memory[(0x0100 | SP)];
        }

        private ushort PopWord()
        {
            // HI byte is in a higher address, LO byte is in the lower address
            SP += 2;
            ushort idx = (ushort)(0x0100 | SP);
            return (ushort)((memory[idx] << 8 | memory[idx-1]) & 0xffff);
        }

        private void ADC(byte oper)
        {
            ushort answer = (ushort)(A + oper);
            if (CF) answer++;

            CF = (answer > 0xff);
            ZF = ((answer & 0xff) == 0x00);
            NF = (answer & 0x80) == 0x80;

            //ushort temp = (ushort)(~(A ^ oper) & (A ^ answer) & 0x80);
            VF = (~(A ^ oper) & (A ^ answer) & 0x80) != 0x00;

            A = (byte)answer;
        }

        private int HexToBCD(byte oper)
        {
            // validate input is valid packed BCD 
            if (oper > 0x99)
                throw new InvalidOperationException("Invalid BCD number: " + oper.ToString("X2"));
            if ((oper & 0x0f) > 0x09)
                throw new InvalidOperationException("Invalid BCD number: " + oper.ToString("X2"));

            return ((oper >> 4) * 10) + (oper & 0x0f);
        }

        private byte BCDToHex(int result)
        {
            if (result > 0xff)
                throw new InvalidOperationException("Invalid BCD to hex number: " + result.ToString());

            if (result <= 9)
                return (byte)result;
            else
                return (byte)(((result / 10) << 4) + (result % 10));

        }

        private void DoIRQ(ushort vector)
        {
            DoIRQ(vector, false);
        }

        private void DoIRQ(ushort vector, bool isBRK)
        {
            // Push the MSB of the PC
            Push((byte)(PC >> 8));

            // Push the LSB of the PC
            Push((byte)(PC & 0xff));

            // Push the status register
            int sr = 0x00;
            if (NF) sr = sr | 0x80;
            if (VF) sr = sr | 0x40;

            sr = sr | 0x20;             // bit 5 is unused and always 1

            if(isBRK)
                sr = sr | 0x10;         // software interrupt (BRK) pushes B flag as 1
                                        // hardware interrupt pushes B flag as 0
            if (DF) sr = sr | 0x08;
            if (IF) sr = sr | 0x04;
            if (ZF) sr = sr | 0x02;
            if (CF) sr = sr | 0x01;

            Push((byte)sr);

            // set interrupt disable flag
            IF = true;

            // On 65C02, IRQ, NMI, and RESET also clear the D flag (but not on BRK) after pushing the status register.
            if (_cpuType == e6502Type.CMOS && !isBRK)
                DF = false;

            // load program counter with the interrupt vector
            PC = GetWordFromMemory(vector);
        }

        private void CheckBranch(bool flag, int oper)
        {
            if (flag)
            {
                // extra cycle on branch taken
                _extraCycles++;

                // extra cycle if branch destination is a different page than
                // the next instruction
                if ((PC & 0xff00) != ((PC + oper) & 0xff00))
                    _extraCycles++;

                PC += (ushort)oper;
            }

        }
    }
}