集成

GPU寄存器
实现：GPU 寄存器
- 零页 I/O：GPU
- 寄存器处理
- 运行中的每帧
- - index.html：模拟器界面
  - jsGB.js：重置和调度
测试

在第 4 部分中，详细探讨了 GameBoy 的图形子系统，并将仿真放在一起。没有一套GPU的寄存器映射在软件中处理，图形子系统不能被仿真器使用；一旦这些寄存器可用，仿真器基本上就可以进行基本使用了。

GPU寄存器

GameBoy 的图形单元在内存映射的 I/O 空间中有一系列映射到内存中的寄存器。为了获得具有背景图像的工作仿真，GPU 将需要以下寄存器（其他寄存器也可用于 GPU，将在本系列的后面部分进行探讨）。

基本 GPU 寄存器

地址	寄存器	状态
0xFF40	LCD and GPU control	读 / 写
0xFF42	Scroll-Y	读 / 写
0xFF43	Scroll-X	读 / 写
0xFF44	Current scan line	只读
0xFF47	Background palette	只写

背景调色板寄存器之前已经被探索过，它由四个 2 位调色板条目组成。滚动寄存器和扫描线计数器是全字节值；这留下了 LCD 控制寄存器，它由 8 个独立的标志组成，用于控制 GPU 的各个部分。

GPU控制寄存器

位	功能	0	1
0	Background: on/off	Off	On
1	Sprites: on/off	Off	On
2	Sprites: size (pixels)	8x8	8x16
3	Background: tile map	#0	#1
4	Background: tile set	#0	#1
5	Window: on/off	Off	On
6	Window: tile map	#0	#1
7	Display: on/off	Off	On

在上表中，GPU 的附加功能出现了：可以出现在背景上方的“窗口”层，以及可以在背景和窗口上移动的角色对象。这些附加功能将在需要时涵盖；同时，背景标志对于基本渲染功能最重要。特别是，在这里可以看到如何更改背景瓦片地图和瓦片集，只需翻转寄存器 0xFF40 中的位即可。

实现：GPU 寄存器

借助概念性的 GPU 寄存器布局，只需将这些地址的处理程序添加到 MMU 即可实现仿真。这可以通过将 GPU 更新硬编码到 MMU 中来完成，或者定义一系列寄存器，其中将从 MMU 调用 GPU，以便从那里完成更专业的处理。出于模块化的考虑，这里采用了后一种方法。

零页 I/O：GPU

位于 MMU.js 中

    rb: function(addr){switch(addr & 0xF000){...case 0xF000:switch(addr & 0x0F00){...// Zero-pagecase 0xF00:if(addr >= 0xFF80){return MMU._zram[addr & 0x7F];}else{// I/O control handlingswitch(addr & 0x00F0){// GPU (64 registers)case 0x40: case 0x50: case 0x60: case 0x70:return GPU.rb(addr);}return 0;}}}},wb: function(addr, val){switch(addr & 0xF000){...case 0xF000:switch(addr & 0x0F00){...// Zero-pagecase 0xF00:if(addr >= 0xFF80){MMU._zram[addr & 0x7F] = val;}else{// I/Oswitch(addr & 0x00F0){// GPUcase 0x40: case 0x50: case 0x60: case 0x70:GPU.wb(addr, val);break;}}break;}break;}}

寄存器处理

位于 GPU.js 中

    rb: function(addr){switch(addr){// LCD Controlcase 0xFF40:return (GPU._switchbg  ? 0x01 : 0x00) |(GPU._bgmap     ? 0x08 : 0x00) |(GPU._bgtile    ? 0x10 : 0x00) |(GPU._switchlcd ? 0x80 : 0x00);// Scroll Ycase 0xFF42:return GPU._scy;// Scroll Xcase 0xFF43:return GPU._scx;// Current scanlinecase 0xFF44:return GPU._line;}},wb: function(addr, val){switch(addr){// LCD Controlcase 0xFF40:GPU._switchbg  = (val & 0x01) ? 1 : 0;GPU._bgmap     = (val & 0x08) ? 1 : 0;GPU._bgtile    = (val & 0x10) ? 1 : 0;GPU._switchlcd = (val & 0x80) ? 1 : 0;break;// Scroll Ycase 0xFF42:GPU._scy = val;break;// Scroll Xcase 0xFF43:GPU._scx = val;break;// Background palettecase 0xFF47:for(var i = 0; i < 4; i++){switch((val >> (i * 2)) & 3){case 0: GPU._pal[i] = [255,255,255,255]; break;case 1: GPU._pal[i] = [192,192,192,255]; break;case 2: GPU._pal[i] = [ 96, 96, 96,255]; break;case 3: GPU._pal[i] = [  0,  0,  0,255]; break;}}break;}}

运行中的每帧

目前，模拟器 CPU 的调度循环永远运行，没有暂停。模拟器最基本的界面允许重置或暂停模拟；为了实现这一点，必须使用已知的时间量作为仿真器接口的基本单位。可以使用三种可能的时间单位：

指令：提供在每条 CPU 指令后暂停的机会。这会导致大量开销，因为 CPU 执行的每一步都必须调用调度函数；在 4.19MHz 频率下，必须采取许多步骤才能产生可观的数量。
行扫描：在 GPU 渲染每一行后暂停。这会产生较少的开销，但调度程序仍然必须每秒调用数千次；此外，在画布显示与当前扫描线不对应的状态下，可以暂停仿真。
帧：允许在整个帧被模拟、渲染并推送到画布后停止模拟。这提供了计时精度和最佳速度的最佳折衷，同时确保模拟画布与 GPU 状态一致。

由于每一帧由144条扫描线和10行垂直空白组成，每条扫描线运行需要456个时钟周期，因此一帧的长度为70224个时钟。与在仿真开始时初始化每个子系统的仿真器级重置功能结合使用，仿真器本身可以运行，并提供基本接口。

index.html：模拟器界面

<canvas id="screen" width="160" height="144"></canvas>
<a id="reset">Reset</a> | <a id="run">Run</a>

jsGB.js：重置和调度

jsGB = {reset: function(){GPU.reset();MMU.reset();Z80.reset();MMU.load('test.gb');},frame: function(){var fclk = Z80._clock.t + 70224;do{Z80._map[MMU.rb(Z80._r.pc++)]();Z80._r.pc &= 65535;Z80._clock.m += Z80._r.m;Z80._clock.t += Z80._r.t;GPU.step();} while(Z80._clock.t < fclk);},_interval: null,run: function(){if(!jsGB._interval){jsGB._interval = setTimeout(jsGB.frame, 1);document.getElementById('run').innerHTML = 'Pause';}else{clearInterval(jsGB._interval);jsGB._interval = null;document.getElementById('run').innerHTML = 'Run';}}
};window.onload = function()
{document.getElementById('reset').onclick = jsGB.reset;document.getElementById('run').onclick = jsGB.run;jsGB.reset();
};

测试

将这些代码组合在一起的结果：模拟器能够加载和运行基于图形的演示。在这种情况下，正在加载的测试 ROM 是由Doug Lanford编写的滚动测试：当按下方向键盘按钮之一时，显示的背景将滚动。在这种特殊情况下，在未模拟键盘的情况下，会显示静态背景。

在下一部分中，这块拼图将就位：一个键盘模拟，它可以为模拟程序提供适当的输入。

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