模拟器如何工作以及它们是如何编写的？
模拟器如何工作？当我看到 NES / SNES 或 C64 模拟器时，它让我震惊。
您是否必须通过解释其特定的装配说明来模拟这些机器的处理器？还有什么进入它？它们通常是如何设计的？
你能为有兴趣编写模拟器（特别是游戏系统）的人提供建议吗？
答案
仿真是一个多方面的领域。以下是基本思想和功能组件。我要把它分成几块，然后通过编辑填写细节。我要描述的许多内容都需要了解处理器的内部工作原理 - 装配知识是必要的。如果我对某些事情有点过于模糊，请提出问题，以便我可以继续改进这个答案。
基本理念：
仿真通过处理处理器和各个组件的行为来工作。您构建系统的每个单独部分，然后像硬件中的电线一样连接这些部分。
处理器仿真：
有三种处理处理器仿真的方法：
- 解释
- 动态重新编译
- 静态重新编译
通过所有这些路径，您可以拥有相同的总体目标：执行一段代码来修改处理器状态并与 “硬件” 进行交互。处理器状态是给定处理器目标的处理器寄存器，中断处理程序等的集合体。对于 6502，你有许多代表寄存器的 8 位整数： A ， X ， Y ， P和S ; 你还有一个 16 位的PC寄存器。
通过解释，您可以从IP （指令指针 - 也称为PC ，程序计数器）开始，并从内存中读取指令。您的代码解析此指令并使用此信息来更改处理器指定的处理器状态。解释的核心问题是它很慢; 每次处理给定的指令时，都必须对其进行解码并执行必要的操作。
通过动态重新编译，您可以像解释一样迭代代码，但不是仅执行操作码，而是构建操作列表。到达分支指令后，将此操作列表编译为主机平台的机器代码，然后缓存此编译代码并执行它。然后，当您再次点击给定的指令组时，您只需要执行缓存中的代码。 （顺便说一句，大多数人实际上并没有列出指令，而是将它们编译成机器代码 - 这使得优化更加困难，但这超出了这个答案的范围，除非有足够的人感兴趣）
使用静态重新编译时，您可以执行与动态重新编译相同的操作，但是您可以使用分支。您最终构建了一段代表程序中所有代码的代码，然后可以执行这些代码而不会产生进一步的干扰。如果不是出于以下问题，这将是一个很好的机制：
- 不在程序中开始的代码（例如，在运行时压缩，加密，生成 / 修改等）将不会被重新编译，因此它不会运行
- 已经证明，找到给定二进制文件中的所有代码等同于停止问题
这些结合使得静态重新编译在 99％的情况下完全不可行。有关更多信息，Michael Steil 对静态重新编译做了一些很好的研究 - 这是我见过的最好的。
处理器仿真的另一面是与硬件交互的方式。这确实有两个方面：
- 处理器时序
- 中断处理
处理器时间：
某些平台 - 尤其是 NES，SNES 等旧式控制台 - 要求您的仿真器具有完全兼容的严格时序。使用 NES，你有 PPU（像素处理单元），它要求 CPU 在精确的时刻将像素放入其内存中。如果使用解释，您可以轻松计算周期并模拟正确的时间; 使用动态 / 静态重新编译，事情是 / 很多 / 更复杂。
中断处理：
中断是 CPU 与硬件通信的主要机制。通常，您的硬件组件会告诉 CPU 它关心的中断。这非常简单 - 当您的代码抛出给定的中断时，您会查看中断处理程序表并调用正确的回调。
硬件仿真：
模拟给定硬件设备有两个方面：
- 模拟设备的功能
- 模拟实际的设备接口
以硬盘为例。通过创建后备存储，读 / 写 / 格式例程等来模拟该功能。这部分通常非常简单。
设备的实际接口有点复杂。这通常是存储器映射寄存器的某种组合（例如，设备监视变化以执行信令的存储器的部分）和中断。对于硬盘驱动器，您可能有一个内存映射区域，您可以在其中放置读取命令，写入等，然后再读取此数据。
我会详细介绍，但有一百万种方法可以用它。如果您有任何具体问题，请随时提问，我会添加信息。
资源：
我想我在这里给出一个很好的介绍，但有一吨的其他领域。我很乐意帮助解决任何问题; 由于其极大的复杂性，我在大多数情况下都非常模糊。
必需的维基百科链接：
一般仿真资源：
- Zophar - 这是我开始模仿，首先下载模拟器并最终掠夺他们庞大的文档档案的地方。这是您可能拥有的绝对最佳资源。
- NGEmu - 没有多少直接资源，但他们的论坛是无与伦比的。
- RomHacking.net - 文档部分包含有关流行控制台的机器架构的资源
模拟器项目参考：
- IronBabel - 这是一个. NET 的仿真平台，用 Nemerle 编写，并在运行时重新编译代码到 C＃。免责声明：这是我的项目，所以请原谅无耻的插件。
- BSnes - 一个令人敬畏的 SNES 仿真器，其目标是周期完美的准确性。
- MAME - 街机模拟器。很好的参考。
- 6502asm.com - 这是一个 JavaScript 6502 模拟器，有一个很酷的小论坛。
- dynarec'd 6502asm - 这是我在一两天内做的一点点黑客攻击。我从 6502asm.com 获取现有的模拟器并将其更改为动态地将代码重新编译为 JavaScript 以大幅提高速度。
处理器重新编译参考：
附录：
自提交这个答案以来已经有一年多的时间了，并且已经得到了所有关注，我认为是时候更新一些东西了。
也许现在仿效中最令人兴奋的事情是libcpu ，由前面提到的 Michael Steil 开始。它是一个用于支持大量 CPU 核的库，它使用 LLVM 进行重新编译（静态和动态！）。它具有巨大的潜力，我认为它会为仿真做出巨大贡献。
emu-docs也引起了我的注意，它包含一个很好的系统文档库，这对于仿真目的非常有用。我没有花太多时间在那里，但看起来他们有很多很棒的资源。
我很高兴这篇文章很有帮助，我希望我可以在今年年底 / 明年年初完成这个问题。
一位名叫 Victor Moya del Barrio 的人写了关于这个话题的论文。 152 页的很多好消息。您可以在此处下载 PDF。
如果您不想在scribd注册，可以谷歌搜索 PDF 标题， “仿真编程技术研究” 。 PDF 有几个不同的来源。
仿真可能看起来令人生畏，但实际上比模拟更容易。
任何处理器通常都有一个编写良好的规范，用于描述状态，交互等。
如果您根本不关心性能，那么您可以使用非常优雅的面向对象程序轻松模拟大多数旧处理器。例如，X86 处理器需要某些东西来维护寄存器的状态（简单），维护内存状态（简单），以及将每个传入命令应用到机器当前状态的东西。如果你真的想要准确性，你也会模仿内存翻译，缓存等，但这是可行的。
实际上，许多微芯片和 CPU 制造商针对芯片的仿真器测试程序，然后针对芯片本身进行测试，这有助于他们发现芯片的规格是否存在问题，或者是硬件中芯片的实际实现。例如，可以编写会导致死锁的芯片规范，并且当硬件中出现截止日期时，重要的是看它是否可以在规范中再现，因为这表明比芯片实现中的问题更大的问题。
当然，视频游戏的模拟器通常关心性能，因此它们不使用天真的实现，并且它们还包括与主机系统的 OS 接口的代码，例如使用绘图和声音。
考虑到旧视频游戏（NES / SNES 等）的性能非常低，在现代系统上仿真非常容易。事实上，你可以下载一套有史以来的每一款 SNES 游戏或任何 Atari 2600 游戏更令人惊讶，因为当这些系统受欢迎时，可以自由访问每个墨盒，这将是梦想成真。