用 Go 撸了一个 NES/FC/红白机模拟器——GoNES

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爱意满满的作品展示区。

这是一个创建于 2015 天前的主题，其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

上个月在 V 站看到有同学发布了一个 Rust 写的 Gameboy 模拟器。当时我恰好在系统化学习 Go 语言，作为马里奥 /马力欧 /玛丽（误）的忠实粉丝，就想着自己能不能用 Go 写个模拟器玩玩。于是我瞄准了 NES 模拟器，考虑到 NES 是上个世纪 80 年代的古董硬件，可能比较容易实现。

接下来我开始在网上搜索关于 NES 硬件的信息。忽然有一个神奇的网站出现在我眼前，它就是 nesdev.com 。这个网站有一个Wiki，里面的内容包罗万象，有 NES 的硬件细节，也有 NES 游戏开发的教程。对照着文档，大概用了一天的时间完成了 INES ROM 文件（网上下到的.nes 文件都是这种格式）的读取，然后用了不到一周的业余时间就基本实现了 NES CPU （ 6502 ）指令解释器。NES 的 PPU （类似显卡）是难点，大概陆陆续续写个几个星期才完成基本功能。主要因为 NES 的硬件太弱，很多游戏为了压榨机能在开发过程中用了大量的 hack，如果对 PPU 的模拟必须不够精确，游戏运行时就会出现各种奇怪的现象。用的 GUI 库是 fyne.io ，在部分操作系统上会内存泄漏，打算之后换个其他的库试试（ Go 语言目前好像没有成熟的 GUI 库）。另外 APU （类似声卡）的模拟还没有实现（主要我对声学一窍不通，也暂时不想随便引用个第三方库解决，就先拖着了）。

另外一个难点是卡带的模拟。NES 原生只有 2kB 内存+2kB 显存，为了拓展内存和显存的容量，很多游戏的卡带带有一个俗称 Mapper 的芯片。配合卡带上额外的 ROM 或 RAM 芯片，Mapper 可以将卡带上 ROM 或 RAM 的一部分空间（称为 bank ）映射进 NES 的内存或显存地址空间，还可以在游戏运行中动态切换。麻烦的是，不同的游戏使用的 Mapper 芯片是不同的，你必须先实现了对某种 Mapper 的模拟，才能运行使用这种 Mapper 的游戏 ROM，然而已知的 Mapper 种类就有几百种。目前我的模拟器只实现了 INES 文件格式定义的 0-3 号 Mapper，但已经可以运行不少游戏了（包括超级马力欧兄弟一代和魂斗罗）。

项目地址： https://github.com/vfreex/gones （欢迎 PR，顺便求一波赞）

目前这个项目还比较初期，只能慢慢完善了。如果很多人感兴趣的话我打算写几篇文章，做个自制 NES 模拟器的教程。