游戏机模拟器的具体原理是什么？

“游戏机模拟器” 注重的是 “严格模拟硬件”，要精确，可以对照 MAME代码，所有问题都能在里面找到对应答案：

第一：模拟 CPU

MAME里实现了各种 68000， z80，mips, sparc, arm，pic16c5x，nec, alpha，等 100 多款你见过的或者没见过的主从协处理器的模拟，虽然都是 switch case opcode，但是不像 lua虚拟机。MAME的 CPU模拟重点在 “精确实现硬件”，除了指令集实现外，还有各种软硬终端/trap/异常处理/IO实现。举个简单例子，一个游戏主机需要 4MHz 的 z80芯片，你就得给我真的按照 4Mhz来跑，每条指令计算周期，不能多也不能少，你要把 4Mhz跑成 8Mhz，游戏玩起来节奏就不一样了。比如以前老游戏机上敌人一多，就会慢下来，你实现模拟器，也得把这种慢下来给实现了。另外很多街机是双处理器，比如一块 68000 + z80，你不能复原老主机的运行速度，一些写的粗糙的游戏 ROM可能会出错。

模拟 CPU重点是 “精细”，比如浮点数误差最好一致，比如中断优先级你得模拟出来，模拟器由于按照 interval 来运行，更容易产生同时多个硬件中断被触发，比如 “手柄按键” ，多核通信之类各种东西加在一起，某个核满负荷运行的情况下，优先级低的可能永远得不到处理，弄错了可能游戏就没法玩了。

第二：模拟总线

总线也有好多规格需要实现，不同基板的总线链接不同cpu 和外设的方式都不一样，还是需要 “精确模拟”，比如 ROM /RAM / IO 地址映射，一些大容量游戏需要 ROM 的 BANK 切换，还有一些游戏会在卡带上带有扩展内存，除此之外还要正确模拟各种异常，比如某些 RAM，读写奇数地址会出错，要给对应 CPU发送异常信号，某些老点的 RAM只能读写 16bit的 WORD，不能读写 DWORD或者 BYTE，否则都无效。这些你都得模拟到位了，有些有 BUG的游戏，错误的写了内存，在真实主机上，写操作直接被硬件忽略掉了，没有损伤，但软件模拟不注意执行了那条指令结果就不一致了。

第三：外设模拟

音频芯片，I/O，图形加速芯片，随机数发生器，音视频输出，摇杆，时钟等。有些外设是有bug的，你也要把这些历史上的硬件bug给模拟进去，不然游戏可能行为不一致。

第四：调试系统

提供终端和接口可以内存 DUMP，反汇编，修改指令和数据，保存现场之类的。

有史以来出现过的游戏机硬件数不胜数，但是他们用到的芯片或者硬件是有限的，比如z80和 68000这类流行的芯片，具体每台主机其实就是一份配置文件，包含使用那种总线，哪些cpu，分别按照什么速度来运行，内存I/O布局，关联哪些外设，BIOS和启动加载等信息。

总之是个辛苦活，你需要一本硬件手册，然后边查边弄。

如果你嫌 MAME太复杂庞大，再推荐一个 gens 的代码，只针对世嘉16位机的 Windows实现，条理很清晰，很多比世嘉简单的 FC模拟器写的都没有 gens那么结构清晰，简单易读。它就不像MAME那么大而全，很多步骤实现的很直接不需要配置那么多，代码量也不大。

现在新进的模拟器很多，没机会逐一查看他们的实现细节，只记得有几款比较新的模拟器都是直接裁剪 MAME的部分代码来弄的，因为 MAME里面几乎实现了所有游戏能用的芯片了，拿出来改改参数加点指令集就可以用，比如 MAME里面模拟了 mips，我们裁剪出来实现 PSP模拟器，个别指令有些区别需要改一下，然后我们着重自己实现 PSP里面 MAME没有的硬件部分。