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摘要
本文主要介绍6502CPU的内存映射、寄存器、中断、寻址模式以及指令等。为详细参阅《Nintendo Entertainment System Documentation（任天堂娱乐系统文档）》CPU部分后的总结，只摘出了重要部分，如需进一步了解6502CPU有很多的附录图表还是需要到文档中去查阅的，这个文档也会在后面的资料链接中给出，文档是英文的，英文不太好的话可以用翻译工具来看。下文基本都是我根据文档来写的，但是加了一些自己的解释和理解。2A03是6502的改进版，增加了音频处理单元，所以文档中是以介绍2A03的方式来介绍6502的。.
一、2A03概述
理光生产的NMOS处理器是基于6502的改进的，叫2A03。该芯片与标准的6502芯片的不同之处在于它可以处理声音，充当CPU和pAPU(伪音频处理单元)，而且它没有二进制编码的十进制(BCD)模式，该模式允许使用4位来表示每个数字。出于编程目的，2A03使用与标准6502相同的指令集，如下图所示。6502是一个小端字节处理器，这意味着地址首先存储在内存中最不重要的字节，例如地址$1234在内存位置x中存储为$34，在内存位置(x+1)存储为$12。（“$”在手册上表示的是十六进制的意思）。
二、CPU内存映射
内存被分为三个部分，内存卡内的ROM、CPU的RAM和I/O寄存器。地址总线用于设置所需位置的地址。控制总线用于通知组件请求是读还是写。数据总线用于将字节读写到所选地址。请注意，ROM是只读的，可以通过MMC访问，以便进行Bank的切换。I/O寄存器用于与系统的其他组件(PPU和控制设备)通信。如下处理器框架图显示了CPU如何使用总线访问内存。
2A03有一个16位地址总线，因此可以支持64 KB的内存，地址是$00000 - $FFFF。下图的“CPU内存映射图”是NES使用的CPU内存映射，显示了内存的整体布局。左边部分是显示主要部分的简化版本，而右边的部分进一步划分了这些部分。“Zero Page”是指$0000-$00FF范围内的地址，这是内存中的第一个页，某些寻址模式使用它来允许更快地执行。内存位置$0000-$07FF在$0800-$1FFF镜像三次。这意味着，例如，任何写到$0000的数据也将被写到$0800、$1000和$1800。内存映射的I/O寄存器位于$2000-$401F。$2008-$3FFF区域中的位置$2000-$2007每8个字节镜像一次，其余的寄存器都遵循这个镜像。SRAM (WRAM)是保存内存，用于访问存储保存游戏的内存的地址从$8000开始是分配给插装式PRG-ROM（相当于小霸王那个卡带）的地址。如果游戏只有一个16 KB的PRG-ROM Bank将加载到$8000和$CO00，这是为了确保向量表位于正确的地址；若有两个16kb的PRG-ROM Bank的游戏将一个装入$8000，另一个装入$C000。拥有两个以上Bank的游戏使用内存映射器来确定要将哪些Bank加载到内存中。内存映射器监视特定地址(或地址范围)的内存写入，当写入该地址时，它执行Bank的选择。详细信息在不同的内存映射器之间有所不同，更多信息可以在附录D中找到（这个附录D可以到《任天堂娱乐系统文档》上找）。
三、寄存器
注册与类似的处理器相比，6502的寄存器更少。有三个特殊用途的寄存器:程序计数器、堆栈指针和状态寄存器，每个寄存器都有特定的用途。它还有三个通用寄存器，累加器和索引寄存器，X和Y，可以用来临时存储数据或控制信息
（1）程序计数器(PC)
程序计数器是一个16位寄存器，它保存下一条要执行的指令的地址。当指令被执行时，程序计数器的值被更新，通常移动到序列中的下一条指令。该值可能受到分支和跳转指令、过程调用和中断的影响。
（2）堆栈指针(SP)
堆栈位于内存位置$0100-$01FF。堆栈指针是一个8位寄存器，用作$0100的偏移量。堆栈自顶向下工作，因此当将一个字节压入堆栈时，堆栈指针递减，当从堆栈中拉出一个字节时，堆栈指针递增。没有检测到堆栈溢出，堆栈指针将只是围绕在$00到$FF间变动。
（3）累加器(A)
累加器是一个8位寄存器，它存储算术运算和逻辑运算的结果。也可以将累加器设置为从内存中检索的值。
（4）索引寄存器X (X)
X寄存器是一个8位寄存器，通常用作计数器或certair寻址模式的偏移量。可以将X寄存器设置为从内存中检索的值，并可用于获取或设置堆栈指针的值。
（5）索引寄存器Y(Y)
Y寄存器是一个8位寄存器，其使用方式与X寄存器相同，用作计数器或存储偏移量。与X寄存器不同，Y寄存器不能影响堆栈指针。
（6）处理器状态(P)
状态寄存器包含许多位标志，这些标志在执行指令时被设置或清除。
进位标志(C)——如果最后一条指令导致第7位溢出或第0位下溢，则设置进位标志。例如执行255 + 1会导致结果为0同时进位标志（C）置位。这允许系统对数字进行计算时先通过对第一个字节执行计算，存储进位和，然后再对第二个字节执行计算时使用该进位。进位标志可以由SEC(设置进位标志)指令设置，也可以由CLC(清除进位标志)指令清除。
零标志(Z)——如果最后一条指令的结果为零，则设置零标志。例如128 - 127没有设置零标志，而128 - 128设置了。
中断禁用标志(I)——中断禁用标志可以用来防止系统响应irq。它是由SEl (set Interrupt Disable)指令设置的，irq将被忽略，直到执行CLI (Clear Interrupt Disable)指令。
十进制模式标志(D)——十进制模式标志用于将6502切换到BCD模式。但是2A03不支持BCD模式，所以尽管可以设置该标志，但它的值将被忽略。此标志可以设置SED(设置十进制标志)指令并通过CLD(清除十进制标志)清除。
Break命令标志(B)——Break命令标志用于指示BRK (Break)指令已经执行，从而导致IRQ。
溢出标志(V)——如果前一条指令获得了无效的2的补码结果，则设置溢出标志。这意味着当一个正的结果被期望时，一个负的结果已经获得，反之亦然。例如，两个正数相加应该得到一个正数。但是64 + 64的结果是128，这是由符号位决定的。因此，将设置溢出标志。溢出标志是通过取第6位和第7位之间的进位以及第7位和进位标志之间的异或来确定的。
负标志(N)——字节的第7位表示该字节的符号，如果符号为置1该为也会置1。
这些标志按照下图所示的顺序排列在状态寄存器中。状态寄存器的第5位未使用。
四、中断
中断阻止代码的标准顺序执行，并导致处理器处理中断。中断通常由需要注意的硬件产生。但可以由软件触发。NES有三种不同类型的中断，NMI, IRQ和复位。中断向量表存储在$FFFA-$FFFF程序代码中。当中断发生时，系统执行以下操作:
1、识别已经发生的中断请求
2、完成当前执行的指令。
3、将程序计数器（PC）和状态寄存器推入堆栈。
4、设置中断禁用标志以防止进一步的中断。
5、将中断处理函数的地址从向量表加载到程序计数器（PC）中。.执行中断处理函数。
7、在执行RTI(从中断返回)指令后，从堆栈中取出程序计数器（PC）和状态寄存器值。
8、恢复程序的执行。
中断或可屏蔽中断，是由某些内存映射器生成的。如果设置了中断禁用标志，它们将被处理器忽略。通过使用BRK (Break)指令，软件可以触发irq。当发生IRQ时，系统跳转到位于SFFFE和SFFFF的地址。
NMI(不可屏蔽中断)是当V-Blank出现在每个帧的末尾时，PPU产生的中断类型。NMls不受状态寄存器中中断禁用位的影响，所以当它们发生时，程序总是被中断。但是，如果PPU控制寄存器1($2000)的第7位是清除的，则可以防止触发NMI。当一个NMI发生时，系统跳转到位于$FEFA和$FFFB的地址。NMIs的处理如下图所示。
当系统第一次启动或用户按下复位按钮时，复位中断是三联的。当复位发生时，系统跳转到位于$FFFC和$FFFD的地址。系统给予复位请求最高优先级，其次是NMI，最后是IRQ。NES有7个周期的中断延迟，这意味着它需要7个CPU周期来开始执行中断处理器。
五、寻址模式
6502有几种不同的寻址模式，提供了访问内存位置的不同方式。还有一些寻址模式是对用户的内容而不是内存进行操作的。在6502上总共有13种不同的寻址模式。有些指令可以使用多种不同的寻址模式。有关可用寻址模式的详细信息可在附录E（这个附录E大家到《任天堂娱乐系统文档》上找，因为十几页的内容比较多）中找到。
六、指令
6502有56条不同的指令，尽管有些指令有多种变体，使用不同的寻址模式，使得在可能的256个有效操作码(操作码)中总共有151个。根据寻址模式的不同，指令的长度可以是1字节、2字节或3字节。第一个字节是操作码，其余的字节是操作数。指令可分为几个功能组。
1、加载/存储操作——从内存中加载寄存器或将寄存器的内容存储到内存中。
2、寄存器传输操作——将X或Y寄存器的内容复制到累加器或将累加器的内容复制到X或Y寄存器。
3、堆栈操作——使用X寄存器或堆栈指针来完成出入堆栈的操作。
4、逻辑操作——对累加器和存储在内存中的值执行逻辑操作。
5、算术运算——在寄存器和内存上执行算术运算。
6、递增/递减——X或Y寄存器或存储在内存中的值的递增或递减。
7、移位——将累加器或内存位置的位向左或向右移动一位。
8、跳转/调用——中断连续的执行序列，从指定的地址恢复。
9、分支——中断连续的执行顺序，如果满足条件，从指定的地址恢复。该条件包括检查状态寄存器中的特定位。
10、状态寄存器操作——在状态寄存器中设置或清除一个标志。
11、系统功能——执行很少使用的功能。
七、参考资料
文章：
《NES DEV wiki》 http://wiki.nesdev.com/w/index.php/CPU
资料链接：
《Nintendo Entertainment System Documentation（任天堂娱乐系统文档）》
《6502汇编指令速查表》
链接：https://pan.baidu.com/s/1QhbK6ADAHqe1mHkKGALH6A 提取码：rr69
