C++ 模拟游戏控制台的内存映射，根据提供的地址访问不同的位置

我正在为旧游戏机实现一个模拟器，主要是为了学习

这个控制台将ROM和许多其他东西映射到其地址空间内的区域。某些位置也会镜像，以便多个地址可以对应于同一物理位置。我想模仿这一点，但我不确定这样做的好方法是什么（也不知道这个过程叫什么，因此这个问题有点笼统）

有一件事是可行的，那就是一张简单的、无序的地图。让它包含绝对地址和指向我的数据结构的相应指针。通过这种方式，我可以轻松地将所需的一切映射到系统的地址空间。这种方法的问题在于，它显然是一种内存占用。即使是小ROM，由于前面提到的镜像，我最终也有近1000万个条目。当然，这不可能是正确的做法吗

非常感谢您的帮助

编辑：

要提供有关我是如何做到这一点的一些详细信息：

当然，所讨论的系统是SNES。作为我的主要资源，我实现了我上面提到的如下内容：

• 创建一个

  std:：无序映射mMemoryMap

• 检查rom是LoRom还是HiRom
• 对于rom中的每个字节
  • 计算应该映射的地址，并在映射中放置地址和指向所述字节的指针
  • 如果该节需要在其他地方镜像，请重复上述步骤
• 这将应用于我需要提供的任何其他内容，例如视频或系统内存

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如果我现在想访问地址空间中的任何内容，我可以简单地使用系统内部使用的地址。

而不是使用简单的映射（即使范围可以扩大到较大），您可以使用更智能的映射

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例如，如果控制台将

0x10XXXX

到

0x1FXXXX

全部映射到相同的

0x20XXXX

上，则可以设计一个保存该重复的结构（开始

0x100000

结束

0x1ffff

重复

0x010000

，尽管您可能希望使用位掩码而不是重复）.

我假设对于连续地址，物理位置也是连续的，在某些内存块或“块”内。也就是说，如果地址0x0000映射到0xFF00，则0x0004映射到0xFF04

如果它们是这样工作的，那么您可以制作一个包含这些块的信息的列表。说：

struct Chunk
{
   int addressStart, memoryStart, size;
}

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区块可以按addressStart排序，因此您可以找到任何地址所需的正确区块。这要求您迭代列表，但如果您只有几个块，这可能是可以接受的。

我目前与您处于同一条船上，正在做一个用于学习目的的NES模拟器。完整内存映射声明为指向字节的指针数组。每个指针都可以指向另一个数组，这样在镜像的情况下，我就可以拥有指向相同数据的指针

byte *memoryMap[cpuMemSize];

我对重复的地址进行迭代，并将它们映射到以下数组中的字节。ram阵列是在CPU内存映射中映射4次的内存

byte ram[ramSize];

下面的代码遍历RAM阵列，并将其映射到CPU内存映射4次

// map RAM 4 times to emulate mirroring
mem_address memAddr = 0;
for (int x = 0; x < 4; ++x)
{
    for (mem_address ramAddr = 0; ramAddr < ramSize; ++ramAddr.value)
    {
        memoryMap[memAddr.value++] = &ram[ramAddr.value];
    }
}

---

我还没有真正测试过这一点，我想做更多关于CPU缓存使用和性能的测试。当我无意中发现你的问题时，我显然是在寻找其他的方法来做这件事，我想我已经投入了我的（未经证实的）两分钱。希望这是有意义的。

我认为您应该为此添加代码，这是一个显而易见的解决方案，但我根本没有看到它。对结果非常满意。谢谢！大多数情况下，运行在模拟网元上的来宾代码将在正常内存上执行大部分加载/存储，其中连续地址在物理RAM中是连续的，并且使用我假设的相同内存映射。但是您选择的解决方案不允许任何额外的效率，并且为每次内存访问添加了额外级别的间接寻址，对每个字节分别执行。如果您为64位系统编译模拟器，则仿真RAM的每个字节占用4倍8字节的指针，或32倍的空间开销。这对于3到4GHz CPU上的网元来说是不错的，它的每核二级缓存速度比网元的RAM（包括典型的盒带）快，但肯定是非常低效的。考虑到CPU中的MMU硬件将一个页面表映射到物理地址，该页表每4K页映射一个8字节。我想你需要比4K页面更精细的粒度，但是如果你想使它更复杂+高效，你可以检查特殊地址，另外，通过指向同一阵列的4个指针之一访问模拟物理RAM。（或者在检查来宾地址是否为MMIO地址或其他特殊地址后，只需屏蔽它们的一些地址位。然后直接将它们用作物理数组的索引。如果这4个映射的大小不是2的幂次方，那么可能就不那么简单了，但使用编译时常量的模运算包装也是相当有效的。这是prec这就是为什么我一直在寻找/玩弄其他方法来进行这种映射。我意识到它有间接性，并且不会以缓存友好的方式打包数据，但我想我还是放弃这种方法，因为它“可以”对于像NES这样的低端系统，我提到缓存并不是因为它对缓存不友好，只是总体上是浪费。为了说明现代CPU有多强大，所以它们确实有足够的缓存来处理这个问题。但无论如何，你不需要检查“特殊”吗实际上是MMIO寄存器的地址？您可以检查完整地址，然后屏蔽

memAddr

的高位以获得

ramadr

，对吗？或者至少使用

*memoryMap[0x00ff] = 10;