https://cjting.me/2020/06/07/chip8-emulator/
考虑先实现一个CHIP-8模拟器，完成后再继续nes模拟器开发。

说明

国庆3天时间尝试实现，参考其他同学的ts实现，慢慢发现nes模拟器实现相当复杂，超出预期难度。

问题：

• 只有权威的英文文档，文档很难读懂，需要攻克，而且教程文字量极大；
• 实现非常复杂，每个小部分都需要很大时间去完成；
• 难以测试；

计划

后续需要慢慢重新实现下，时间大概为1个月，路线：
cpu -> ppu -> 整体运行 -> 控制器 -> apu

我做了什么

1. 历时两个月，基于go语言实现了一个桌面端FC模拟器，模拟器支持大部分常见FC游戏，支持音效（音效是灵魂！）。
2. 基于已实现的模拟器，编译生成wasm，并成功将模拟器运行在浏览器上，实现在浏览器玩FC游戏的目标。
   以下主要介绍FC模拟器历史、原理和实现的一些细节，希望可以解答大家的疑惑，两个开源项目和对应的体验方式将在最后放出。

历史篇

起源

红白机是任天堂公司在1983年于日本推出的家用游戏机系统，官方名称Family Computer，史称FC。后续发布美版（英文版名：Nintendo Entertainment System，即NES），红白机对电子游戏产生了深远影响，累计销售了6700万台，也奠定任天堂在游戏机史上的地位。红白机被称为“电子游戏历史上影响力最大的一台游戏主机”。
以下分别是日版（俗称红白机）和美版（俗称灰机）：
（图略）

什么，你小时候玩的小霸王是山寨机

红白机在国际市场上获得巨大成功，港台和内地开始出现山寨版，因为价格便宜，需求强烈，迅速占领市场，最出名的就是我们熟知的“小霸王”。
我们常说的FC/NES/红白机/小霸王其实算是同一个游戏平台。
[图片]
[图片]
小霸王公司创办人是步步高电子创始人段永平（说吧，你圈了8090后多少钱），小霸王依靠低廉的价格和学习机的噱头迅速成长，在1991年把广告打到了央视黄金时段（成龙大哥也有赚钱的广告），到1999年小霸王累积销量已达2000万，开机音乐“噢~ 小霸王，其乐无穷”已经响遍大江南北，至今还会在这一代人脑海中挥之不去。“小霸王”也成为我们对那一代山寨红白机的统称。虽然游戏机是山寨的，但童年的快乐是真的。红白机及其山寨机给全世界的无数孩子们带来了快乐，为我们留下了宝贵的童年记忆。
红白机作为时代的产物，依靠出色的设计，在非常有限的性能下却支持了那么多生动有趣的游戏，可谓是榨干了机能，收获了一大批玩家喜爱。不过在后期，红白机逐渐式微了，逐渐被街机、电脑游戏取代了，但它留给我们的游戏回忆依然难忘，启蒙了一大批热爱游戏的玩家。

FC游戏

下面FC游戏中哪一个是你的童年最爱呢😏 ？
超级马里奥兄弟、赤色要塞、魂斗罗、超级魂斗罗、双截龙、冒险岛、沙罗曼蛇、洛克人、炸弹人、热血系列、忍者神龟、街霸、快打旋风、坦克大战、打气球、敲冰块...

还记得“上上下下左左右右BA”吗
魂斗罗初代是KONAMI公司发布的游戏，在游戏内的秘籍就是“上上下下左左右右BA”，可以让游戏人物获得30条命，这条秘籍流传甚广，影响之深远，甚至比KONAMI公司本身还要有名。《英雄联盟》中的“男枪”法外狂徒·格雷福斯也有一句“上上下下左右左右BABA，哈哈！我有三十条命了！”的台词。说起魂斗罗，它的续作就是超级魂斗罗，魂斗罗系列两个游戏角色原型是施瓦辛格和史泰龙。

《魂斗罗》《赤色要塞》《绿色兵团》《沙罗曼蛇》四款游戏作为流传很广，被后来的人称为“FC老四强”。
FC游戏史上诞生了无数优秀游戏，承载了太多人的童年回忆，记忆中和小伙伴一起通关魂斗罗，一起玩热血格斗，那大概就是最快乐的回忆了。FC游戏的输出其实是256*240像素大小的，就是宽256像素、高240像素，经过电视机缩放，就产生了像素感，这样的像素游戏就算是如今也层出不穷，极富魅力。以前玩的游戏一般都是英文的，小部分是日文的，这就是因为这些游戏主要山寨于美版游戏，小部分是来自于日版，记得小时候玩日版的热血格斗，看不懂日文尝试了很久才正式进入游戏。其中很多游戏就算放到现在来玩，都会惊艳于其丰富的细节和优良的游戏性。

游戏厂商

提及一些FC游戏知名的游戏厂商和他们的代表作：KONAMI科乐美公司，制作了魂斗罗、沙罗曼蛇等游戏；Hudson公司，制作了冒险岛、炸弹人、忍者龙剑传等；最后介绍下CAPCOM卡普空公司，开发过魔界村、洛克人、吞食天地、松鼠大作战等，直到现在还在游戏界发光发热。
关于卡普空推荐阅读：https://zhuanlan.zhihu.com/p/138010842

游戏卡带

游戏卡带也称游戏ROM，基本就是一块只读存储卡，插卡后，红白机从卡带中读取程序执行。但是你知道超级马里奥兄弟只有64kb，魂斗罗只有128kb吗，这么小的游戏体积却能承载如此庞大的游戏内容，这其中蕴含了红白机前辈们对性能的极致优化，我们后面慢慢解释。
小时候见的最多的是黄色的FC卡带，其实这是山寨卡带，其他的浅蓝色、灰色等等其实绝大部分都是山寨厂商做的山寨卡带，大部分做成黄色据说是因为黄色塑料便宜，还有说是因为塑料老化后会变黄，所以干脆用黄色的。山寨厂商还会用“N合1”这种方式吸引购买，实际往往只有几个小游戏重复。

模拟器

将卡带上的游戏内容读取出来，保存为.nes格式的文件，这个就是游戏本体的数字版了。看红白机的原名就知道，是有computer的野心的，实际也确实在原理上类似计算机，有专门处理计算的cpu芯片，也有处理视频和声音的芯片。既然都是计算，那么可以用软件模拟硬件实现，将红白机跑在如今的操作系统上面吗，当然可以，小时候就接触过windows下的VirtualNes，很受震撼。模拟器的本质，就是从游戏rom文件读取指令放到cpu内执行，然后接收键盘信号输入以及输出信号到屏幕和耳机等设备，这就是模拟器。模拟器这个东西搞懂了原理，剩下就是要处理巨大细节量的代码实现了。

实践篇

综述

FC模拟器本身其实相当复杂，原理学习和实现过程需要大量参考文档，这里参考了一系列博客，推荐：dustpg/BlogFM#5 和nesdev官方网站：https://wiki.nesdev.org/。
目前已经有不少优秀的开源FC模拟器了，它们的代码也可以作为我们的参考，有go/rust/js/ts等各种语言版本，不愁没有参考，（实际上，很多细节连官方网站都没有说清楚或者干脆就没有提到，写完跑不起来的时候还是得借鉴优秀开源项目的源码）。实际在开发中，会有大量的时间都在debug，FC模拟器debug是比较困难的。下面的原理介绍，我会略去一些非核心流程的部分。

FC模拟器原理

概览

节选自wiki:

FC使用一颗理光制造的8位2A03 NMOS处理器（基于6502**处理器），PAL制式机型运行频率为1.773447MHz，NTSC制式机型运行频率为1.7897725MHz，主内存和显示内存为2KB。FC使用理光开发的图像控制器（PPU），有 2KB 的视频内存，调色盘可显示 48 色及 5 个灰阶。一个画面可显示 64 个角色(sprites) ，角色格式为 8x8 或 8x16 个像素，一条扫描线最多显示 8 个角色，虽然可以超过此限制，但是会造成角色闪烁。背景仅能显示一个卷轴，画面分辨率为 256x240 ，但因为 NTSC 系统的限制，不能显示顶部及底部的 8 条扫描线，所以分辨率剩下 256x224。从体系结构上来说，FC有一个伪声音处理器 （pseudo-Audiom Processing Unit，pAPU），在实际硬件中，这个处理器是集成在2A03 NMOS处理器中的。pAPU内置了2个几乎一样（nearly-identical）的矩形波通道、1个三角波通道、1个噪声通道和1个音频采样回放通道（DCM，增量调制方式。其中3个模拟声道用于演奏乐音，1个杂音声道表现特殊声效（爆炸声、枪炮声等），音频采样回放通道则可以用来表现连续的背景音。

也就是说，FC只有2kb内存、2kb显存，是的，你没听错，总共4kb就能演绎童年的色彩。再看如今的PC设备随便都是16G内存，8G显存，赫然存在六七个数量级的差别。wiki提到的运行频率1.78MHZ，其实是指的CPU时钟频率，即每秒走1.78e6个时钟周期，而intel i7的CPU时钟频率是4GHZ左右。
在实现模拟器的过程中，会使用大量的位运算，是bit级别的数据处理，这也是模拟器难调试的一部分原因。

** 基本名词解析：**
CPU：**处理器模块，即2A03，基于6502处理器
PPU：图形处理器模块，主要用于图形控制显示等
APU：音效处理模块
Mapper：用来切换虚拟数据bank，最终达到扩展空间地址的效果
PRG-ROM: 程序只读储存器: 存储程序代码的存储器. 放入CPU地址空间.
CHR-ROM: 角色只读储存器, 基本是用来显示图像, 放入PPU地址空间
实现一个模拟器，其实就是实现CPU/PPU/APU这三个核心模块，再加上Mapper、控制器。最后再通过GUI实现掉画面展示，再实现声音播放即可。
就实现难度来说 CPU < APU < PPU。

ROM读取

模拟器要运行，就需要加载游戏rom文件，也就是.nes后缀的游戏文件。

文件头:
 0-3: string    "NES"<EOF>
   4: byte      以16384(0x4000)字节作为单位的PRG-ROM大小数量
   5: byte      以 8192(0x2000)字节作为单位的CHR-ROM大小数量
   6: bitfield  Flags1
   7: bitfield  Flags2
  flag1/2内包含了mapper编号、镜像信息等等内容，暂时不做展开
  后面的部分就是上面说的PRG数据块和CHR数据块了，分别存放游戏逻辑代码和角色图块像素信息。

CPU实现

** 地址空间模型 **
地址空间逻辑很重要，我们先来搞明白为什么说FC只有2kb内存，我直接拿博客的图来说明：
[图片]
上面就是CPU的地址分布，CPU地址是16bit的，也就是从0x0000-0xffff的地址范围，即64kb。但是实际CPU在计算中使用的内存却只有2kb。上面的图意思是CPU从0x0000~0x0800才是真正使用的内存区域，16进制的0x800大小就是十进制的2048，也就是我们说的2kb内存，剩下的0x800-0x1800全是镜像，再往上是寄存器、特殊用途的ROM、还有一大块就是PRG了，这里的SRAM是用来储存进度的（可以参考：https://www.zhihu.com/question/57147508/answer/151795411）。

CPU指令

CPU使用6502指令集，用一个时钟做输入源，时钟频率是1.79MHz，即每秒1.79 * 10^6个时钟单位，不同的指令消耗不同单位的时钟长度，CPU会在一个或多个时钟期间执行一条指令，然后去执行下一条。
cpu有6个内部寄存器：A，X，Y，PC，SP，P，A是累加器、XY是地址相关寄存器、PC是程序计数器（16bit）、SP是堆栈寄存器，P标志寄存器比较复杂，包含了进位、中断、溢出、负数等标志信息（除PC是16位其他都是8位）。
指令集：指令共256个，有少部分是非官方的，可不实现；
寻址模式：共13种寻址模式，比如绝对寻址就是指读取当前PC寄存器数据作为目标地址的寻址方式；
指令的来源就是上面的PRG块，这个数据块内存放着一条条6502指令集对应的汇编指令和操作数据，形式是1字节操作码 + 0~3字节的数据。
** 如何从PRG内读取指令和操作数呢？**

opcode = READ(cpu.PC) // 从当前程序计数器代表地址出读1byte信息，称为操作码，因为是1字节，所以最多有256种操作码。
cpu.PC++
size = instructionSizes[opcode]
cpu.PC += uint16(size)  
// 每种操作码有对应的指令长度，大小0～3，并且有对应的寻址模式，大小0～12。每种指令还有固定的时钟周期数（还有要计算得到的额外时钟数据）
下面以一个opcode和数据为例：
读取opcode -> 0x01 即1号指令，名称是"ORA"，查表可知指令字节大小是2，寻址模式是7，所以再读取两个字节的操作数，最终得到三个字节：0x01,0xad,0x9a；
虽然指令集里指令有256个，但是很多是重复的指令，只是由于指令长度，寻址不同所以opcode对应为了不同的指令，实现的时候只需要实现一次即可。每个指令执行上下文都可以得到三个信息：寻址得到的address、寻址模式、下一个指令的地址。

每种指令内部在做什么呢？

以一个指令为例：

func (cpu *CPU) bit(info *stepInfo) {
  value := cpu.Read(info.address)
  cpu.setZ(cpu.A & value)
  cpu.V = (value >> 6) & 1
  cpu.N = (value >> 7) & 1
}

该指令读取寻址得到的地址里的内容，将内容与累加器计算修改上面提到的标志寄存器P的某个bit位，并修改溢出标志位V和负标志位N。

程序执行的过程就是不断取指令、分析指令、执行指令这个过程，比如程序的循环就可以控制下一条指令跳转到之前经过的地址，这样不断重复而实现。实际上，我们就连FC当年存在的bug都要实现掉，因为没有这个bug，游戏可能就跑不起来了（离谱）。

PPU实现

终于到了噩梦难度的PPU了，CPU在它面前还是太简单了。
PPU的时钟是CPU三倍，可以看到PPU计算量是更大的，要做更多事情。
我们重点解释为什么FC可以展现这么丰富的色彩图像，却占用了非常小的空间。了解PPU之前，我们来计算下，图像分辨率是256240每个像素如果用rgb储存那就是，每帧需要256240*3 = 180kb，远大于CPU/PPU寻址空间64kb，但是实际上FC把一张图像的编码压缩到了1kb大小。

扫描线原理

小时候的电视机都是基于“阴极射线显像管”，进行隔行扫描，现在视频网站可能有720p, 1080p的视频，p就是表示逐行(progressive)扫描。红白机PPU也是从上到下一行行计算像素，每行从左到右计算，最终得到一帧265*240 rgb像素的图像。每帧有262个扫描线，超出了屏幕高度240，每条扫描线有340个时钟周期，超出宽度256，实际上就是每个像素对应一个时钟周期，水平垂直方向都有时间不需要绘制内容，这些时钟周期在做什么呢？主要用于计算下次绘制的内容，中断下来让其他模块有时间完成自己的任务。

地址空间

地址0~0x2000是Pattern Table（图样表）有8kb图像信息，位于卡带，由mapper映射。0x2000～0x2fff共4kb数据，其中2kb就是显存VRAM，剩下的2kb是镜像（显存只有2kb的原因）。这里还有Name Table(名称表)，Attribute Table（属性表）的概念。

背景渲染

调色板

FC理论上可显示64种颜色，颜色依靠索引获取，索引大小是32字节，前面16字节背景使用，后面16字节精灵使用，也就是说用16字节对应32个颜色，即一个颜色占4bit，换句话说一个像素仅仅需要4bit来描述，以下说明基于这个结论。
名称表Name Table
这个表就是用来显示背景的，有四个名称表，每个大小0x400即1kb，使用1byte表示一个88图块（称作tile），将屏幕划分成3230的地盘，也就是占用3230 = 960byte，具体使用哪个名称表由cpu通过PPU中大量的寄存器来控制。每个名称表还剩下64字节呢，也被利用起来，称为属性表。属性表的64字节再划分为88，每个小块分得1字节但又又被划分为2*2的区域，其中的每个最小区域只剩下了2bit（简直空间利用到极致），这里计算下，屏幕共960个tile，属性表划分成64块，每块要负责16个tile，因为又划分了4部分，所以每个最小的图块就要负责4个tile，即16 * 16像素，也就是每四个tile分得2bit。
图样表Pattern Table
图样表一般来映射自ROM中的CHR-ROM部分，每个'图样'使用16字节, 描述了一个8x8的图块。

 VRAM    Contents of                     Colour 
       Addr   Pattern Table                    Result
      ------ ---------------                  --------
      $0000: %00010000 = $10 --+              ...1.... Periods are used to
        ..   %00000000 = $00   |              ..2.2... represent colour 0.
        ..   %01000100 = $44   |              .3...3.. Numbers represent
        ..   %00000000 = $00   +-- Bit 0      2.....2. the actual palette
        ..   %11111110 = $FE   |              1111111. colour #.
        ..   %00000000 = $00   |              2.....2.
        ..   %10000010 = $82   |              3.....3.
      $0007: %00000000 = $00 --+              ........
      
       $0008: %00000000 = $00 --+
        ..   %00101000 = $28   |
        ..   %01000100 = $44   |
        ..   %10000010 = $82   +-- Bit 1
        ..   %00000000 = $00   |
        ..   %10000010 = $82   |
        ..   %10000010 = $82   |
      $000F: %00000000 = $00 --+

两个8字节的数据对应到bit位按上面的规则是bit0在上，bit1在下，得到一个两位的结果，范围0~3。
一个tile的8*8区域，每个像素的两个比特不是一起存放的，而是先把每个像素的低位保存一遍，之后保存高位的。我们以下面的这个“心形”为例：

将前面字节每个像素的bit作为低位，后面每个像素的bit作为高位，得到的两位bit，就是0～3范围了。
换句话说就是88像素的区域（1个tile）每个像素单独有2bit的信息，这2bit就是上面映射调色板所需要的4bit中的低两位，而高两位呢，也就是上面属性表最终计算得到的4个tile共用的那两个bit，总共4bit就这样凑齐了。这里可以看到由于这4个tile共用高两位，那它的颜色就完全由低两位决定，也就是说这1616像素的区域最多只能显示4种颜色。
名称表一个字节对应一个tile，值用来索引到图样表中，图样表大小0x1000即4kb，这样每16byte表示一个tile，则 0x1000/16 = 256 刚好是名称表一个字节可以表示的范围。

最后总结一下：图像分成了 32 x 30 = 960 个 tile，每个 tile 在 Name Table 名称表占前 960 字节。同时 tile的值表示 Pattern Table图样表 0 - 255 的偏移量，Pattern Table 又以 16 bytes 为一个单位，那么总共需要 256 * 16 = 4KB 大小的 Pattern Table。Pattern Table 一共 8KB，可分为两个 4KB 分别给 background 或者 sprite 使用，另外 16 个 tile 组成的大块中，每个由属性表的一个字节表示（即4个tile由2bit表示），一共需要 8 x 8 = 64 bytes。加上 name table 的 960，刚好 64 + 960 = 1024 字节，即 1KB VRAM
通过如此巧妙的设计，硬生生的将一个 320 x 240 的画面压缩到了 1KB，不得不服！

上面的描述更倾向于细节了，如果想要快速全面了解FC是如何处理图像的，包括精灵、场景滚动这些，可以看这个文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/34144965

背景滚动

参考：https://wiki.nesdev.org/w/index.php/PPU_scrolling
之前介绍的都是静态的情况，实际上游戏过程中画面都是运动的，这就靠 PPU 滚动来完成。
之前说过，PPU 一共 4 个 1KB 的 VRAM，他们组成田字布局，把屏幕想像成窗口，PPU 滚动的时候就相当于窗口在田字格上滑动，类似于这种效果：
这样就不要每一帧所有像素都重新计算了，可以充分利用已绘制出来的背景。也就是说FC将上面的两个名称表拼接起来，使用一个偏移量实现滚动，这个技巧也是FC实现画面的又一个核心技巧。FC游戏有一个“横屏卷轴游戏”的概念，很契合原理了呢。

精灵

画面的主角还是精灵，游戏角色和小怪的丰富动作都得靠精灵实现。这里推荐这个文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/419540831
一个精灵是一个88像素的tile（也有816的情况），精灵可以在屏幕中移动，每个精灵有自己的位置信息，但是我们看到很多游戏角色比较大，8*8像素不够，那么就只能用多个精灵拼接了：

可以看到小的马里奥是四个精灵，大的是8个精灵，精灵大小限制了FC游戏性能，所以一般FC游戏角色不能太大。
还记得上面说的每个tile其实最多就四种颜色吗，其中第一种必须是保留的透明色，所以实际只能有三种，我们来看下马里奥的颜色：

马里奥是红、橙、绿三色的，蘑菇是白、橙、红三色的。再多一种颜色都不行。另一个角色路易吉是马里奥的换色，在换色时，必须整体更换调色板：
所以路易吉的帽子和衣服必须同色，因为马里奥就是同色的，衣服帽子的颜色不可能不相同。更换调色板这个其实指的是更换模拟器中的调色板索引信息，这个索引列表在游戏开始后由CPU控制填充，并在需要的时候进行更改。
将精灵和背景一起绘制出来，游戏就可以跑起来了，如果不想实现音效，就可以简单实现下Controller控制器，马里奥就可以玩起来了，要支持更多游戏，就要实现更多Mapper才行。

** FC游戏的一些有趣的黑科技： **
从博客了解到，像《忍者龙剑传》中的过场动画通过应用一种屏幕分割技术打造出了大片级的效果：

APU实现

声音才是FC的灵魂～
APU有五个声道，两个方波声道、一个三角波声道、一个利用线性反馈移位寄存器的噪声声道、一个DMC声道，APU时钟周期是CPU的一半，这些声道大量运用计时器，定时器与寄存器配合接收CPU发送过来的信息，然后按照固定的规则播放出去，也是属于输入量尽可能少，输出更丰富的设计方式。由于篇幅有限，不做展开了，只说下最后如何输出。
这些声道通过寄存器控制开启和关闭，最终的输出就是这些声道输出的混频，混频算法如下：
[略]

这里除了可以在每次输出声音时才计算之外，还可以使用查表法，预先计算完所有的可能，然后查表返回数据，用来提升性能，最终输出的信号是0~1之间的浮点数。

Mapper

上面说到，PRG 的寻址范围为 0x8000 - 0xFFFF，CHR 寻址范围为 0x0000 - 0x2000，他们大小分别为 32K 和 8K，对于大型游戏这么小的空间是远远不够的，任天堂在设计FC的时候就考虑到了这一点，设计了Mapper机制来支持拓展（有点像我们常见的插件**，或者说更像是适配器**），Mapper又被称为映射器。
Mapper的类型在卡带上，每个ROM文件都有固定的一种Mapper，而FC支持的Mapper有256种之多，如果你的模拟器不支持这个游戏的Mapper，那游戏就无法运行，难道必须要实现256个Mapper吗，那倒也不必，一般只要实现几个常用的Mapper，就可以玩大部分常见游戏了，至于编号很大的Mapper，一般是支持特殊游戏或者是小时候常见的“N合1”类型的卡带。推荐实现Mapper0~4五个即可。
Mapper的原理实际就是映射篡改，比如将CPU读取的0 - 0x0800这块区域在某个时机映射到卡带上另外的区域，通过这种映射更改，实际可以向FC内读取的程序和图形信息就增大了很大。

综述

以上，模拟器的核心代码就介绍完毕了。
至于将PPU中的画面显示出来、声音进行播放、键盘控制等就不是模拟器的内容了，需要由统一的GUI控制，这就看你选择的语言和平台了。最终选择好GUI库和音效实现库实现之后，才能真正的玩起来。由于go语言很差的GUI环境，也是踩坑无数，最终使用了一个叫做fyne.io的GUI，声音处理使用了使用广泛的portaudio。

将模拟器跑在浏览器上

我们知道 go/Rust/c 等语言都是可以编译出wasm的，从而有运行在浏览器上，基于这个初衷，历经艰难，最终把上面go实现的模拟器跑在了浏览器上，不过这条路也不是很顺利，总有些奇怪的问题，测试发现safari下体验会好很多，但是chrome下容易卡。

介绍

go语言有一个syscall/js的库，通过这个库我们可以在编译出wasm之后，在浏览器里面像js一样操作window/document这些全局对象，甚至修改dom；同时也能暴露给js接口，让js可以调用wasm里面的方法。所以我们在调用上面模拟器的同时，需要一些桥接的代码，主要负责将调用入口挂载到window上，同时控制输出输入。

在浏览器内运行wasm，不使用web-worker的情况下，wasm和js代码是跑在一个线程内的，wasm方法阻塞的话，js代码不会执行，屏幕就不会刷新，页面内容也就不会更改，所以wasm执行要有间隔。
方案将wasm放在js线程内跑，使用requestAnimationFrame来控制帧率，调用wasm暴露给js的模拟器运行方法，每次执行17ms对应的时钟周期，这样就可以在理论上保证页面渲染与模拟器时钟一致。

更新画面

经过测试，在wasm内调用canvas的API更新画面效率更高，所以这个更新方式完全由go实现。

document = js.Global().Get("document")
canvas = document.Call("querySelector", "canvas")
ctx = canvas.Call("getContext", "2d")
imageData := ctx.Call("getImageData", 0, 0, width, height)
buf := js.Global().Get("Uint8ClampedArray").New(width * height * 4)
dst := js.Global().Get("Uint8Array").New(len(value))
js.CopyBytesToJS(dst, value)
buf.Call("set", dst)
imageData.Get("data").Call("set", buf)
ctx.Call("putImageData", imageData, 0, 0)

键盘控制

键盘控制也由go控制，控制的方式就是监听document的keyDown和keyup事件。

声音播放

要在浏览器上播放模拟器输出的声音信号，经过调研，我们使用原生的AudioContext API就可实现，比较难解决的是缓冲区的问题，Audio的相关API有一个播放缓冲区，播放完之后出发一个audioprocess事件重新构建缓冲区内容，我们为了性能，尽量减少wasm与js之间互相的调用，所以在go内维护一个缓冲区，缓冲区满了之后再更新到js对象上，由Audio进行消费用这个数据重新建立缓冲区。

体验篇

分别提供了mac桌面版和web版体验方式，就体验效果和完成度来说，桌面版好于web版。
桌面版
项目开源地址：
https://github.com/55utah/fc-simulator
体验方式：
解压roms文件包，然后调用应用文件执行喜欢的游戏rom文件：

1. 安装 portaudio
   mac下安装方式：brew install portaudio
2. 给二进制文件授权
   chmod +x ./fc-simulator
   打开失败后，需在系统偏好设置 -> 安全与隐私 点击允许执行fc-simulator应用
3. 桌面运行二进制文件
   ./fc-simulator ./nes-roms/魂斗罗.nes
   音效支持：
   支持良好
   推荐指数：
   🌟🌟🌟🌟🌟
   操作

系统按键:
Q   重置游戏
-   缩小画面
=   放大画面

手柄1:
W/S/A/D  上下左右
F/G   游戏A/B键
R/T  选择/确定

手柄2:
方向键  上下左右
J/K  游戏A/B键
U/I  选择/确定

web版
项目开源地址：
https://github.com/55utah/wasm-nes-web
在线体验地址：
https://55utah.github.io/wasm-nes/index.html
特别说明：

1. web版实现并不完善，建议使用safari浏览器/FireFox浏览器打开，chrome浏览器更容易出现卡顿。
2. 已知问题：部分低版本系统safari浏览器不支持WebAssembly.instantiateStreaming API导致无法运行。
   音效支持：
   支持得不太好，有明显的杂音，可手动关闭
   推荐指数：
   🌟🌟🌟
   操作方式：
   点击想玩的游戏开玩，按键同桌面端。

架构问题：

最近发现的博客：https://djharper.dev/post/2018/09/21/i-ported-my-gameboy-color-emulator-to-webassembly/ ，博主也将go编译的wasm跑在浏览器上，运行GameBoy模拟器，探索了使用webwoker运行模拟器，将等数据传输到主线程，在主线程监听键盘事件传递到worker，后续考虑尝试这个方案，提升性能。

BUG说明

在目前的测试中，发现还是有一些bug存在：
1.《沙罗曼蛇》底部状态栏横向滚动有点问题，但是不影响游玩，懒得定位了；
2. 部分游戏精灵在某些情况会出现不同程度闪动；

类型mac下CPU占用mac下总CPU占用（6核）windows下总CPU占用桌面版100%左右17%--web版110%左右18.5%24%

拓展篇

xBRZ插值

参考：https://www.luogu.com.cn/blog/sjx233/xbrz-interpolation-explained
是一种图像整数倍放大的插值算法，大家体验过程可以发现放大窗口之后，人物颗粒化严重，这个算法就是结局这种情况的，据说，很火的《动森》游戏就使用这种算法处理像素画（参考：如何把马赛克变高清？扒一扒《集合啦！动物森友会》中使用的图像放大算法）。

FC游戏3D化

相关网站： https://geod.itch.io/3dnes
https://www.destructoid.com/turn-your-nes-games-3d-with-this-free-emulator/

手柄支持

浏览器是支持手柄API的，完全可以在浏览器里面用手柄玩游戏。
https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Gamepad_API

附录

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%A2%E7%99%BD%E6%9C%BA#%E5%8E%86%E5%8F%B2
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%A2%E7%99%BD%E6%9C%BA%E6%B8%B8%E6%88%8F%E5%88%97%E8%A1%A8
https://xw.qq.com/cmsid/20201228A0NXEC00
https://www.ifanr.com/1326469
https://zhuanlan.zhihu.com/p/419540831
https://zhuanlan.zhihu.com/p/34144965
https://zhuanlan.zhihu.com/p/43999178
https://djharper.dev/post/2018/09/21/i-ported-my-gameboy-color-emulator-to-webassembly/
https://www.ifanr.com/1326469

我的模拟器终于可以跑起来了 ！！！
历时一个月，完成了CPU/PPU的核心能力，目前可以运行mapper0的FC游戏。

mario马里奥游戏测试：

待办列表：

问题1: 屏幕缩放支持 + 暂停 + 加载需要的游戏
问题2: 更多游戏mapper支持和测试【需要支持mapper1\2\3\4即可】
问题3: 声音支持
问题4: 集成到web
问题5: 开源和分享