从零开始写NES模拟器
之前写了如何写一个nes模拟器，感觉有些语焉不详，现补充一个小白文章。
FC游戏模拟器是如何工作的
我们小时候很多人玩过任天堂的红白机游戏。但是它是如何工作的，却很少有人提及。
今天我们来讨论任天堂的游戏机工作机制。首先我们看到的是游戏画面，实际上老式的电视的分辨率是240*256的。
它是如何工作的呢？
FC游戏机中包含CPU，PPU，卡带，内存。当我们开机时，CPU加载卡带的游戏程序到内存中，将游戏中的画面通过端口写入到PPU（图片处理器）中。CPU只需要对PPU进行简单的端口操作，PPU就能将需要显示的内容显示在屏幕上。
PPU负责绘图图像，请注意PPU绘制了每一个点，即240*256=61440个点。并且绘制这么多点只需要20ms。在1秒的时间内要绘制50幅这样的图像。我们的游戏才会如此的流畅。所以要做这个模拟器。我们需要在窗口中绘制连续的图像。在Windows中我们需要寻找一个能快速绘制图像的函数。它要在1秒钟能绘制50幅连续的图像。
第一篇 CreateDIBSection函数的使用
在想写模拟器之前，我们寻找这样一个函数。我们把图像的（颜色）RGB值写入到一个内存中，然后把它画到窗口中来。
它就是CreateDIBSection。其实有个知名度比较高的函数SetPixel(),但是它太慢了。SetPixel函数是把一个点直接画到屏幕上来，6万个点，太耗时了。而CreateDIBSection不一样，它帮我们分配了一段内存，我们把一屏幕的颜色值都拷贝进去，一次输出到屏幕，所以速度快。
当然我们还可以用DirectX中的函数，速度更快，先不讨论它。
函数的声明如下：
HBITMAP CreateDIBSection(
HDC hdc, // handle to DC 指向DC的句柄，就是我们窗口的DC，
CONST BITMAPINFO *pbmi, // bitmap data 位图信息
UINT iUsage, // data type indicator 数据类型，我们需要的是RGB格式
VOID **ppvBits, // bit values 指向内存地址的指针，注意这个函数给我们分配的一段内存，我们只需要提供指针给它就好。
HANDLE hSection, // h 不管它
DWORD dwOffset // offset to bitmap bit values 不管它
);
下面我分别用SetPixel和CreateDIBSection函数实现显示点阵图形A。
绘制图形的最基本的是绘制点，我们来实现一下。
/************************************************************************/
/* 注释： 屏幕画点函数 - 绘制到内存中
函数名： draw_window_point
参数： x,y 要画点的坐标，color 颜色值，video 对应内存缓冲地址
width 窗口的宽度 */
/************************************************************************/
void draw_window_point(int x,int y,UINT color,UINT * video,int width)
{
//点的偏移量
int p_offset = 0;
//坐标的值超出了限制，就直接返回
if(y > NES_DISP_WIDTH -1 || x > NES_DISP_WIDTH -1)
return;
//计算点位置，
p_offset = y * width + x;
//画点，把要绘制的颜色值放入到对应的内存。
*(video + p_offset) = (UINT)color;
//返回1
return;
}
由于所有的图形我们都需要现绘制在内存中，然后一次画到屏幕上，这样才能避免速度慢引起的闪烁。
这个函数就是把点绘制到指定的内存中，x,y指明了绘制的坐标，color是颜色值，video是绘制的起始地址，
width是绘制图形的宽度。现在假如我们要把NES游戏的画面从PPU中取出并绘制到内存中，那么游戏画面是
240高*256宽的。假设我们取第3行，第2列的颜色值，放入到 video中，那么p_offset = 3 * 256 + 2。
如果你理解了这些，我们就可以绘制图形了。在NES的基本块是被称为Tile（砖块），我们先绘制砖块。
第一步，绘制Tile砖块
Tile在游戏中被定义为8X8像素的，
00010000 一个字节0x10
00101000 一个字节0x28
01000100 一个字节0x44
10000010 一个字节0x82
11111110 一个字节0xfe
10000010 一个字节0x82
10000010 一个字节0x82
10000010 一个字节0x82
例如上图是以字母A的表示方法，用每一位表示一个点。因为是1位只能表示0或1，上图只能表示两种颜色（例如黑和白）。00010000是二进制，而后面的0x10是16进制，二者等价。我们先来绘制它（一个“A”）。
1.使用SetPixel来绘制
首先定义一个数组，就是上面的内容。
//字模数组
unsigned char buffer[]={0x10,0x28,0x44,0x82,0xfe,0x82,0x82,0x82};
然后写出绘制它的程序：
void Draw_Char88(HDC hdc,int x,int y,unsigned char * p)
{
int i,j;
//绘制图案
for (j =0;j < 8;j++)
{
for (i = 0;i < 8; i++)
{
//从数组中取出1位，如果为1，绘制红色点。
if(1 == (p[j] >> (7 - i) & 1))
SetPixel(hdc,x + i,y + j,RGB(255,0,0));
}
}
}
如果没有意外，你能在坐标（100，100）处看到一个红色的“A”。在这个函数中怎么从一个字节中取出1位是你需要思考一下的，剩下的都很简单。
2.使用CreateDIBSection
如你所见，使用 SetPixel是简单的，由于性能的考量，我们不得考虑更快的实现方式。
这比第一种要复杂的多，你要做好心理准备。
Draw_Char88(hdc,100,100,(unsigned char*)buffer);
hmap = CreateScreen(hWnd);
LoadFrame(g_WorkFrame,hdc,g_pScreenMem,hmap);
这种方式，你需要把图形写入到内存中，然后复制到函数为你分配的位图缓冲中，最后才能显示到屏幕。我们继续用上一个函数Draw_Char88，但是把SetPixel替换成了draw_window_point，因为我们不直接输出到屏幕，而是内存。接下来我们使用 CreateScreen创建了一个位图段，它为我们分配了一段显示内存，我们需要把写入内存的数据拷贝过去。在 LoadFrame中执行了拷贝过程（memcpy），并把图形绘制到屏幕中。下图是demo程序的显示结果。
完成了这2个程序，你应该已经了解点阵图形的显示。当然，上面用1位表示颜色，只能有2种颜色肯定是不够的。如果要表示多种颜色，我们当然期望每个点都能直接用颜色值表示（假如是32位，32*8=256字节，一个Tile图块需要256字节表示，显然占有内存太大了）。但NES内存过小，不可能采用直接颜色值的方式。什么样的方式能减小使用内存呢？
1、使用多级索引，NES的Tile中的值不是颜色值，而是索引到色盘中；
2，减少颜色数，NES在一共只定义了64种颜色。
NES中使用了4位的颜色索引，在属性表中存储了高2位；在图案表中存储了低2位，其中前一个图形块(8字节)表示颜色的bit0位，后一个图形块(8字节)表示颜色的bit1位。
下图显示了低2位是如何表示的，注意圈中的数字，Address中-$000E 的最高为1，$0006中最高位是1，那么图形的第7行第1个颜色的索引就是3（Result中圈中数字）.
我们就来利用低2位绘制图案表。