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第十九章 破解6502密码(中)

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一天后,横井俊平终于看到了让他牵挂了一晚上的答案。看到这个答案的时候,他差点要给自己一拳,因为这个答案点居然是最基础的理论。

“堆栈!?”

不错,王秋阳给出的答案就是堆栈。

所谓堆栈,就是在单片机应用中,有一个特殊的存储区。它的主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。这个存储区,就是堆栈。

但堆和栈,又有些许的不同。

堆,是队列优先,先进先出(FIFO—firstinfirstout)。

栈,是先进后出(FILO—First-In/Last-Out)。

6502堆栈$100--$1FF最多只能存放127个双字节,所以JSR最大连续的转入深度为127层。如果还有其它数据入栈,子程序转入深度还要减少。所以在设计复杂的程序时,堆栈是会出现溢出的。堆栈溢出,意味着主机会死机。

死机代表什么?

横井俊平终于意识到了关键,因为死机不代表结束。对普通人来说死机意味着重启,而在黑客的手上死机意味着BUG就要出来了。

果然,王秋阳的回复中,依据堆和栈的特点,做出了不一样的文章。

堆,因为是先进先出,理论上是由电脑自行运算。

栈,由于是先进后出,因此可以人为控制其运算。

说形象一点,堆就像地铁,乘客只要买票,上车后可以万事不管,轻轻松松的坐车到站。但是地铁只管到站,不会送你到家门口。

而栈,则更像私家车。私家车需要自己驾驶,不像乘地铁那样轻松。但是它的自由度更大,想去哪儿就去哪儿,想什么时候出发随心所欲。

一个栈,在没有数据进栈时堆栈指针S=$FF。

每当有一个数据进栈S-1→S。

每当有一个数据出时栈S+1→S。

当执行JSR指令时,CPU把下一条指令地址-1,也就是两个字节自动入栈,即是程序的返回地址-1自动入栈,然后转入到子程序中执行。

当遇到RTS时弹出栈顶2个字节,作为程序的返回地址,并转到下一条指令中执行。而这次执行,是可以人为控制的。

也就是说让堆自主运算,然后人为的控制栈的数据流动,这就能够让6502芯片自发的完成定时器的效果,造成和留白一样的假死机,也就是花屏。

而且这个花屏的颜色,将不再是黑色,因为它已经BUG过了。加之栈现在避开的电脑的自主操作,可以这次花屏可以人为的“默认”它显示灰阶。

“还有这种操作?”

看到这里,横井俊平直感慨,为什么自己的思维总跟不上节奏?再看之前的同显五十二色汇编语言,他甚至怀疑这篇稿件是未来的某个人写出来的才对。

思路被打通之后,后面的内容,横井俊平看得就轻松了许多,但同样很扣人心弦。

因为后面分析的,就是如何利用PPU增加发色数。

现行PPU和6502.7芯片一样,是由理光设计,十六进制支持既定4x16色号调色版的型号。

电脑的画面制作,是由PPU拟定原始色号,也就是物理运算芯片。之后由GPU负责运算,显示,最后CPU负责全程调控。可以说PPU是发色的基础,它的发色原理来源于芯片上的寄存器。

寄存器本身分为两个概念,一个是物理概念,也就是寄存真实的颜色,比如红,绿,蓝这样的颜色。另一个概念,就是运算概念,PPU把这些颜色以数据的形式传送给电脑,再由GPU通过显卡把数据传送到屏幕上。当然,FC没有单独显卡,GPU是集成于主板上的。

其中的物理概念,重点就在于寄存器对发色的选定。

电脑的三源色是红,绿,蓝。6502的发色原理是构建两条垂直伸展的轴线,分别是X和Y,从左上角向右方和下方延展。原色红居于正上方,蓝居于左下角方,绿居于右下方。

由于6502认定屏幕的上和下,左和右是互通的,因此发色的区域左边自形成的白色起始,渐进到灰色,然后是从紫到红,向右渐变为青色,再到绿色,最后是黑色。

自上而下,则是从红色渐变到橙色,再到黄色为止。而座标的斜方向,就是渐变的一些靠近主色的近色。PPU寄存器要做的,就是选定一个发色范围,同时将需要的颜色以数据的形式贮存下来。

如果以后需要某种颜色,PPU就能够提交数据,迅速以相应的座标记忆将三原色搭配出的色彩毫无差错的构建出来。这也是电脑让人类无法企及的超强运算能力,哪怕只是八位处理性能的6502。

试问,就是一位画家,他能够保证自己每次调配出来的色号完全一样吗?肯定不能,但是电脑就可以。

和6502协同运算的PPU,座标记忆就是达到四乘以十六的一个区间,在寄存器中贮存下来。这些数据,就是电脑的调色板,即物理运算;而这些能够随时转化为颜色的座标数据,就是色号,即数据运算。

6502要增加PPU上的游戏色号,这个堆栈就要联系到卡带上的临时贮存器。

任天堂的卡带上有四个重要的组成部分,分别是ROM-chr,ROM-pr,MMC芯片,还有RAM。当然还有电池,密码锁等和程序关系不大的配件。

其中,ROM-chr用来贮存游戏的图文,ROM-pr贮存程序。

而在游戏过程中,运算都是在RAM中进行的。RAM全称为RandoessMery,代表游戏内存。它的功能是暂时存储数据供CPU调取。

由于卡带的读取速度跟不上6502的处理速度,因此所有的程序运行都是先从卡带读取数据并加载到内存中,再写入CPU内部的高速缓存进行处理。

人为增加发色数的过程,将在这里完成最后的步骤。

RAM在待机状态下为空,也就是说,RAM负责在游戏运行时贮存临时数据。从某种意义上来说,RAM和堆栈的作用很相似,只是它的容量非常之小,一般只有20Kb(1Kb等于8字节)。

这个就是临时贮存器。在“定时器”的原理下,色号能存在两个。它能够把灰阶20像黑色那样,指定为花屏底色,强制电脑显示出来,使它成为可用色号。

因为CPU显示出默认灰阶,成为了同显发色色号。因此人为的再使用灰阶30,就能够在黑色之外再增加一款发色数,而且本身并不占用到任何内存。

如此一来,即便在没有MMC芯片的支持下,发色数也增加到了十四种。即黑色,灰阶,以及十二种彩色!

看到这里,横井俊平忍不住感慨道:“科乐美为了研发MMC芯片,花了两年时间,增加了一款发色数。而这套汇编才用了两天,真是让人难以置信!”

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