M1 GBA 模拟器

一款专为 Apple Silicon (M1/M2/M3) Mac 打造的高性能 Game Boy Advance 模拟器，采用 C++ 与 Objective-C++ 混合开发。该项目依托 Apple 的 Metal 图形 API 与统一内存架构 (UMA)，旨在实现低延迟渲染与极致性能。

核心特性

🔧 ARM7TDMI CPU 引擎

• 完整的 ARM 与 Thumb 双指令集执行支持
• 预解码查找表 (LUT) 加速指令分发，按 opcode 高 12 位直接映射到处理函数，消除热路径分支预测失败
• 高级模拟 (HLE) BIOS 中断拦截，无需真实 .bin 固件即可引导大多数游戏

⚡ 高性能内存总线

• O(1) 页表寻址：256 项指针数组直接映射 GBA 内存区域 (BIOS/WRAM/VRAM/ROM 等)，取代传统 if-else 链
• 完整的 DMA 传输引擎 (4 通道)，支持 VBlank/HBlank/Sound 触发模式
• IO 寄存器副作用处理与中断标志位的正确 ACK 逻辑

🎨 Metal GPU 渲染管线

• macOS 原生 MetalView 显示前端，Compute Shader 直接在 GPU 上完成 GBA PPU 像素解码
• 支持 Mode 0/1/2 平铺背景与 Mode 3/4/5 位图模式
• Sprite (OBJ) 渲染与图层优先级管理
• 仿真线程与渲染线程解耦，通过精细化锁管理避免帧率抖动
• AMD FidelityFX CAS 锐化：CAS 逻辑直接内联至显示渲染通道，利用 Metal 硬件采样器批量读取 3x3 邻域像素，无中间 texture 开销，零性能损耗地提升画面清晰度

🔊 DirectSound 音频系统

• FIFO A/B 双通道 DirectSound 流式播放
• 矩形波方波发声器基础支持
• CoreAudio AudioQueue 输出，44.1kHz 采样率
• NSCondition 条件变量 精准同步音频缓冲，替代低精度的 sleep 忙等

🏗️ 编译优化

• -O3 最高优化级别 + -flto 链接时优化 (LTO)，支持跨编译单元内联
• -mcpu=apple-m1 启用 Apple Silicon 原生指令集优化
• -arch arm64 原生 ARM64 编译

运行效果

编译与运行

1. 载入 ROM 游戏: 将 .gba 游戏文件放置于 rom/ 文件夹中。
2. 编译并运行:

   make && ./bin/GBAEmu

   运行后可通过菜单栏 File → Open ROM... 动态加载游戏。

键盘控制

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目录结构

• src/core/ — 核心模拟引擎 (CPU, PPU, APU, Bus, Timer, DMA)
• src/platform/ — macOS 平台集成 (MetalView, CoreAudio, Objective-C++ 桥接)
• src/platform/shaders/ — Metal Compute/Render Shader
• src/test/ — 单元测试 (ARM/Thumb 指令、LZ77 解压)

待完善

• PPU 图层混合 (Alpha Blending) 与窗口遮罩 (Window)
• 仿射变换精度提升 (Mode 1/2 旋转缩放)
• GB 传统音源 (波形/噪音通道) 完整复刻
• 手柄输入绑定与即时存档 (Save States)