内存不是数组 · MMIO 与地址映射
上一集结尾，访存指令把额外的周期写进了 currentCycles：
cpu->gprs[rd] = cpu->memory.load32(cpu, cpu->gprs[rm] + immediate * 4, ¤tCycles);这一集我们打开 load32，回答两个问题：一次内存访问到底花几个周期？以及——内存为什么不是一个简单的大数组？
一、内存不是大数组，是一张路由表
很多人以为模拟器的内存就是 uint8_t mem[0x10000000] 这样一个大数组，读写就是下标访问。打开 GBALoad32 你会发现完全不是：
uint32_t GBALoad32(struct ARMCore* cpu, uint32_t address, int* cycleCounter) {
struct GBA* gba = (struct GBA*) cpu->master;
struct GBAMemory* memory = &gba->memory;
uint32_t value = 0;
int wait = 0;
switch (address >> BASE_OFFSET) {
case GBA_REGION_BIOS: LOAD_BIOS; break;
case GBA_REGION_EWRAM: LOAD_EWRAM; break;
case GBA_REGION_IWRAM: LOAD_IWRAM; break;
case GBA_REGION_IO: LOAD_IO; break;
case GBA_REGION_PALETTE_RAM: LOAD_PALETTE_RAM; break;
case GBA_REGION_VRAM: LOAD_VRAM; break;
case GBA_REGION_OAM: LOAD_OAM; break;
case GBA_REGION_ROM0: LOAD_CART; break;
case GBA_REGION_SRAM: LOAD_SRAM; break;
default: LOAD_BAD; break;
}
// ... 计算 wait，写回 cycleCounter
}关键是第一行 switch (address >> BASE_OFFSET)。BASE_OFFSET 是 24，所以 address >> 24 取的是地址的最高一个字节——这就是「区域号」。一个 32 位地址，高 8 位决定了你在跟哪块硬件说话：
| 区域号（address>>24） | 区域 |
|---|---|
| 0x0 | BIOS |
| 0x2 | EWRAM（外部工作内存） |
| 0x3 | IWRAM（内部工作内存） |
| 0x4 | IO 寄存器 |
| 0x5 | 调色板 RAM |
| 0x6 | VRAM（显存） |
| 0x7 | OAM（精灵属性） |
| 0x8 | 卡带 ROM |
| 0xE | SRAM（存档） |
每个 case 背后是一块独立的存储 + 独立的读取逻辑（那些 LOAD_xxx 宏）。内存不是一整块，而是一张按地址高位分发的路由表。
二、MMIO：有一块「内存」读的根本不是内存
注意 GBA_REGION_IO（0x4 段）这个分支，它走的是 LOAD_IO。这里读到的，不是某块 RAM，而是硬件寄存器的当前值——PPU 画到第几行了、定时器计到几了、哪个按键被按下了、DMA 在不在忙。
这就是 MMIO（Memory-Mapped IO，内存映射输入输出）：把硬件的控制和状态「假装」成内存地址，CPU 用普通的读写内存指令，就能和硬件对话。还记得序章说「按下 A 键会被记录到内存里一个固定位置」吗？那个位置（0x04000130，按键寄存器）就在 IO 区。游戏读这个地址，读到的就是当前按键状态——它以为在读内存，其实在问硬件。
这是模拟器里一个深刻的点：地址不只是「数据在哪」，还可能是「跟谁说话」。
三、周期从哪来（兑现上集的钩子）
回到上一集的问题：访存花的周期是哪来的？就在 GBALoad32 末尾：
if (cycleCounter) {
wait += 2;
if (address < GBA_BASE_ROM0) {
wait = GBAMemoryStall(cpu, wait);
}
*cycleCounter += wait;
}wait 的基础值来自一张表 waitstatesNonseq32[region]——每个区域访问快慢不同：
- IWRAM（内部工作内存）：32 位总线，最快，游戏把热点数据和代码放这里；
- EWRAM（外部工作内存）：16 位总线，读一个 32 位值要两拍，较慢；
- 卡带 ROM：速度取决于卡带的 waitstate 配置，可能很慢；
- 此外
GBAMemoryStall还会加上预取单元争用总线导致的额外停顿。
最后 *cycleCounter += wait——把这次访问花的周期，加回上一集那个 currentCycles。这就是闭环：指令说"我要读内存"，内存系统按地址落在哪个区域，告诉它"这要花几拍"。 周期精确，精确到每一次访存落在哪块硬件上。
四、动手试试：地址落在哪、有多快
下面这个组件，选一个地址，看它的高 8 位如何决定它落进 GBA 内存地图的哪一块，以及那块有多快：
教学示意，地址范围简化。一个 32 位地址，高 8 位就决定了它落在哪块硬件上。
下一集
我们已经看到，CPU 执行指令、访存，每一步都在累加周期。但是——CPU 一路跑下去，PPU 什么时候该画下一行？定时器什么时候该响？是谁在协调这些部件，让它们在正确的周期点上各司其职？
下一集，《时间的主宰：周期精确与事件调度》，我们去看那根「贯穿全场的时钟」到底是怎么实现的。