我见过一些声称可以执行的模拟器，但即使可以执行，它们的源代码显示它们不会直接解析每个 1 和 0 来确定指令。
我的问题是，如果模拟器必须模拟真实 CPU 的精确操作码，那么是否需要解析游戏的正确二进制操作码格式才能合法地（或完全）模拟 CPU？
例如，在游戏文件中我存储一条指令，一个字节，标记如下：
0000 1111
我的程序必须验证该指令确实意味着（例如“将一添加到 A 寄存器”），但它是否需要检查文本文件中的每个零和一来确保这一点？
然后，模拟器会解析整个字节，但整个字节再次是八位，并且波动的模式会改变操作输出。
例如，0000 1111 可能表示在 A 上加一，但 0000 1110 可能表示在 A 上加 A。
答案1
解释——试图直接回答问题
如果您正在阅读模拟器的源代码，而它没有读取二进制（可执行）文件的某些位，并且仍然忠实地执行代码，则可能出现三种结果：
- 你是错误的认为模拟器不会读取文件的每个部分，并且它事实上，你就错了。
- 你是正确的，并且模拟器不会读取每一个位，因为它能够假设关于它所模拟的程序的行为的某些事实，以便不需要读取每一个位来知道它需要做什么（可能是因为它期望运行某个游戏引擎，或者某种类型的图形 API，或者某种类型的声音 API 等）。
- 你是正确的，并且模拟器不会读取每一个位，因为可执行文件中的某些位对于正确执行程序来说根本不是必需的。它们可能是遗留的“垃圾”或元数据，或者任何其他不构成程序功能的额外内容。
- 你是正确的，而模拟器不会读取每一个位，因为模拟器正在将代码中的某些操作转换为更高级的操作，并且完全绕过低级、处理器/硬件特定的指令。例如，如果有人要求你模仿某人在视频录像中执行复杂操作时所做的一切，而他们说“现在在盒子的侧面钻一个洞”，你很想停止观看视频，利用你现有的钻孔经验，而不是跟随视频中那个人的动作（假设你配备了合适的钻头，并且在生活中经验丰富）。同样，如果模拟器可以推断出程序要求在给定的一组坐标上在屏幕上绘制 32x32 的图像，那么只要它了解了图像是什么、图像的格式是什么以及在哪里绘制它，它就可以停止读取代码——它不需要查看模拟系统是如何绘制它的。
模拟器的工作原理
执行其他平台和/或 CPU 代码的模拟器（例如，葡萄酒) 在不同阶段执行任务。有些阶段对于模拟器的工作来说是必不可少的；其他阶段则是可选的，代表了性能优化的可能性。
必需的：“解析”可执行代码（机器码、MSIL、Java 字节码等）解析由组成：
- 读取可执行代码的每一位。
- 充分理解本机代码的每个位/字节（或您想要使用的任何其他离散信息测量单位）的布局/格式（语法）和目的（语义），以便了解它在做什么。
- 理解什么程序说，模拟器必须理解句法二进制格式，以及语义语法包括“我们用最小符号位格式表示 32 位有符号整数”等内容；语义包括“当本机代码包含操作码时52，这意味着进行函数调用。”
- 助记符（帮助你记住为什么这是必要的）：如果我全身心地遵循一个食谱，如果我完全忽略了那个食谱，甚至不读我不可能按照这个食谱做，除非我随机尝试一堆东西，然后运气采取与配方相同的步骤。同样，除非你有一个随机化的蒙特卡罗模拟，可以执行随机的 CPU 指令，直到它幸运地执行与程序相同的功能，否则任何模拟器都必须理解什么该计划称。
必需的：将解析出的代码（通常是某种抽象数据模型、状态机、抽象语法树或类似的东西）“翻译”成高水平命令（例如 C 或 Java 中的语句）或低级命令（例如 x86 处理器的 CPU 指令）。高级命令往往更为优化。例如，如果您分析一长串 CPU 指令的代码流，并在高级别确定它要求播放磁盘上的某个 MP3 文件，则可以跳过整个指令级模拟，只需使用本机平台的 MP3 解码器（可能针对您的处理器进行了优化）即可播放相同的 MP3 文件。另一方面，如果您尽可能逐字“跟踪”模拟程序的执行，那么速度会更慢，也不太理想，因为您将放弃通过本机执行指令而受益的大部分优化。
选修的：“优化”和分析大量模拟程序代码或整个程序的代码流，以确定完整的执行顺序，并构建一个非常详细和复杂的模型，说明您的模拟器将如何使用本机平台的功能模拟此行为。Wine 在某种程度上可以做到这一点，但它翻译的代码是 x86 到 x86 的（这意味着在两种情况下 CPU 都是相同的指令集，因此您所要做的就是将 Windows 代码连接到外部的基于 UNIX 的环境并让它“本机”运行）。
蛋糕类比
在考虑模拟器的性能时，请想象一下，如果您在以下场景中观看某人在视频（带音频）中烘烤蛋糕，您需要多少张纸来为自己写下说明：
如果您一生中从未移动过您的手或锻炼过身体的任何肌肉；（提示：您需要数千张纸来记录手部动作、手眼协调、角度、速度、位置、抓握、握住餐具、揉捏等基本技巧的详细步骤。）
如果您具有基本的运动控制能力（可以走路和自己进食），但一生中从未准备过任何食物；（提示：您需要数十张纸来记录各个步骤，并且可能需要大量练习才能掌握揉面和握住不熟悉的器具等操作，但您可以比前一种情况更快地完成记录）
如果您以前从未烤过蛋糕，但以前做过一些食物准备；（提示：您需要几张纸，但不要超过 10 张；您已经熟悉如何测量配料、搅拌等。）
如果你之前已经烤过很多次蛋糕，并且非常熟悉这个过程，但不知道如何烤这种特殊品种/口味的蛋糕（提示：你可能需要半张纸来记下基本配料和在烤箱中需要的时间，就这样）。
基本上，随着“模拟器能力”水平的不断提高，模拟器可以“本地”执行更多高级操作（使用它已经知道的例程和过程），而不需要进行太多“跟踪”（使用它从被模拟程序中严格遵循的例程和过程）。
用计算机术语来表达这个类比，你可以想象一个模拟器模拟实际硬件模拟程序将在其上运行，并忠实地“追踪”该硬件的行为，甚至可能深入到硬件（电路）层面；这将是非常与模拟器相比，速度较慢，模拟器可以对程序进行非常复杂的分析，以便了解程序何时尝试播放声音文件，并可以“本地”播放该声音文件，而无需跟踪模拟程序的指令。
关于“追踪”（又称死记硬背）与“本地执行”
最后一点：跟踪之所以慢，主要是因为你必须使用大量内存来“复制”你所模拟事物的非常详细、复杂的组件，而且你不仅要执行主机 CPU 上的指令，还必须执行执行指令的指令（看到间接层了吗？），这会导致效率低下。如果你全力以赴，模拟计算机系统的物理硬件以及程序，那么你将模拟 CPU、主板、声卡等，反过来，它们将“跟踪”程序的执行，就像你的模拟器“跟踪”CPU 的执行一样，有了这么多的跟踪层，整个过程将变得极其缓慢和繁琐。
这是一个详细的例子，说明模拟器不需要读取输入程序的每个位/字节来模拟它。
假设我们知道一个用 C 或 C++ 编写的 API（细节并不重要），用于模拟软件环境，该 API 有一个函数void playSound(string fileName)。假设我们知道这个函数的语义是打开磁盘上的文件，读取其内容，找出文件的编码（MP3？WAV？其他什么？），然后以普通/预期的采样率和音调通过扬声器播放。如果我们从本机代码中读取一组指令，说明“进入 playSound 例程开始播放声音/home/hello/foo.mp3”，我们可以立即停止读取程序代码，并使用我们的自己的（优化！）用于本机打开该声音文件并播放的例程。我们需要在指令级别上遵循模拟处理器吗？不，我们真的不需要，如果我们相信我们知道 API 的作用的话。
发生了巨大的差异！（高地上的麻烦）
当然，通过阅读一堆指令并“推断”高级执行计划，如上例所示，你可能会面临无法恰恰模仿在原始硬件上运行的原始程序的行为。例如，原始硬件可能存在硬件限制，仅允许它同时播放 8 个声音文件。那么，如果您的新式计算机可以同时播放 128 个声音文件，并且您正在playSound高级模拟该例程，那么有什么可以阻止您一次播放超过 8 个声音文件呢？这可能会导致程序的模拟版本出现奇怪的行为（无论是好是坏）。这些情况可以通过仔细测试来解决，或者通过真正了解原始执行环境来解决。
例如，DOSBox 有一个功能，可以让你有意限制模拟 DOS 程序的执行速度，因为如果允许某些 DOS 程序全速运行，它们将无法正常运行；它们实际上依赖于 CPU 时钟速率的时序以预期速度执行。这种有意限制执行环境的“功能”可用于在两者之间提供良好的权衡忠诚执行（即使模拟程序正常工作）和效率执行（即构建一个足够高级的程序表示，以便能够通过最少的跟踪进行有效的模拟）。
答案2
我的问题是，如果模拟器必须模拟真实 CPU 的精确操作码，那么是否需要解析游戏的正确二进制操作码格式才能合法地（或完全）模拟 CPU？
“解析”的意思是“浏览文本并弄清楚内容的含义。”文本和语言类语法很复杂，因为不仅单个“单词”有意义，而且其含义还会根据其位置和与其他单词的接近程度而改变。
可能更准确的术语是“解码”来描述 CPU 对指令流所做的操作（这比解析简单得多），而且是的，模拟器必须以相同的方式“解码”指令。不过，我猜“解析”并不是一个很糟糕的术语，因为 x86 指令集非常复杂（如果你说的是这个）。
我的程序必须验证该指令确实意味着（例如“将一添加到 A 寄存器”），但它是否需要检查文本文件中的每个零和一来确保这一点？
CPU 并不真正验证指令。任何 CPU 都有一个指向 RAM 中内存位置的内部寄存器。CPU 读取它，如果需要，再读取几个字节，然后尝试执行它。如果指令是非法的，现代 CPU 将启动“异常进程”。
旧 CPU，例如旧的 8 位 6502，甚至没有这样做 - 一些非法指令会锁定 CPU，其他指令会执行奇怪的、未记录的事情。（一些搜索会发现在 x86 万神殿中的所有 CPU 中发现了许多未记录的 x86 指令 - 例如，CPUID在英特尔正式记录之前，该指令就存在于一些 486 CPU 上。）
一个好的、准确的 CPU 模拟器会像真正的 CPU 一样盲目地执行指令流 - 尽管它可能会在导致系统锁定的情况下执行不同的事情，例如显示一个对话框告诉您虚拟 CPU 已死而不是锁定您的模拟器。
此外，您说“它需要检查文本文件中的每个零和一”，但通常您不会向模拟器提供文本文件。CPU 模拟器需要模拟内存 - 而且由于许多平台使用内存映射 I/O，因此也需要模拟 I/O 设备。模拟固件之类的东西需要您拥有该固件的二进制映像 - 真实固件的合法副本或替代开源固件。模拟整个平台（例如 x86 CPU 是其组成部分的“PC 平台”）需要的不仅仅是 CPU 模拟。