在复古计算复兴的时代，将 ZX Spectrum 等 8-bit 家用电脑移植到 Web 平台，不仅能让经典软件重获新生，还能通过浏览器实现跨设备访问。这种工程实践的核心在于高效仿真 Z80 CPU、精确渲染低分辨率图形，并映射现代输入到复古键盘矩阵，从而平衡真实性和性能。
ZX Spectrum 的核心是 Z80 处理器，时钟频率 3.5 MHz，内存从 16KB 到 128KB 不等。Web 仿真需在 JavaScript 或 WebAssembly 中实现周期精确的指令执行，以避免时序偏差导致软件崩溃。例如，使用 AssemblyScript 编译的 Z80 核心能在 Web Worker 中运行，每帧模拟约 69888 个 T 状态（对应 50Hz 刷新率），确保兼容早期游戏如《Manic Miner》。证据显示，这种方法在 Chrome 和 Firefox 上可达 60 FPS 以上，而不牺牲准确性。
图形渲染是另一关键挑战。Spectrum 的显示为 256x192 像素，采用属性-based 颜色系统：每个 8x8 块有亮度、纸张和墨水颜色。使用 HTML5 Canvas 的 2D 上下文，直接像素操作可模拟 ULA（Uncommitted Logic Array）输出。将内存中的屏幕缓冲（0x4000-0x57FF）映射到 Canvas 的 ImageData 对象，每帧通过 putImageData() 更新。优化时，需处理亮度位（bit 6/7）和闪烁属性（bit 7），以再现彩色条纹和多色效果。实际参数：Canvas 尺寸设为 320x240（缩放 1.25x 以匹配像素比例），使用 nearest-neighbor 插值避免模糊；对于多色渲染，预计算属性表减少 CPU 开销。
键盘输入映射需桥接现代 QWERTY 键盘与 Spectrum 的 40 键矩阵（5 行 x 8 列）。Spectrum 通过 I/O 端口 0xFE 读取行扫描，Web 版本捕获 keydown 事件，将键码转换为矩阵位掩码。例如，'Q' 对应行 0 列 0（位 0x01 << 0），'5' 对应行 4 列 4（位 0x10 << 4）。为处理移位键（如 CAPS SHIFT），维护一个按键状态数组，模拟硬件扫描。移动端可添加虚拟键盘，映射触摸事件到相同矩阵。引用 JSSpeccy3 项目，其键盘映射支持 "recreated" 模式，兼容复刻硬件，确保输入延迟 < 16ms。
性能优化是工程落地关键。8-bit 约束要求严格内存管理：使用 TypedArray 模拟 64KB 地址空间，避免垃圾回收中断仿真循环。音频通过 Web Audio API 生成 Beeper（单声道方波）和 AY-3-8912 芯片声音，采样率 44.1 kHz，缓冲大小 512 样本以防掉帧。监控要点：使用 Performance.now() 测量帧时间，若 >20ms 则降级渲染（如禁用多色）。风险包括浏览器节流：在后台运行时，requestAnimationFrame 需 fallback 到 setTimeout(16)；兼容性测试覆盖 Safari 的 Canvas 限制。
可落地参数与清单：
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CPU 仿真：Z80 核心用 WebAssembly，T 状态计数器阈值 69888/帧；中断频率 50Hz（视频）+ 动态 EAR 位。
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渲染管道：Canvas getImageData() 后，循环 6144 字节屏幕数据，应用属性（0x5800-0x5BFF）；缩放因子 2x 为默认，启用 CSS transform: scale() 加速。
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输入映射：事件监听 addEventListener('keydown', handler, true) 捕获全局键；矩阵位计算：row = keyRow[keyCode], col = keyCol[keyCode]，端口输出 = ~(1 << row) & 0x1F。
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音频参数：OscillatorNode for Beeper，频率 1-2 kHz；AY 通道增益 -12dB，延迟补偿 2-5ms。
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监控与回滚：FPS 阈值 <45 时，禁用闪烁渲染；内存使用 >50MB 警报；测试用例：加载 TAP 文件，验证《Jet Set Willy》输入响应。
通过这些实践，Web ZX Spectrum 端口不仅复现了 80 年代计算魅力，还为现代开发者提供低门槛实验平台。未来，可扩展到 WebGPU 加速，进一步提升多模型仿真潜力。
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