Game Boy / Color Mimarisi

Desteklenen görseller

• Model
  • Orijinal
  • Color

Modeller

• Orijinal Game Boy, Japonya'da 21 Nisan 1989'da, ABD'de 31 Temmuz 1989'da ve Avrupa'da 28 Eylül 1990'da piyasaya sürüldü.
• Sonraki nesil devam modeli olan Game Boy Color ise Japonya'da 21 Ekim 1998'de, Kuzey Amerika'da 18 Kasım 1998'de ve Avrupa'da 23 Kasım 1998'de piyasaya sürüldü.

Anakart

• Orijinal
  • İşaretlenmiş

Diyagram

• Orijinal Game Boy'un ana mimari diyagramı

Kısa giriş

• Game Boy, sınırlı performansa sahip taşınabilir bir NES gibi düşünülebilir, ancak oldukça ilginç yeni özellikler de içerir.

Gökkuşağı analizi

• Bu konsolun büyük popülerliği nedeniyle çok sayıda revizyon ortaya çıktı (ör. Game Boy Pocket, Light, Super Nintendo kartuş biçimi vb.).
• Game Boy markası iki nesli kapsar.
• 4. nesilde siyah-beyaz Game Boy ve revizyonları, sonraki nesilde ise Game Boy Color yer alır (Virtual Boy'un sonundan sonra piyasaya sürüldü).
• Bu yazı her iki nesli de ele aldığı için, sonunda Game Boy'un çalışma mantığının ve teknolojisinin Game Boy Color'a dönüşecek şekilde nasıl evrildiğini iyi anlayacaksınız.

CPU

• Nintendo, anakarta piyasada bulunabilen birden fazla çip yerleştirmek yerine, bileşenlerin çoğunu içinde barındıran (ve gizleyen) tek çipli bir tasarım seçti.
• Bu tür çipler System On Chip (SoC) olarak adlandırılır ve bu örnekte, Nintendo'nun gereksinimlerine (güç verimliliği, korsanlığa karşı koruma, ek I/O vb.) uyacak şekilde özellikle bu konsol için üretildi.
• Bu çip perakende kataloglarında bulunmadığından, dönemin rakipleri klon üretirken daha fazla zorluk yaşadı.
• Game Boy'da kullanılan SoC, DMG-CPU veya Sharp LR35902 olarak bilinir ve Sharp Corporation tarafından üretilmiştir.
• Bu şirket, Nintendo ile yakın bir ilişki sürdürmektedir.

CPU çekirdeği

• DMG-CPU içindeki ana işlemci Sharp SM83'tür ve Z80 (Sega Master System'de kullanılan CPU) ile Intel 8080 arasında bir karışımdır.
• Yaklaşık 4.19 MHz hızında çalışır; bu da ortalama 1 MHz'lik bir CPU'dan daha hızlıdır.
• SM83, Z80'deki IX veya IY yazmaçlarını ya da 8080'deki IN veya OUT komutlarını içermez. Yani I/O portlarını kullanamaz.
• Yalnızca Intel 8080'in yazmaç kümesi uygulandığı için, Z80'in 16 yazmacından farklı olarak sadece 8 genel amaçlı yazmaç vardır.
• Z80'in genişletilmiş komut kümesinin bir bölümünü içerir (yalnızca bit işleme komutları).
• Sharp, Z80 veya 8080'de bulunmayan bazı yeni komutlar da ekledi. Bunlar, Nintendo/Sharp'ın donanımı yapılandırma biçimiyle ilgili belirli görevleri optimize eder.

Renk etkisi

• Yaklaşık 10 yıl sonra, Virtual Boy ve onun yenilikçi donanımı geride bırakıldıktan sonra, daha mütevazı halefi Game Boy Color ortaya çıktı.
• İçinde bazı eklemeler barındıran yeni bir SoC olan CPU CGB bulunur; SM83 CPU çekirdeği aynıdır ancak saat hızı iki katına çıkmıştır (artık ~8.38 MHz hızında çalışır).
• Geliştiriciler yeni konsolu programlamak için mevcut tekniklerini yeniden kullanabildi; yeni mimariye uyum sağlamak için sistemi baştan tasarlamadan maliyet tasarrufu elde etti ve önemli bir ek çaba olmadan geriye dönük uyumluluk sağlandı.
• CPU CGB iki çalışma modu uygular:
  • Normal mod: SM83, ~4.19 MHz hızında çalışır.
  • Çift hızlı mod: SM83, ~8.38 MHz hızında çalışır.

Donanıma erişim

• SM83, 8 bit veri yolu ve 16 bit adres yolu yapısını korur; bu nedenle en fazla 64 KB bellek adresleyebilir.
• Bellek haritası ağırlıklı olarak şu uç noktalardan oluşur:
  • Oyun paketi (oyun kartuşu) alanı.
  • Çalışma RAM'i (WRAM), yüksek RAM (HRAM) ve görüntü RAM'i (VRAM).
  • I/O (joypad, ses, grafik, LCD).
  • Kesme kontrolü.

Kullanılabilir bellek

• Nintendo, anakarta 8 KB RAM ekledi. Bu, genel amaçlı kullanım içindir (buna Work RAM veya 'WRAM' denir).
• SoC içinde ek olarak 127 B RAM vardır; bu da anında erişim gerektiren veriler için küçük bir alan sağlar (ör. yığın).

Grafikler

• Tüm grafik hesaplamaları CPU tarafından yapılır, ardından Picture Processing Unit ya da 'PPU' bunları işler.
• Sonuç, entegre LCD ekranda gösterilir; çözünürlük 160×144 pikseldir ve siyah-beyaz Game Boy için 4 gri tonu (beyaz, açık gri, koyu gri, siyah) görüntülenir.

İçerik oluşturma

• PPU, 8 KB VRAM ya da 'görüntü RAM'i'ne bağlıdır ve CPU'ya da ayarlanmış erişim sağlar.
• Oyun, farklı alanları doğru veri türleriyle doldurmaktan sorumludur.

Kare oluşturma

• PPU'nun ekrana nesneleri nasıl çizdiğine bakmak için Super Mario Land 2 örnek olarak kullanılabilir.

Karolar

• PPU, grafikleri işlemek için temel malzeme olarak karoları kullanır.
• Karolar, VRAM içindeki tile set veya 'tile pattern table' adı verilen alanda saklanan 8x8 bitmap yapılardır.

Arka plan katmanı

• Arka plan katmanı, 256x256 piksel (32x32 karo) boyutunda olup statik karolar içerir.
• Ekranda gösterilecek bölüm oyun tarafından seçilir ve oynanış sırasında görünür alan kaydırılabilir.

Pencere

• Pencere, arka plan ve sprite'ların üzerinde gösterilen 160x144 piksel boyutunda bir katmandır; bu katman kaydırılmaz.

Sprite'lar

• Sprite'lar, ekran etrafında bağımsız şekilde hareket edebilen karolardır.
• Bu katman, ek bir renk olarak şeffaflığı kullanır/gerektirir.

Sonuç

• Kare tamamlandığında bir sonraki kareye geçilir.

Sırlar ve sınırlamalar

• Pencere katmanının ve ek kesmelerin kullanıma girmesi, yeni içerik türlerini ve efektleri mümkün kıldı.

Renkli eklemeler

• Game Boy Color'ın PPU'su, orijinalin bir üst kümesi olarak çalışır.

Ses

• Ses sistemi, Audio Processing Unit (APU), yani 4 kanallı bir PSG çipi tarafından sağlanır.

İşlevler

• Dört kanalın her biri tek bir dalga biçimi türüne ayrılmıştır:
  • Pulse
  • Noise
  • Wave

Sırlar ve sınırlamalar

• Mikser stereo ses çıkışı verdiği için, kanallar sola veya sağa atanabilir.

İşletim sistemi

• NES'ten farklı olarak Game Boy, her zaman dahili 256 bayt ROM üzerinden önyükleme yapacak ve ardından oyun koduna atlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Oyunlar

• Oyunlar assembly ile yazılır ve azami boyutları 32 KB'dir.

Harici iletişim

• Game Boy link kablosu kullanılarak diğer Game Boy cihazlarıyla iletişim kurulabilir.

Korsanlığa karşı koruma

• Konsol, oyunu doğrudan çalıştırmaz; bunun yerine, yetkisiz kartuşların çalışmasını önlemek ve kartuşun doğru şekilde takılı olup olmadığını doğrulamak için bir dizi kontrol gerçekleştirir.

GN⁺ görüşü

• Game Boy'un teknik evrimi, elde taşınabilir oyun konsolları tarihinde önemli bir ilerlemeyi temsil eder.
• Nintendo'nun SoC yaklaşımı, donanım tasarımında yenilikçiydi ve rakiplerin klon üretmesini zorlaştırdı.
• Game Boy Color'ın geriye dönük uyumluluğu, hem geliştiriciler hem de kullanıcılar için büyük avantaj sağladı.

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• Orijinal Game Boy geliştirilirken dikkat çekici olan şey, o dönemde Gunpei Yokoi'nin ekibine ciddi şüpheyle bakılmasıydı. Otobüste ya da tuvalette oyun oynamanın rahatsız olacağı yönünde görüşler vardı. Vizyonları, basit teknolojiyi kullanarak basit ve kısa oyunlar sunan bir cihaz yapmaktı. Bu ekip mobil oyunun başlamasında başlıca etkendi.
• Game Boy Color'dan bahsedilmiş, ancak kartuş boyutunun 1MB olduğu kısmı düzeltilmemiş. Bazı GBC oyunları 4MB boyutuna ulaşıyor. Ayrıca 8MB boyutunda, kısa videolar ve yüksek kaliteli görseller içeren bir tren oyunu da var.
• Pokémon seslerini kullanan demo için teşekkürler. Nostaljik bir yolculuktu.
• Game Boy tüm zamanlardaki en sevdiğim konsol. Şu anda ASM (assembly dili) ile bir pinball dungeon crawler oyunu geliştiriyorum. Donanımı anlamak kolay ve kısıtlar yaratıcılığı zorluyor.
• Şu anda, isteyen herkesin gerekli parçaları ve PCB'leri satın alıp bir Game Boy'u yeniden üretebildiği bir çağda mı yaşıyoruz diye merak ediyorum.
• Game Boy mimarisini öğrenerek ne yapabilirsin, yoksa Dünya'yı hack'lemeyi mi planlıyorsun?
• Game Boy hakkında tam bir kitap var ama ne yazık ki İngilizceye çevrilmemiş. İspanyolca olarak satın aldım. İçinde yaratıcılarla yapılmış benzersiz röportajlar var.