Hardware-Tricks für Spielekonsolen

Viele müssen sich mit alten Hardwareschnittstellen auseinandersetzen: Dies sind beispielsweise erbliche Befehle in den Betriebsarten Prozessor oder Gerät. Programmierer können argumentieren, dass dies die Entwicklung von Software erschwert, ein Sicherheitsproblem darstellt und nicht trivial ist, da Software im Kompatibilitätsmodus schlechter funktioniert. Ingenieure reißen sich bei der nächsten Erwähnung die Notwendigkeit, alte Geräte zu unterstützen. Und sie können verstanden werden.

Computer sind jedoch nicht wertvoll für ihre Eigenschaften, sondern für die Software, die sie ausführen können. Aus diesem Grund ist es in vielen Situationen so wichtig, Abwärtskompatibilität mit den Geräten der vorherigen Generation zu gewährleisten - ob es dem Entwickler gefällt oder nicht. Aber manchmal nimmt die Abwärtskompatibilität bizarre Formen an. Es ist schwierig, das richtige Wort zu finden: ob es sich um „Krücken“ oder um fundierte Entscheidungen handelt.

Moderne PCs sind gut abwärtskompatibel. Die Prozessoren der x86-64-Architektur unterstützen weiterhin den 32-Bit-Modus und 32-Bit-Programme. Wenn Sie möchten, können Sie ein 32-Bit- Betriebssystem, das vor 14 Jahren oder älter war, auf einem heute gekauften Computer installieren . Anwendungen aus den neunziger Jahren können ohne zusätzliche Emulationspakete direkt im modernen Betriebssystem funktionieren. Und mit der Emulation können Sie fast jede Software ausführen.

Auf Spielekonsolen ist alles etwas schlimmer. Durch die Veröffentlichung einer neuen Konsolengeneration geht die Kompatibilität mit alten Spielen vollständig verloren. Das Spiel startet erst, wenn Sie sich darum kümmern. Das Ergebnis ist ein Gerät mit einer mageren Sammlung von Spielen beim Start. Es macht keinen Sinn zu kaufen, weil es keine Spiele für ihn gibt. Und Entwickler werden keine Spiele machen wollen, da niemand eine Konsole kauft.

Die Bereitstellung der Abwärtskompatibilität liegt vollständig auf den Schultern des Konsolenentwicklers. Das geschlossene Ökosystem bedeutet, dass es niemand anderes tun wird. Wenn Sie sich jedoch am häufigsten mit der Software-Emulation auf einem PC zufrieden geben müssen, hat die Konsole den Vorteil: Sie können alles, was Sie wollen, in diese Plastikbox stecken - wenn es sich nur auszahlt.

Super Game Boy

1989 erschien das kompakte Boy Game-System in den Regalen. Es war eine Spielekonsole mit folgenden Eigenschaften: einem Schwarzweißbildschirm mit 4 Graustufen ohne Hintergrundbeleuchtung, einem 8-Bit-Sharp LR35902-Prozessor (Zilog Z80-Variante) mit einer Frequenz von 4,194 MHz, 8 KB RAM und 8 KB Videospeicher, 4-Kanal-Sound. All dies wurde mit vier "Finger" AA-Batterien betrieben. Später wurden verbesserte Versionen dieser Konsole veröffentlicht. Spiele wurden auf speziellen Patronen verteilt.

In den frühen neunziger Jahren wurde die Nintendo Entertainment System (NES) -Spielkonsole eingeführt. Die neue Konsole wurde als Super Nintendo Entertainment System (SNES) bezeichnet. Die 8-Bit-Spielekonsole erhielt einen Ersatz in Form von 16-Bit. Das Nintendo-Produkt der vierten Generation von Spielekonsolen kann als deutlich verbesserte Version der Konsole der dritten Generation charakterisiert werden: ähnliche Controller, Spiele auf Kassetten, aber viel leistungsstärkere Hardware. In SNES gab es einen 16-Bit-Ricoh 5A22-Prozessor, der mit einer Frequenz von 3,58 MHz, 128 KB RAM, 64 KB Videospeicher und 64 KB für 8-Kanal-Sound betrieben wurde.

Dies waren zwei völlig unterschiedliche Produkte: eine tragbare Konsole und eine vollwertige Spielekonsole für den Fernseher. Der Kauf eines der Geräte bedeutete nicht die Möglichkeit, Spiele für das andere auszuführen. Aber es gab einen Adapter. 1994 wurde Super Game Boy veröffentlicht. Es war ein Adapter, mit dem Sie Game Boy-Spiele auf SNES spielen konnten. Es sah aus wie eine normale SNES-Kassette, in die Sie eine Kassette mit einem Spiel für einen Game Boy oder eine Game Boy-Kamera einsetzen mussten . Abwärtskompatible Spiele funktionierten auch für Game Boy Color, jedoch nur im Monochrom-Modus.

Der Adapter hatte seine Vorteile: Es war möglich, mit der Illusion von Farbe zu spielen, indem man eine Palette im Menü auswählte. Manchmal erzeugten die speziellen Ränder des Bildschirms das Gefühl, einen Spielautomaten zu benutzen. In einigen Spielen können Sie Ihre eigenen Bildschirmgrenzen festlegen. SNES ist leistungsfähiger als der ursprüngliche Game Boy. Sie könnten denken, dass dieser Adapter nur die Verbindung zwischen der Füllung der Heimkonsole und den Kontaktpfaden der Spielekassette für die tragbare Konsole ist. Tatsächlich enthielt diese Kassette fast den gesamten Game Boy - es gab keinen Bildschirm. In der Adapterpatrone befand sich die notwendige Füllung. SNES wurde als Schicht zwischen der Kassette und dem Fernseher verwendet. Das Innere der Patrone . Der Prozessor und die Speicherchips sind sichtbar.








Die Emulation war nicht ohne Probleme: Es gab keinen Quarzoszillator auf der Platine. Um die Frequenz des Game Boy-Prozessors zu ermitteln, wurde die Frequenz des SNES-Prozessors durch fünf geteilt. Infolgedessen erwies sich das Spiel als 2,4% schneller : 4,295 MHz einer solchen Frequenz anstelle von 4,194.

Diese Technik ist nicht das Schicksal solcher Adapter. Viele Spielekonsolen enthalten manchmal einen Prozessor, einen Videobeschleuniger und / oder andere Teile einer Konsole der vorherigen Generation, um eine nahezu vollständige Abwärtskompatibilität zu gewährleisten. Aber einfach so werden sie nicht mit „Ballast“ hinzugefügt: In normalen Betriebsmodi übernehmen alte Chips Hilfsrollen.

Playstation

Die ursprüngliche PlayStation wurde 1994 veröffentlicht. Es war eine Konsole mit einem 32-Bit-MIPS R3000A-Prozessor mit 33,8688 MHz, 2 MB RAM und 1 MB Videospeicher. Nach modernen Maßstäben sind die Eigenschaften des Systems bescheiden. Ein naher Verwandter des Prozessors PlayStation auf „New Horizons“ gesetzt, die Station vor kurzem geflogen von Pluto und jetzt sendet Bilder. Oft wird diese Tatsache im Geiste erwähnt, dass die Ausrüstung von Raumsonden hinsichtlich des Fortschritts der Unterhaltungselektronik sehr spät sein kann. Der Leser muss den Kopf schütteln und über die Schwäche der New Horizons-Füllung nachdenken. Trotzdem ist dieser Chip in allen PlayStation 2 enthalten. Und der offizielle Verkauf dieser Konsole endete erst vor drei Jahren - im Januar 2013.



In der originalen „fetten“ PS2 gibt es neben der für ihre Zeit leistungsstarken Füllung einen Audio-Chip von der PlayStation, 2 MB RAM und einen PS1-Prozessor, der als Eingabe-Ausgabe-Controller fungiert. Im Spielemulationsmodus der Konsole der vorherigen Generation wird dieser alte MIPS-Chip verwendet. Es reduziert nur die Betriebsfrequenz von üblichen 37,5 auf 33,8688 MHz (die native Frequenz für PS1). Die bereits erwähnten speziellen 2 MB RAM sind beteiligt. Die Ähnlichkeit der Architektur des PS2-Grafikbeschleunigers - er kann als acht Blöcke des PS1-Videochips bezeichnet werden - ermöglicht es Ihnen, alte Spiele darauf auszuführen.

Die Slimline-Version enthält auch einen alten Chip. Abhängig von der Revision des Motherboards können 2 MB PS1-RAM oder sogar Spuren von IDEs vorhanden sein oder nicht. Der alte Prozessor erfüllt hier jedoch ausschließlich seine primäre Rolle als Peripherie-E / A-Controller. Um PS1-Spiele auszuführen, wird hier eine Software-Emulation auf dem PS2-Prozessor durchgeführt. Es emuliert die Berechnungen des PS1-Prozessors, der Geometry Transformation Engine, des Motion Decoder-Decoders und der Audio-SPU. Eine Erhöhung der Prozessorfrequenz von 294,912 MHz auf 299 half dabei, auch wenn dies die Wärmeableitung des Systems beeinträchtigte, die bereits durch die schwache Belüftung des reduzierten Modells erschwert wurde.

Durch den Ausschluss einzelner Teile können Konsolenkosten eingespart werden. Das Entfernen des SPU-Audio-Chips von der PS1 in der Thin PS2-Version, das Umschalten auf Software-Emulation und andere Unterschiede beeinträchtigten die Abwärtskompatibilität. Es ist einfach, die Listen inkompatibler Spiele zu verfolgen , wie ihre Anzahl mit dem Übergang zur Software-Emulation gewachsen ist. Das PlayStation 2-Audiosystem wurde durch zwei SPU1- und SPU2-Chips dargestellt, von denen der zweite ein PS1-Chip war. Einige PS2-Spiele verließen sich auf ihn, aber sie entfernten ihn. Das Ergebnis war eine interessante Situation: Die schlanke Version der PlayStation 2 kann einige ihrer nativen Spiele nicht spielen.

2006 nimmt Sony ein wichtiges Update an seiner Konsole vor. Sie müssen dies in Eile tun: Ende 2005 wurde die Xbox 360, der Hauptkonkurrent von Microsoft, bereits in den Handel gebracht. Um die Abwärtskompatibilität sicherzustellen, müssen Sie daher auf den bereits bekannten Trick zurückgreifen. Im Laufe der Zeit gab es auch einen Übergang zur Software-Emulation. Die ersten PS3-Modelle enthielten jedoch den Originalprozessor und den PlayStation 2-Grafikbeschleuniger. Dazu wurden sie zu einem Chip kombiniert . So war es möglich , fast jede PS2-Disc zu betreiben, da das Spiel buchstäblich auf der Originalausrüstung lief. Die PlayStation 1-Emulation war schon immer Software.


Das Motherboard einer der ursprünglichen PlayStation 3. Auf der linken Seite befindet sich eine Mikroschaltung, die einen Videochip und einen PlayStation 2-Prozessor enthält. Die

Abwärtskompatibilität mit PS2 verschlechterte sich erst mit der Veröffentlichung neuer Versionen. Der Emotion Engine-Prozessor der ursprünglichen PS2 wurde entfernt und durch eine Software-Emulation ersetzt. Infolgedessen hat die 80-Gigabyte-Version die Kompatibilität mit vielen Spielen verloren. Spätere Versionen der PlayStation 3 können überhaupt keine PS2-Discs abspielen. Es blieb nur die Möglichkeit, Spiele aus dem PlayStation Store-Onlineshop herunterzuladen und in Software-Emulation auf dem Haupt-PlayStation 3-Prozessor auszuführen. Die

2013 veröffentlichte PlayStation 4 war zum Start nicht mit einer der vorherigen Konsolen kompatibel. Jetzt online können Sie offizielleinige Spiele von Konsolen früherer Generationen zu kaufen, aber die Festplatten selbst werden nicht funktionieren. Darüber hinaus kann das PS4-Laufwerk nicht einmal CDs abspielen - nur DVD und Blu-ray.

Nintendo

Im Jahr 2001 wurde die tragbare Spielekonsole Game Boy Advance veröffentlicht. Ein Farbbildschirm mit einer Auflösung von 240 × 160 Pixel zeigte die Grafiken von Spielen an, die auf einem 32-Bit-ARM7TDMI-Prozessor mit 16 MHz MHz ausgeführt wurden. Der Fokus des ursprünglichen Game Boy lag auf dem Sharp LR35902, der auf dem Zilog Z80 basiert. Er arbeitete mit einer Frequenz von 4 (Game Boy) oder 8 MHz (Game Boy Color). Um die Game Boy- oder Game Boy Color-Kassette auf der Konsole abzuspielen, wurde der Z80-Coprozessor in Advance installiert. Seine Hauptaufgabe war es, Schall zu erzeugen. Diese Konfiguration blieb im Game Boy Advance SP erhalten, aber im Game Boy Micro verschwand die Abwärtskompatibilität. Z80 und einige andere Elemente der alten Systeme blieben in Micro, da sie für die Arbeit benötigt wurden.

Im selben Jahr 2001 startete Nintendo den Verkauf von GameCube. Wie SNES war die Spielekonsole anfangs mit keinem der vorherigen Produkte abwärtskompatibel. Wie bei SNES wurde die Möglichkeit, Spiele auf Game Boy-Handheld-Spielekonsolen zu spielen, mithilfe eines Adapters erreicht. Und dieser Adapter war wiederum kein Adapter, sondern ein vollständiger Satz der erforderlichen Hardware.



Der GameCube verfügt über einen parallelen Anschluss, an den der Game Boy Player-Adapter angeschlossen wird. Letzteres sah aus wie ein praller Ständer, auf den der GameCube gestellt wurde. In diesen Stand wurden Patronen für Game Boy, Game Boy Color und Game Boy Advance eingesetzt. Im Inneren befand sich die Füllung von Game Boy und Game Boy Advance. Wenn Sie den Adapter in den GameCube einsetzen, erhalten Sie ein echtes Frankenstein-Monster. Das Spielgerät wird Prozessoren mit drei verschiedenen Architekturen gleichzeitig enthalten: PowerPC (der native GameCube-Prozessor), einen ARM-Chip von Game Boy Advance und die Zilog Z80-Version des ursprünglichen Game Boy.

Die Arbeit erreichte eine gute Kompatibilität nicht nur mit Spielen, sondern auch mit einer großen Anzahl von Geräten für Game Boy, obwohl einige von ihnen absichtlich ausgeschaltet wurden. Game Boy Advance-Videokassetten wurden für Game Boy Advance veröffentlicht. Wie der Name schon sagt, wurden Videoinhalte auf ihnen aufgezeichnet. Sie funktionierten nicht in Game Boy Player, sodass der Benutzer nicht einfach Inhalte aus der Ausgabe des GameCube auf einen Videoplayer schreiben konnte.

Der Nachfolger des GameCube ist die Wii-Konsole. Seine Füllung kann als deutlich verbesserter GameCube charakterisiert werden . Um die Spielekonsole der vorherigen Generation zu emulieren, werden daher eine Reihe von Aktionen im Gerät ausgeführt. Die Frequenz des Prozessors wird reduziert , einige Komponenten sind deaktiviert.

Das Match ist so hoch, dassHier und da werden in GameCube-Sportpassagen Demos akzeptiert, die im Emulationsmodus auf der Wii aufgezeichnet wurden. Aber betroffen durch das Fehlen einiger Ports und Geräte. Der oben erwähnte Game Boy Player ist aufgrund des Fehlens des erforderlichen Ports nicht kompatibel. Einige Spiele sind immer noch nicht kompatibel. In späteren Versionen der Wii ist die Fähigkeit zum Ausführen von GameCube-Spielen verschwunden. Der Wii-Nachfolger - die Wii U-Spielekonsole - kann keine GameCube-Discs abspielen, sondern akzeptiert nur eigene und Wii-Discs. Um die Arbeit der Spiele von letzterem zu gewährleisten, musste der alte Wii-Videochip in die neue Konsole aufgenommen werden.

Auf der 2004 veröffentlichten Nintendo DS-Handheld-Spielekonsole wurden zwei ARM-Prozessoren installiert. Ein leistungsfähigerer erledigte die Aufgaben der Berechnung von Spielen und ihrer Grafik, und der zweite schwächere half bei der Ausgabe von Ton und der Arbeit von Wi-Fi. Das oben bereits beschriebene Schema hat hier funktioniert: Letzteres könnte die Rolle des ursprünglichen Game Boy Advance-Prozessors übernehmen. Es gab keine Zilog Z80-Option, weshalb es nicht möglich war, Game Boy- und Game Boy-Farbkassetten zu spielen. In Nintendo DSi ist die Abwärtskompatibilität verschwunden.

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Mit Ausnahme von Wii U sind die modernen Konsolen der achten Generation mittelmäßig langweilige Computer mit x86-Prozessoren und AMD-Videobeschleunigern. Es gibt keine Hardwarekompatibilität mit früheren Konsolen. Zusätzliche Prozessoren zur Berechnung von 3D-Grafiken auf Spielekassetten, Chips mehrerer völlig inkompatibler Architekturen und andere mutige, gewagte technische Lösungen gehören der Vergangenheit an. Vielleicht liegt das alles daran, dass Spiele heutzutage zunehmend heruntergeladen und nicht offline gekauft werden.

Xbox One lehrte programmgesteuert , einige Xbox 360-Spiele zu starten, die PlayStation 4 ebenfalls verwendetSoftware-Emulation. Im Bereich "Virtuelle Konsole" des Nintendo Digital Store können Sie nostalgische Erinnerungen von Wii U-Besitzern melken. Sie werden das Programm jedoch nicht berühren, und die Anzahl der portierten Spiele ist nicht immer zufriedenstellend. Bei aller versteckten Schönheit ist die Software-Emulation nicht so visuell und aufregend wie die Hardware-Emulation. Natürlich ist es teuer, die Hälfte der Konsole der vorherigen Generation in ein neues Produkt zu integrieren. Dies kann jedoch ein hohes Maß an Abwärtskompatibilität bieten, wenn fast alle kleinen Hacks und Tricks funktionieren.

Source: https://habr.com/ru/post/de388685/