Architektur des Super Nintendo Entertainment Systems (snes)
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Architektur des Super Nintendo Entertainment Systems (SNES) 
Rechnerstruktur - Labor Prof. Dr. Thomas Risse Von:
André Killing 155033 Oliver Hanslian 125446 Roy Norbart 123834 1Inhalt1 Inhalt 2 2 Abkürzungsverzeichnis 4 3 Fremdwörterverzeichnis 4 4 Einleitung 5 5 Computertechnik dieser Zeit 6 6 Das System 9 6.1 Das Gesamtsystem 9 6.2 Hauptprozessor 11 6.3 Grafikprozessoren (Nintendo 5C77 & Nintendo 5C78) 13 6.4 Soundsystem 15 Speicher 16 Kommunikation mit der SNES-CPU 17 Timer / Counter 18 6.5 Der Kopierschutz 19 6.6 Diverse Komponenten 20 7 Das Modul 21 8 Externe Co-Prozessoren 24 8.1 Der SA-1 26 Speicheranbindung 26 Interner Aufbau 28 Kommunikation mit dem SNES 32 Operating Modes 33 9 Programmierung des Systems 36 9.1 Allgemeiner Aufbau der Instruktionen 36 9.2 Initialisierungsparameter 37 9.3 Entwickeltes Testprogramm 38 9.4 Kompilierung und Test 39 10 Quellenverzeichnis 40 11 Abbildungsverzeichnis 42 12 Tabellenverzeichnis 42 13 Anhänge 43 13.1 Anhang A: header.inc 43 13.2 Anhang B: Snes_Init.asm 44 13.3 Anhang C: Soundtest.asm 46 13.4 Anhang D: Flex.asm 53 2AbkürzungsverzeichnisCCC Character Conversation Circuit FD Floppy Disk (Diskette) GPU Graphics Processing Unit IRQ Interrupt Request ISA Industry Standard Architecture B (KB / MB) Angaben in Byte (KiloByte / MegaByte) b (Kb / Mb) Angaben in Bit (KiloBit / MegaBit) NMI Not Maskable Interrupt NTSC National Television Systems Committee (umgangsspr. Never The Same Color) PAL Phase Alternating Line PPU Picture Processing Unit RAM Random Access Memory ROM Read Only Memory SFR Special Function Register SNES Super Nintendo Entertainment System SRAM Static Random Access Memory VDP Video Display Prozessor 3FremdwörterverzeichnisCartridge Modul Pinout Pin Layout Slot Steckplatz 4EinleitungDieses Dokument behandelt den Aufbau des Super Nintendo Entertainment Systems (SNES). Es soll einen Überblick darüber verschaffen, mit welchen technischen Tricks eine, für damalige Verhältnisse, leistungsstarke und doch recht günstige Konsole für den Homeentertainment-Bereich entwickelt wurde. Das Dokument gliedert sich dabei grob in vier Teile. Im ersten Teil, dem Kapitel 5, verschaffen wir uns zunächst einen Überblick darüber, gegen welche Systeme der SNES konkurrieren musste. Um dies zu veranschaulichen führen wir auch die technischen Daten der Mitbewerber auf. Der zweite Teil (Kapitel 6) beschäftigt sich mit dem technischen Aufbau des Systems. Es werden viele der eingebauten Elemente näher erläutert. Auf eine ausführliche Erklärung einiger Elemente wird jedoch verzichtet, da diese Standardkomponenten der Elektronik sind und daher auch nur bekannte Funktionen ausführen. Im Anschluss an den Aufbau des SNES behandelt der dritte Teil des Dokuments (Kapitel 7 + 8) den Aufbau der Module (engl. Cartridge). Zunächst soll der allgemeine Aufbau und das Pinout dieser Module dargestellt werden. Danach werden einige der Co-Prozessoren, welche in machen Modulen vorhanden waren, ausführlich erklärt. Im letzten Teil der Ausarbeitung wird auf unseren praktischen Teil der Laborarbeit eingegangen. Es soll der Aufbau eines SNES-Programms erklärt und einige einfache Programmbeispiele dargestellt werden. Zudem wird beschrieben mit welcher Software der Quelltext kompiliert wird und welche Testmöglichkeiten man hat. 5Computertechnik dieser ZeitAls der SNES 1990 erstmals auf den Markt kam, musste sich dieser in direktem Konkurrenzkampf mit dem SEGA MegaDrive und handelsüblichen PCs / Amigas begeben. Der Vorteil für die Konsolenhersteller war jedoch, dass das Zusammenspiel der Komponenten aufeinander ausgelegt war und auch viele spezielle Co-Prozessoren vorhanden waren, welche trotz langsamerer Taktfrequenz zum Teil aufwändigere Spiele abarbeiten konnten als der Hauptprozessor eines PCs. Außerdem war ein PC damals nicht als Spielesystem ausgelegt. Für damalige Verhältnisse aufwändige Grafiken mussten alleine von der CPU errechnet werden, wohingegen der SNES 2 PPUs (Picture Processing Units) zur Grafikdarstellung besaß. Diese Arbeitsweise ist erst Mitte der 90er mit dem Erscheinen der ersten 3D-Grafikkarten in die PC-Welt übernommen worden. Auch waren Soundkarten im PC eher eine Ausnahme, da selbst die günstigen Modelle noch über 150 DM kosteten. Jedoch besaß der PC andere Vorzüge gegenüber dem SNES. Er konnte nicht nur für Spiele sondern auch für Büroanwendungen verwendet werden. Auch war er fast beliebig erweiterbar, auch wenn aufgrund von fehlender Standards noch vieles inkompatibel zueinander war (Beispiel: CD-ROM Schnittstellen). Was wohl auch für den PC sprach, war die Möglichkeit, Software einfach kopieren zu können. Diese Möglichkeit zum Kopieren der Module gab es später zwar auch für Konsolen, war aber noch recht teuer und umständlich. Im Vergleich zum PC war der Amiga, auch wenn Hersteller Commodore es anders sah, ein reiner Spielecomputer und somit das Bindeglied zwischen dem PC und den Konsolen. Im Gegenteil zum PC war dieser nicht beliebig erweiterbar, bot aber bereits eine vorinstallierte Soundeinheit. Somit war er als Spielecomputer recht beliebt. Auch die Softwarepiraterie erlebte mit dem Amiga einen drastischen Anstieg, da Spiele, wie beim PC auch, auf Diskette und ohne Kopierschutz-mechanismen vertrieben wurde. Im Konsolenlager lieferten sich lange Zeit Nintendos SNES und Segas MegaDrive einen erbitterten Kampf. Der MegaDrive war zur Zeit der Veröffentlichung des SNES bereits zwei Jahre auf den Markt. Da Japan jedoch eine Hochburg von Nintendo war und auch die USA von Nintendo mehr angetan waren, konnte Sega mit dem MegaDrive hier keine großen Erfolge erzielen. Lediglich in Europa konnte sich der MegaDrive etablieren, da diese 16 Bit Konsole hier zwei Jahre vor dem 16Bit SNES auf den Markt kam. 1993 bzw. 1994 endete die Ära der 16Bit Konsolen, nachdem 3DO in Amerika eine, überteuerte und daher wenig verkaufte, Konsole mit CD-ROM-Laufwerk anbot. 1994 veröffentlichte Sony dann die PlayStation, welche den SNES weitestgehend ablöste. Anm.: Sollten Sie mehr über eines der angesprochenen Systeme erfahren wollen, so schlagen sie bitte in den unter Quelle 1-8 angegebenen Links nach.
Tabelle 1: Computersysteme um 1990 (Quellen: 1-8) |