들어가며

https://en.wikipedia.org/wiki/Nintendo_Entertainment_System

• NES(Nintendo Entertainment System)/ 현대 컴보이 / Famicom / 패밀리컴퓨터
• 1983년 7월 15일 출시
• 8비트 시대/ 십자키(D-Pad) 도입

구성

• RP2A03
  • CPU - Central Processing Unit - W-RAM(2kb) work ram
  • APU - Audio Processing Unit
• RP2C02
  • PPU - Picture Processing Unit - V-RAM(2kb) video ram
• 카트리지
• 컨트롤러

구현할 만 한가?

• 화면이 보인다

  • NES에는 재미있는 게임들 있다.

• 적당한 수(최대 256)의 opcode

• 2D라 디버깅 비교적 쉬움.

• 레퍼런스가 많다

• 파고들 구석이 있다

  • 비공식 opcode들
  • 여러가지 Mapper 구현.
    • Mapper별로 가능한 게임이 다르다
  • Cpu cycle과 ppu 타이밍 맞춘다던가
  • 단순 화면만 아닌 디버그 뷰

• Programming the NES - Everything you need to know

  • https://github.com/InkboxSoftware/NESGuide

• NES Homebrew Game - Alter Ego
  • https://shiru.untergrund.net/
  • http://shiru.untergrund.net/files/nes/alter_ego.zip
  • https://shiru.untergrund.net/files/src/alter_ego_src.zip
  • NES Homebrew Game - Alter Ego https://www.youtube.com/watch?v=XN-Z8S_MIH4
  • https://forums.nesdev.org/viewtopic.php?t=7999

https://www.nesdev.org/obelisk-6502-guide/reference.html

https://skilldrick.github.io/easy6502/ https://6502.org/tools/emu/ https://6502.org/tutorials/

cpp - https://github.com/gabriel88766/NESEmulator/ lisp - https://github.com/samanthadoran/potential-disco

test

• https://github.com/SingleStepTests/ProcessorTests/nes6502
• https://github.com/SingleStepTests/65x02
• https://www.nesdev.org/wiki/Emulator_tests
  • https://github.com/christopherpow/nes-test-roms

NES Emulator From Scratch https://github.com/OneLoneCoder/olcNES

https://nesmaker.nerdboard.nl/2022/03/21/the-cpu-memory-map/

• https://llvm-mos.org/
  • zig
    • https://llvm-mos.org/wiki/Zig
    • https://github.com/kassane/zig-mos-bootstrap
    • https://kassane.github.io/blog/zig_mos_6502/

https://github.com/enusbaum/ADNES/ https://github.com/BotRandomness/NET-NES/

https://github.com/BotRandomness/CODE-DMG - gameboy

https://github.com/enusbaum/XamariNES

https://medium.com/happyprogrammer-in-jeju/rust를-업무용-언어로-쓰다-7723cd2c0a59 https://www.inflearn.com/course/%EC%B0%A8%EC%84%B8%EB%8C%80-%EA%B3%A0%EC%84%B1%EB%8A%A5-%EC%96%B8%EC%96%B4-rust-%EC%8B%A4%EC%9A%A9-%EC%9E%85%EB%AC%B8?cid=331813&inst=458c9aa9&utm_campaign=inflearn_%ED%8A%B8%EB%9E%98%ED%94%BD_promotion-link&utm_medium=referral&utm_source=instructor https://github.com/hatemogi/rust-course

I Am Error: The Nintendo Family Computer / Entertainment System Platform The Elements Of Computing Systems: Building A Modern Computer From First Principles

https://nerdy-nights.nes.science/

$0000-$00FF: 제로 페이지는 다른 주소보다 더 적은 바이트와 사이클로 접근할 수 있습니다. $0100-$01FF: 스택이 포함된 페이지로, 이 영역 내 어디에든 위치할 수 있지만 일반적으로 $01FF에서 시작하여 아래쪽으로 갈수록 커집니다.

그러면 벡터는 다음과 같습니다. FFFA-FFFB - NMI(Non-Maskable Interrupt). The PPU finished drawing a frame FFFC-FFFD - 리셋 벡터 - 콘솔 시작 혹은 재시작 - 코드 실행이 여기서 시작 FFFE-FFFF - IRQ 벡터 - Software interrupt (BRK) or hardware interrupt (IRQ)

$FFFA: $00 $80 => NMI handler at $8000 $FFFC: $00 $C0 => RESET: start at $C000 $FFFE: $50 $80 => IRQ/BRK handler at $8050

https://github.com/taylus/nes-dev

에뮬레이터

• Mesen

• https://forums.nesdev.org/viewtopic.php?t=25721

• FCEUX The all in one NES/Famicom/Dendy Emulator

• Why do NES colors look so different in emulators?

• “Game Development in Eight Bits” by Kevin Zurawel

• http://www.codeslinger.co.uk/

• https://www.reddit.com/r/EmuDev/comments/6zjrqz/how_to_make_a_nes_emulator/?tl=ko

• https://www.pagetable.com/?p=410 - Internals of BRK/IRQ/NMI/RESET on a MOS 6502

• 256x240 pixels - 60fps

• topleft >> down right

• 64 색상 출력 가능

  • 동시 표시 25개
  • 배경 팔레트 (4개) × 3가지
  • 스프라이트 팔레트 (4개) × 3가지
    • 슬롯 1개는 ‘투명색’
  • 공통 배경색 1개

카트리지ChrRom -> 패턴테이블

패턴테이블 $0000-$0FFF $1000-$1FFF

• https://www.nesdev.org/wiki/PPU_OAM
• https://www.nesdev.org/wiki/DMA

https://github.com/nesdev-org/MesenCE/ https://www.retroreversing.com/nes https://www.copetti.org/ko/writings/consoles/nes/

https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/s2009/bhp7_teg25/bhp7_teg25/index.html

https://www.zophar.net/pdroms/nes.html

https://github.com/nkane/nessy

• https://github.com/nkane/chippy

Ref

• https://www.nesdev.org/
• https://www.reddit.com/r/EmuDev/search/?q=nes
• https://hn.algolia.com/?q=nes

책

• book: Building Your First Emulator : Understanding how emulators work by building a NES from scratch by Matias Salles
  • lang: crystal
  • https://github.com/matiassalles99/nes-emulator-book
  • https://matiassalles99.codes/posts/building-nes-emulator-crystal-book/
  • apu까지 다뤄줘서 좋음
  • include때문에 코드 파악하는데 힘드네
  • crystal ide 한계
• Writing NES Emulator in Rust
  • lang: rust
  • https://github.com/bugzmanov/nes_ebook
• book: Computer Science From Scratch: Building Interpreters, Art, Emulators and ML in Python by David Kopec
  • lang: python
  • https://github.com/davecom/ComputerScienceFromScratch
• Classic Game Programming on the NES: Make your own retro video game
  • 어셈블리로 NES용 간단한 게임 제작
  • https://github.com/tony-cruise/ProgrammingGamesForTheNES
  • https://tony-cruise.github.io/ProgammingForTheNES.html

기타

• https://famicom.party/book/
• Making Games for the NES (8bitworkshop)
  • https://8bitworkshop.com/
  • online ide
• https://andrewkelley.me/post/jamulator.html
  • https://github.com/andrewrk/jamulator

https://pikuma.com/courses/nes-game-programming-tutorial

참고 소스

• https://github.com/LeeTeng2001/go-nes-emulator
• https://github.com/analog-hors/pones/blob/main/pones-6502/src/cpu.rs
• https://github.com/erspicu/AprNes
• https://github.com/jakehffn/zig-nes
• https://github.com/mikai233/nesium

https://ltriant.github.io/2019/11/22/nes-emulator.html https://github.com/ltriant/nes

https://github.com/emu-russia/breaks

• nesicide

  • https://github.com/christopherpow/nesicide
  • https://www.romhacking.net/utilities/603/

• https://nesdir.github.io/

How I Made a Handheld NES on a $1 CPU

CPU (Central Processing Unit)

모스 6502 - MOS Technology 6502

• https://en.wikipedia.org/wiki/MOS_Technology_6502
• [27C3] (en) Reverse Engineering the MOS 6502 CPU
  • 27차 CCC(Chaos Computer Club)
• http://www.visual6502.org/

ADC구현하면 거의 다 한것

어디에서 사용?

• 애플 II
• 반다이 다마고치

리코 2A03/2A07 - Ricoh 2A03 or RP2A03

• https://en.wikipedia.org/wiki/Ricoh_2A03
• 게임용 CPU
  • RP2A03/RP2A03 = MOS 6502(BCD기능 비활성화된 버전) + NES용 APU

• MOS 6502에서 BCD기능이 비활성화됨
  • 특허 침해 소송 방지 및 생산 단가 절감
• 2KB WRAM (Working Ram)

BCD(Binary-Coded Decimal) - 10진수 모드

딱히 필요없음

10진수 45를 저장한다고 할때

일반 방식 : 0010_1101 :
           (32) + (8 + 4 + 1) => 45
BCD  방식 : 0100_0101
               4    5

레지스터

• 8bit cpu - 16비트 어드레스 버스( 2^16 => 64kB 메모리 )
• NES Architecture Explained

메모리는 리틀엔디언(Little Endian)

SP를 0xFD 로

https://www.nesdev.org/wiki/CPU_power_up_state

• SP는 Push시 감소 / Pop시 증가
  • 스택은 메모리의 높은 주소에서 낮은 주소 방향으로 자라나는 하향식 스택 구조
  • NES (6502): 현재 위치에 값을 먼저 저장하고, 스택 포인터를 감소 (Post-decrement)
  • x86: 스택 포인터를 먼저 감소시키고, 그 바뀐 주소에 값을 저장 (Pre-decrement)
    • 현대 컴퓨터 구조에서는 스택의 맨 위 데이터를 자주 들여다보고(PEEK) 읽기 성능이 중요한 경우가 많아 감소 후 저장(x86 방식)이 표준처럼 자리
• 0x00 -> 0xFD 는 하드웨어 절약의 결과
  • 6502 설계 당시 트랜지스터 수를 극한으로 줄이기 위해, 리셋 전용 회로를 따로 만드는 대신 기존의 인터럽트 회로를 그대로 재활용
  • 가짜 Push - 0x00이었던 스택 포인터가 언더플로우를 일으키며 0xFF -> 0x0E -> 0xFD 순으로 세 번 감소
  • 회로를 적게씀
• 스택 영역(Page 1: $0100-$01FF)을 온전히 256바이트 모두 사용하고 싶은 개발자들은
  • 프로그램 시작부(Reset Routine)에 직접 LDX #$FF, TXS 명령어를 넣어 스택 포인터를 0xFF로 초기화 해서 사용
• 0xFF ==> 0x01FF
  • SP는 8비트라 0x00~0xFF까지만 지정가능하나, 주소를 지정할때는 16비트 0x0100과 합쳐저 $0x0100-$0x01FF 범위를 접근하게됨

메모리 맵

• CPU memory map
  • https://www.nesdev.org/wiki/CPU_memory_map

OAM

• PPU 내부 OAM이 존재.
• CPU가 직접 읽거나 쓰는 것이 느림.
• $0200-$02FF영역에 스프라이트 데이터를 먼저 작성
• V-Blank 시간에 DMA(Direct Memory Access, $4014 레지스터)기능을 사용 한번에 복사

Instruction과 opcode

8bit - 2^8 opcode가 존재하고, 56개의 instruction이 존재.

https://www.nesdev.org/wiki/Instruction_reference

opcode https://www.pagetable.com/c64ref/6502/ instruction

• https://www.pagetable.com/c64ref/6502/?tab=2
• https://www.masswerk.at/6502/6502_instruction_set.html

INX(Increment X Register)

Instructions

• Mnemonic(연상 기호) + Operand
• Opcode + Operand opcode
• CPU가 수행해야 할 ‘구체적인 동작’ 그 자체를 나타내는 컴퓨터의 기계어(바이너리 코드
• NES(6502) Opcode는 무조건 1바이트(8비트) 고정 사양 - 2^8 == 256개

unofficial opcodes - https://www.nesdev.org/wiki/CPU_unofficial_opcodes

opcode https://www.pagetable.com/c64ref/6502/ instruction https://www.pagetable.com/c64ref/6502/?tab=2 addressing https://www.pagetable.com/c64ref/6502/?tab=3

LDX $FF, TXS

addressing 모드

• https://www.nesdev.org/obelisk-6502-guide/addressing.html

cycle 동기화 - if page crossed CPU가 메모리 주소를 계산하는 과정에서 256바이트(Page) 경계를 넘어가는 경우 0x00_FF => 0x01_00 처럼 High Byte가 변경 AbsoluteX AbsoluteY IndirectY 시 발생 읽기(Read) 명령시 발생. 쓰기(Store)에는 발생 안함.

if branch taken BCC와 같이 분기(PC가 변경)시

ABSOLUTE_X
        u16 baseAddr = Absolute(cpu);
        u16 nextAddr = baseAddr + cpu.Register.X;

        outIsPageCrossed = (baseAddr & 0xFF00) != (nextAddr & 0xFF00);
ABSOLUTE_Y
        u16 baseAddr = Absolute(cpu);
        u16 nextAddr = baseAddr + cpu.Register.Y;

        outIsPageCrossed = (baseAddr & 0xFF00) != (nextAddr & 0xFF00);
Indirect_Y (INDIRECT_INDEXED)
        u8 data = cpu.FetchByte();

        u16 lo = (u16)cpu.ReadByte((u16)data);
        u16 hi = (u16)cpu.ReadByte((u16)(data + 1));
        u16 baseAddr = (hi << 8) | lo;
        u16 nextAddr = baseAddr + cpu.Register.Y;

        outIsPageCrossed = ((lo & 0xFF) + cpu.Register.Y > 0xFF);

immediate lda $#01 - read 1byte

A: 01

zero-page lda $#01 - immediate sta $02 - zero-page - 1byte(0x00 ~ 0xFF) addr ldx $02 - zero-page (0x00 ~ 0xFF)

X: 01

zero-page index lda $#01 ldx $#02 sta $05 ldy $03, X ($05 = $03 + X($#02))

A: 01 X: 02 Y :01

absolute lda $#01 - immediate sta $0200 - absolute - 2byte(0x00_00 ~0xFF_FF) addr ldx $0200

X: 01

absolute-x

todo

Cpu cycle 처리 방식

• 완전한 타이밍을 일일이 맞추는 ‘Tick-perfect’ 방식 대신
• 구현이 간단하고 직관적인 ’Instruction by instruction
  • CPU가 한 명령어를 실행하면, 그 주기(Cycle)에 맞춰 PPU가 캐치업(Catch-up) 형태

Cycle을 한번에 받아서 돌리는 일괄(Batch) 방식

Cpu.Step(out int cpuCycle);

for (int i = 0; i < cpuCycle * 3; ++i)
{
    Ppu.Step(out bool isNmiTriggerRequired);
    if (isNmiTriggerRequired)
    {
        Cpu.Nmi();
    }
}

for (int i = 0; i < cpuCycle; ++i)
{
    Apu.Step();
}


- 후에 Ppu.Step에서 채워진 FrameBuffer로 화면을 그리고
- Apu.Step에서 채워진 SampleBuffer로 오디오 플레이

스탭 안에서 Tick을 호출하여 정확도를 높이는 방식

Cpu.Step();

Cpu
{
    Step()
    {
        op_Blabla();
    }

    op_Blabla()
    {
        Tick();
        Tick();
        Tick();
    }

    Tick()
    {
        for (int i = 0; i < 3; ++i)
        {
            Ppu.Step(out bool isNmiTriggerRequired);
            if (isNmiTriggerRequired)
            {
                Cpu.Nmi();
            }
        }
        Apu.Step();
    }
}

테스트

nestest.nes / nestest.log

• https://www.nesdev.org/wiki/Emulator_tests
• https://github.com/christopherpow/nes-test-roms
• How Inaccurate are Nintendo’s Official Emulators?
  • https://github.com/100thCoin/AccuracyCoin

Cartridge

카트리지 / 게임 팩

NES 게임 팩(ROM)= PRG (코드/소리)CHR (그림) CHR - Character memory, the data for graphics PRG - Program memory, the code for the game

• PRG-ROM (Program Read-Only Memory)

• CHR-ROM (Character Read-Only Memory)

• MMC 1B2 (Memory Management Controller) - Bank Switching

• emulator container format

  • 실제 ROM칩 데이터 + 카트리지 정보(metadata)
  • .nes 파일
    • ines
  • NES 2.0

iNes

• https://www.nesdev.org/wiki/INES
• FACE Marat Fayzullin
  • https://fms.komkon.org/

| Header(16)  | Trainer(512 if present) | PRG-ROM(N * 16kb) | CHR-ROM(N * 8kb)|

Header

Flag6 - Flag7 -

롬

• https://www.emu-land.net/en/consoles/dendy/roms
• https://www.retrostic.com/roms/nes
• https://romsfun.com/roms/nes/

controller

https://www.nesdev.org/wiki/Controller_reading_code

PPU (Picture Processing Unit)

이제 화면을 그려볼 차례

• vram(Video RAM, Console-Internal Ram, CIRAM)
• 해상도 256x240(RP2A03기준)
• V-Blank

렌더링은 어떻게?

• NES Graphics Explained
• NES Attribute Tables Explained
• https://nerdy-nights.nes.science/#main_tutorial-2
• https://nerdy-nights.nes.science/#main_tutorial-4
• everything2 - NES PPU
• https://nesmaker.nerdboard.nl/2024/10/14/nes-architecture-ppu-and-cpu-timing/
• https://blogs.oregonstate.edu/ericmorgan/2022/02/18/nes-emulation-ppu-quick-start/
• https://github.com/emu-russia/breaks/releases/tag/ppu-book-revB-english
• https://famicom.party/book/09-theppu/
• https://nesrocks.com/blog/nes-graphics/
• https://austinmorlan.com/posts/nes_rendering_overview/

일단 용어부터

• https://www.nesdev.org/wiki/PPU_pattern_tables
• https://www.nesdev.org/wiki/PPU_nametables
• https://www.nesdev.org/wiki/PPU_OAM

배경은

화면: 
  256 * 240 = 61440 픽셀로 구성됨
   32 *  30 =   960 타일로 구성됨 (256/8 * 240/8)

타일:
   타일당: 8 * 8 = 64 픽셀
   픽셀당 2비트로 서브 팔레트내의 몇번째 색상코드를 사용할지 저장
   타일당: 64 * 2bit = 128bit = 16 byte (패턴테이블에 저장시)

패턴 테이블: 00 => (a,b,c,d)
  vram $0000-$0FFF (4KB): 배경
  4KB = 4096 byte = 16 byte * 256

네임 테이블:
  vram $2000-$23BF (960byte): Name Table 0
  1byte(8bit)로 표현할 수 있는 것은 2^8 = 256 개
  타일 32 * 30 = 960개 => 패턴테이블 인덱스로 960바이트가 필요

메타(meta) 타일:
  2 * 2 타일

속성 테이블: 00 => (0,1,2,3)
  vram $23C0-$23FF (64byte): Attribute Table 0
  화면에 있는 타일을 메타타일 단위로 나누면 (32/2) * (30/2) = 16 * 15 = 60
  A | B
  --+--
  C | D
  타일당 2비트씩 1byte: 0bDDCC_BBAA

배경 팔레트
  vram $3F00-$3F0F (16byte) : a0a1a2a3_b0b1b2b3_c0c1c2c3_d0d1d2d3에서

- 픽셀(x, y)에서
  - 타일 단위 (스크롤 고려) 좌표변환 네임테이블에서 타일번호 가져옴
  - (메타타일 단위의)속성 테이블을 참조해서 (0,1,2,3)을 판별
  - (타일 단위의)패턴 테이블을 참조해서 (a,b,c,d)를 판별
- 배경 팔레트 a0a1a2a3_b0b1b2b3_c0c1c2c3_d0d1d2d3에서 색상 코드를 가져와서
- 팔레트에서 색상코드에 맞는 색을 가져옴

• 뱅크 스위칭(Bank Switching)
  • 화면 960타일인데 타일은 256종류라 표현하기 힘들게 된다면 게임 진행 중에 패턴 테이블의 내용 바꿔버림

스프라이트는

OAM (Object Attribute Memory): 00 => (0,1,2,3)
  vram과는 별도의 다른 메모리.
  개당 4바이트, 최대 64개의 스프라이트 정보

0|  Y position
1|  76543210
    ||||||||
    |||||||+- Bank ($0000 or $1000) of tiles
    +++++++-- Tile number of top of sprite (0 to 254; bottom half gets the next tile)
2| 76543210
   ||||||||
   ||||||++- Palette (4 to 7) of sprite
   |||+++--- Unimplemented (read 0)
   ||+------ Priority (0: in front of background; 1: behind background)
   |+------- Flip sprite horizontally
   +-------- Flip sprite vertically
3| X position

패턴 테이블: 00 => (a,b,c,d)
  vram $1000-$1FFF (4KB): 배경

스프라이트 팔레트:
  vram $3F10-$3F1F (16byte) : a0a1a2a3_b0b1b2b3_c0c1c2c3_d0d1d2d3에서



- 픽셀(x, y)에서
  - OAM의 스프라이트 정보중 2번째 바이트의 팔레트 정보를 참조해서 (0,1,2,3)을 판별
  - (타일 단위의)패턴 테이블을 참조해서 (a,b,c,d)를 판별
- 스프라이트 팔레트 a0a1a2a3_b0b1b2b3_c0c1c2c3_d0d1d2d3에서 색상 코드를 가져와서
- 팔레트에서 색상코드에 맞는 색을 가져옴

타일

그림                   | 색상 인덱스(0 ~ 3)
. . . . . . * *        | 00 00 00 00 00 00 01 01
. . . . . * * *        | 00 00 00 00 00 01 01 01
. . . . * * * *        | 00 00 00 00 01 01 01 01
. . . * * * * *        | 00 00 00 01 01 01 01 01
. . * @ @ * * *        | 00 00 01 11 11 01 01 01
. * * * # @ * *        | 00 01 01 01 10 11 01 01
. * * * # @ @ @        | 00 01 01 01 10 11 11 11
* * * * # @ # *        | 01 01 01 01 10 11 10 01

하드웨어 제약 때문에 hi비트랑 lo비트나눔

hi                     | lo
0 0 0 0 0 0 0 0   0x00 | 0 0 0 0 0 0 1 1     0x03
0 0 0 0 0 0 0 0   0x00 | 0 0 0 0 0 1 1 1     0x07
0 0 0 0 0 0 0 0   0x00 | 0 0 0 0 1 1 1 1     0x0F
0 0 0 0 0 0 0 0   0x00 | 0 0 0 1 1 1 1 1     0x1F
0 0 0 1 1 0 0 0   0x18 | 0 0 1 1 1 1 1 1     0x3F
0 0 0 0 1 1 0 0   0x0C | 0 1 1 1 0 1 1 1     0x77
0 0 0 0 1 1 1 1   0x0F | 0 1 1 1 0 1 1 1     0x77
0 0 0 0 1 1 1 0   0x0E | 1 1 1 1 0 1 0 1     0xF5

8 + 8 = 16 byte

저장시 lo8개 hi8개 순서로 Pattern Table에 저장

| $0000-$0FFF | Pattern Table 0            |
| $1000-$1FFF | Pattern Table 1            |

lo                                      | hi
0x03 0x07 0x0F 0x1F 0x3F 0x77 0x77 0xF5 | 0x00 0x00 0x00 0x00 0x18 0x0C 0x0F 0x0E

스캔라인

262 scanline

  3 |                Vertical Sync          |
    +---------------------------------------+
 14 |                VBLANK                 |
    +----------+-------------------+--------+
240 | border   | VISIBLE_FRAME     | border |
    | HBLANK   | <-- 256 pixel --> | HBLANK |
    +----------+-------------------+--------+
  5 |                VBLANK                 |
    <--              341 ppu pixels       -->

cpu 1 cycle당 ppu 3 step


ppu step중 nmi 트리거


256w x 240h

for 240
  256 픽셀 렌더링
  85 PPU

241
  vBlank(vertical blanking)
  Cpu.Nmi

cpu에서 ppu

PPU 레지스터

• https://www.nesdev.org/wiki/PPU_registers#PPUADDR

Loopy 레지스터

• https://www.nesdev.org/wiki/PPU_scrolling#PPU_internal_registers

PPU 주소

OAM DMA https://www.nesdev.org/wiki/DMA

미러링

비디오 램은 2KB임.

VRAM[0x0000-0x03FF]  1KB
VRAM[0x0400-0x07FF]  1KB

여기에 Nametable을 저장할꺼임. Nametable 0~3까지 하면 $2000-$2FFF, 즉 4k(0x0FFF)범위인데 메모리는 2KB(0x07FF)라 모자람.

Name Table
+-----+-----+
| NT0 | NT1 |
+-----+-----+
| NT2 | NT3 |
+-----+-----+

Actual VRAM

+-----+-----+
|  A  |  B  |
+-----+-----+

그래서 동일한 메모리를 가리키도록 미러링을 하는데 여기서 수평/수직으로 하는 방법이 있음.

Vertical Mirroring
  - 가로 스크롤에 유리
  - 세로로 한 화면 정도 이동하는 건 충분히 가능

+-----+-----+
|  A  |  B  |
+-----+-----+
|  A  |  B  |
+-----+-----+

NT0과 NT2가 동일한 메모리 A(1KB)참조
NT1과 NT3가 동일한 메모리 B(1KB)참조

• NES PPU mirroring horizontal vs vertical

Horizontal Mirroring
  - 세로 스크롤에 유리

+-----+-----+
|  A  |  A  |
+-----+-----+
|  B  |  B  |
+-----+-----+

NT0과 NT1가 동일한 메모리 A(1KB)참조
NT2과 NT3가 동일한 메모리 B(1KB)참조

• Gauntlet - 2KB 카트리지에 VRAM을 박아놔서 미러링 안하고 가로+세로 스크롤이 가능.
  • PPU의 2KB + 카트리지 2KB = 4KB(0x0FFF)로 A/B/C/D에 맞춤.

NMI (non-maskable interrupt)

• https://www.nesdev.org/wiki/NMI

팔레트(.pal) 파일

• https://www.nesdev.org/wiki/.pal
• pal 생성기
  • https://bisqwit.iki.fi/utils/nespalette.php
  • http://drag.wootest.net/misc/palgen.html

64 colors × 3 byte(8bpc sRGB) = 192 bytes

• cpu가 $2006(PPUADDR)를 사용하여 ppu한테 vram주소 지정
  • 2바이트가 필요하지만, cpu가 1바이트씩 보내니 ppu내 loopy register T(Temporary VRAM Address)에 기록시작
  • 2번째에 loopy register T(Temporary VRAM Address)가 차게되면 loopy register V(Current VRAM Address)에 복사
• cpu가 $2007(PPUDATA)로 데이터쓰면 ppu가 앞서 저장한 V에서 vram주소를 얻어 vram에 기록
  • vram에 데이터를 기록 후 V를 증가시켜 다음 주소를 가리키도록함

APU (Audio Processing Unit)

• https://www.nesdev.org/wiki/APU
• https://www.emulationonline.com/systems/nes/apu-audio/

레지스터

Pulse

Triangle

Noise

DMC (Delta Modulation Channel)

• https://www.nesdev.org/wiki/APU_DMC

• DPCM(Delta Pulse Code Modulation)

  • DMC 채널이 사용하는 오디오 인코딩 방식

Mapper

• NES 본체는 기본적으로 32KB PRG-ROM (프로그램)과 8KB CHR-ROM (그래픽)만 직접 접근 가능.

• 게임이 커지면서 더 많은 메모리가 필요

• 매퍼가 CPU가 특정 주소에 쓰면 ROM의 다른 부분을 바꿔서 연결

• https://www.nesdev.org/wiki/Mapper

• https://www.nesdev.org/wiki/List_of_mappers

• Mapper 0(NROM)으로 기본 구조 확인.

• Mapper 3 => Mapper 2 순으로 구현하여 뱅크 스위칭의 감을 익히기.

• Mapper 1을 구현하여 레지스터 제어 및 상태 머신(State Machine) 이해하기.

• Mapper 4(MMC3)에 도전하여 IRQ(인터럽트) 시스템 완성하기.

Mapper 0

• https://www.nesdev.org/wiki/NROM

• NROM

  • 닌텐도가 초기에 출시한 NES 카트리지들은 내부 회로 기판(PCB)에 고유한 모델 번호를 인쇄
  • 별도의 매퍼칩 없이 ROM만 내장된(ROM only) 시리즈 이름이 NES-NROM-128/NES-NROM-256

etc

그 외

• chip5
  • https://www.reddit.com/r/EmuDev/comments/6zjrqz/how_to_make_a_nes_emulator/?tl=ko

chip-8

• https://www.amazon.com/Chip-8-Emulation-Dummies-Step-Step-ebook/dp/B0FKD1BB8N

• https://github.com/Timendus/chip8-test-suite gameboy - https://github.com/adtennant/GameboyCPUTests

• https://nickkossolapov.github.io/fame-boy/building-a-game-boy-emulator-in-fsharp/

  • https://github.com/nickkossolapov/fame-boy

• https://linoscope.github.io/writing-a-game-boy-emulator-in-ocaml/

  • https://github.com/linoscope/CAMLBOY

gameboy - color 아타리 2600 SNES, Genesis, GBA…

툴

• cc65 - a freeware C compiler for 6502 based systems
• Running .NET on the NES | BRK252
  • https://github.com/jonathanpeppers/dotnes

개발

https://www.thenew8bitheroes.com/

Nostalgic Assets Workshop: NAW - https://nesrocks.itch.io/naw

NES_Tile_Editor

• https://electricadventures.net/?p=1091

• https://github.com/tony-cruise/ProgrammingGamesForTheNES/blob/main/Support/NES_Tile_Editor_Installer.msi NEXXT studio https://frankengraphics.itch.io/nexxt NES CHR Editor https://www.ninjasftw.com/squirrel/nes_chr/

• YY_CHR.NET

  • https://www.romhacking.net/utilities/958/

  online simulator - https://tony-cruise.github.io/6502Simulator.html

https://nesdoug.com/ https://github.com/BubaVV/nesdoug https://dag7.gitbook.io/nesdoug-nes-guide

https://github.com/clbr/neslib

• https://famistudio.org/
  • FamiStudio is a simple music editor for the Nintendo Entertainment System or Famicom

https://nerdy-nights.nes.science/ - nerdy-nights mirror

https://github.com/munshkr/nesasm https://github.com/pce-devel/huc/releases

https://github.com/nesdoug/NESIFIER convert images to NES palette