Картридж до приставки. Вид зсередини

#технології #ігри #ретро #лонґрід

Введення

З моменту народження приставок жоден ігровий формат не був більш поширеним, ніж картридж. Сьогодні консолі використовують широкий асортимент форматів для ігор. Кожен з них має сильні та слабкі сторони щодо вартості, ємності, довговічності та, звичайно, портативності. Тут ми докладно розглянемо картриджі і приклади з приставками і комп'ютерами.

Загальна інформація

Картридж — це електронний пристрій, де гра закодована на мікросхемах ПЗП¹ що розміщені в пластикових корпусах. ПЗП підключено до друкованої плати², яка має низку металевих контактів уздовж одного краю. Ці контакти приєднуються до штекеру на головній платі консолі, коли картридж вставляється в гніздо консолі. Коли живлення подається на консоль, вона автоматично визначає наявність ПЗП та завантажує програмне забезпечення гри в пам’ять. У майбутніх поколіннях використання спеціалізованих мікросхем забезпечувало безпеку для виробників. Деякі чіпи пропонували методи стиснення для зберігання додаткової інформації. Деякі мікросхеми покращили функції певних ігор, які оригінальна консоль не могла створити самостійно.

Картридж, вставлений до приставки SNES

Цікавий той момент, що картридж для гри на Sega Mega Drive (або Sega Genesis), Virtua Racing — єдиний, що має додатковий процесор в складі картриджу, який використовується для пришвидшення опрацювання тривимірної графіки. Між тим, це перша тривимірна полігональна гра компанії жанру перегонів.

Картриджі спершу мали багато переваг перед іншими форматами ігор. Ігри запускаються одразу, без часу на завантаження. Дизайн і пластиковий корпус (хоча він іноді був неякісний) зробили їх відносно стійкими до механічних пошкоджень. Ця довговічність добре працювала з дітьми молодшого віку. Недоліки формату виявились у наступних поколіннях. Цей формат мав обмеження щодо можливостей зберігання. Картриджі могли бути виготовлені з більшою ємністю, але це зробило їх виробництво набагато дорожчим, це особливо відзначилося у 1990-ті. Збільшення собівартості виробництва логічно призведе до подорожчання товару для споживача.

Формат картриджа став доступним у 1972 році. Першими консолями, які використали цю технологію, були Magnavox Odyssey 1972 р. та Fairchild Channel F 1976 р. Найуспішнішою ігровою приставкою на картриджах стала Atari 2600, яка вийшла наступного року після Fairchild Channel F, 1977 р.

Картриджі стали беззмінним супутником консолі з 1970-х до кінця 1990-х років. Картридж і надалі продовжує використовуватися в портативних іграх. З роками їх можливості зберігання зросли, але формат став дорогим на фоні інсталяторів. Проте розробники ігор почали переходити до інших фізичних форматів, які забезпечували б більший обсяг пам’яті за меншу вартість. Оптичні диски стали новим варіантом, почавши новий етап розповсюдження ігор. Але, втім, це вже майбутнє.

Atari 2600

Приставка Atari 2600, безсумнівно, найпопулярніша ігрова консоль того часу. Вона була популярна від 1970-х аж до 1990-х, допоки не витіснилася новішими приставками. На момент випуску Atari 2600 була технічно кращою за більшість інших ігрових систем, таких як Bally Astrocade, і згадуваних Magnavox Odyssey і Fairchild Channel. Такі системи, як Intellivision і ColecoVision, були графічно кращими системами, однак Atari 2600 завоювала серця й розуми більшості гравців і піднялася на вершину та залишалася там протягом більшої частини свого існування.

Величезна популярність Atari 2600 згодом вийшла боком, призвівши до її падіння через те, що випускалося занадто багато картриджів і занадто багато з них були провальними в ігроладі та графіці. Цей величезний потік неякісних ігор спричинив «перенасичення» картриджами та спричинив серйозні наслідки в галузі, які призвели до зникнення майже всіх невеликих стартапів. Це ввійшло в історію як Atari-шок. Приставці вдалося втриматися, але це залишився бляклий привид минулого.

"Начинка" Atari 2600

Передня панель Atari 2600 зі слотом для картриджу і чотирьох елементів керування

Знято верхню частину корпусу

Друкована плата з екрануванням з алюмінієвого листа, що містить центральний процесор та інші електронні компоненти

Знято екранування

Що знаходиться всередині картриджу?

6502³, один з процесорів, який зазвичай використовувався в картриджах, мав 64 кб пам'яті.

Розглядатиметься картридж для Commodore VIC-20 (далі – VIC-20), адже він має одну з найпростіших для розуміння систем. Важливо пам'ятати, що існує два види пам'яті комп'ютерів: оперативна пам'ять (RAM), і пам'ять тільки для читання (ROM).

Таким чином, VIC-20 мав тільки 5 кб RAM. Оскільки процесор використовував всі 64 кб ROM, то, якщо оперативна пам'ять складає всього 5 кб, процесор читав багато порожнього місця. Які, правильно, можна заповнити картриджем. Який в даній моделі грає роль додаткової пам'яті. Картриджи найчастіше мали 8 або 16 кб ROM. І тепер саме ця модель працює з сучасними RAM, яку ми додаємо до комп'ютера.

Але, крім чіпу BIOS, в сучасних комп'ютерах нема ні чіпів ROM, ні гнізд під них, бо очікується, що все забезпечення буде завантажено з диска або через USB.

Таким чином VIC-20 має 5 кб оперативної пам'яті. Хоча, варто уточнити, що він може використовувати лише 3,5 кб, а решта цієї пам'яті використовується для екрана пам'яті та деяких інших функцій ядра. Тому, якщо ви завантажуєте гру з диска, то максимальний розмір цієї гри буде обмежений 3,5 кб. Звичайно, такі ігри будуть надзвичайно примітивні.

І тому гра з картриджу дає більше можливостей, роблячи стелю у 16 кб. Зокрема у випадку з VIC-20, з картриджними іграми справа йде, як правило, краще.

Згодом вийшов Commodore 64, який мав 64 кб оперативної пам'яті, що трохи змінило ситуацію. У випадку з картриджами ви можете використовувати ті самі 16 кб. Але якщо ви завантажуєте гру з диска, то можете використовувати майже всі 64 кб машини.

Оскільки картриджи залишилися на 16 кб, єдиний спосіб розширити пам'ять був... додатковим обладнанням в картриджі, яке працює немов револьверний барабан. На комп'ютері відображатимуться всі ті ж 16 кб, але картридж на 32 кб з частинами по 8 кб відображатиметься по дві частини, переключаючись вперед. Спочатку перші два 8 кб, потім йдуть 2 і 3 частини з 8 кб, і, коли гравець вже проходить гру до кінця, працюють вже останні 3 і 4 частини з 8 кб. Геніально, правда?

Nintendo пішла ще далі, зробивши картриджи з пам'яттю 1 мб ROM, що було дуже значним об'ємом даних в той час. Проте, це зробило виробництво подібного картриджу ще більш витратним, і гнучкий диск виглядав як логічне продовження подібної схеми.

Звукова доріжка могла стати реальністю завдяки додатковому чіпу, відомому як DSP⁴. Також не рідкістю були співпроцесори, наприклад, Super FX, що використовувався в деяких картриджах SNES. Цей співпроцесор мав можливість 3D-рендерінку многокутників.

Важливо зазначити, що навіть в самий розквіт картриджів не всі домашні комп'ютери мали гніздо ROM. Наприклад, серія Apple II ніколи не включала в себе ігри на ROM-картриджах. Хоча, технічно, машина мала еквівалент з 8 гнізд ROM всередині, які були використані як розширення. Технічно, ви можете заставити гру працювати на одному з них, але на практиці ніхто не намагався це зробити, і ніколи не було зроблено.

RОМ гакінґ

Злом ПЗП – це процес модифікації образу ПЗП або файлу ПЗП відеоігри для зміни графіки гри, діалогів, рівнів, ігрового процесу та/або інших елементів. Зазвичай це роблять технічно підковані фанати відеоігор, щоб покращити стару гру, як креативний підхід або створити нові, неофіційні ігри, використовуючи механізм старої гри. Гаки ПЗП або перепроектують гру для нового ігрового процесу, зберігаючи більшість, якщо не всі елементи, однаковими, або розблокують/перезастосують функції, які існують у коді гри, але не використовуються в грі.

Злом ПЗП, як правило, здійснюється за допомогою шістнадцяткового редактора (програма для редагування нетекстових даних) і різних спеціалізованих інструментів, таких як редактори плиток (тайлів). Інструменти, що модифікують гру, зазвичай використовуються для редагування рівнів, елементів тощо, хоча іноді використовуються більш просунуті, такі як асемблери та відлагоджувачі. Коли модифіковані ігри готові, вони зазвичай поширюються в Інтернеті, щоб інші могли грати на емуляторі чи ігровій консолі.

Є різні типи злому ПЗП, наприклад, фанатський переклад. Існують також антицензурні гаки, які існують для відновлення початкового стану гри, що часто спостерігається у старих іграх, які були імпортовані, оскільки політика видавців щодо контенту для відеоігор (зокрема, Nintendo) була набагато суворішою в Сполучених Штатах, ніж Японії чи Європі. Є і "творчі" гаки, які направлені на додання нових рівнів для гри, деталей, монстрів тощо.

Джерела і додаткова інформація

http://www.videogameconsolelibrary.com/art-media.htm#page=cartridge (англ.) — стаття, де органічно викладено історію саме картриджів, а деякі моменти розглянуто більш детально. Частина тексту є відредагованим перекладом з цієї статті.
https://web.archive.org/web/20160107133709/https://www.atari.com/history/cartridge-consoles (англ.) — сайт Atari, який дуже докладно розглядає здебільшого консолі саме в контексті історії компанії Atari. Подано в Wayback Machine, на сучасному сайті даної статті немає. Частина тексту є відредагованим перекладом з цієї статті.
https://gaminghistory101.com/2013/07/30/cartridges/ (англ.) — сайт про історію ігрової індустрії, розглядає картридж зокрема як технологію і електронний пристрій. Матеріал подано енциклопедично, з поясненнями.
https://www.pcworld.com/article/506832/evolution_of_game_media.html (англ.) — дуже загальна і коротка інформація про розвиток формату носіїв, фотографії недоступні.
https://www.hardware-aktuell.com/lexikon/Modul_(Computerspiele)/ (нім.) — коротка інформація про картриджі, в кінці невеликий список платформ, які використовують даний формат, також маленька галерея (7 фото).

Образ ROM (Read Only Memory), ПЗП (постійний запам'ятовувальний пристрій), існує також варіант ЗСД (захищене сховище даних) — це комп’ютерний файл, який містить копію даних із мікросхеми пам’яті лише для читання, або використовується для розміщення мікропрограми комп’ютера, чи з материнської плати аркадної гри. Докладніше (укр.) ↩
PCB (Printed Circuit Board) — пластина, виконана з діелектрика, на якій або/і всередині якої сформований хоча б один шар із провідними доріжками. На друковану плату монтуються електронні компоненти, які з'єднуються своїми виводами з елементами провідного рисунка паянням, або, значно рідше, зварюванням, у результаті чого складається електронний модуль — змонтована друкована плата. Докладніше (укр.) ↩
MOS Technology 6502, або просто 6502, — восьмирозрядний мікропроцесор, розроблений 1975 р. На момент появи на ринку це був найдоступніший мікропроцесор, що коштував в 6 разів дешевше, ніж аналогічні вироби компаній-конкурентів (Motorola та Intel). Поява саме таких процесорів, як 6502 і ще Zilog Z80, в кінцевому результаті зумовило появу домашніх комп'ютерів в кінці 1970-х років. Докладніше (укр.) ↩
DSP (Digital Signal Processing) — спеціальний пристрій для перетворення сигналів, представлених у цифровій формі. Докладніше (англ.) ↩