CPU de las Game&Watch

[Bubu]

Uséase, antoniovillena, que en refinitiva el chip de las Game&Watch es propietario, y además diferente en cada consola. ¿Y piensas que merecía la pena hacer todo eso, teniendo la posibilidad de usar chips existentes de tipo calculadora? No digo que el de una calculadora, pero sí al menos un chip barato de 4 bits, junto con la ROM del pograma (mucho más barato que un chip custom) y sin RAM. La verdad que estamos hablando del año 1979 / 80, y nu sé cómo estaba en esa época el tema de CPUs y demás chips.

[antoniovillena]

Según la entrevista:

Izushi: Right. That’s how we made Color TV Racing 112 and Color TV Game Block Breaker. Just by seeing the specifications for the game, we could imagine what the circuit should look like. So we used a soldering iron to make the prototype of Game & Watch: Fire.
Iwata Asks Iwata: Instead of a keyboard, a soldering iron. (laughs)
Izushi: We thought that would be faster. And it was.
Yamamoto: That’s right.
Iwata: But along the way, you started programming software?
Izushi: Yes. We learned programming languages and started programming software. Then we thought, “This is much easier!” (laughs)

Parece ser que se olvidaron de la programación e hicieron el circuito a base de soldador. Si lo hubiesen hecho un sistema como dices, a la CPU de 4 bits hay que añadirle un chip de RAM y otro de ROM, ya serían 3 chips. Es difícil saber exactamente cómo lo hicieron, si alguien tiene más suerte que yo y encuentra algo en google que lo diga, pero tal y como lo cuentan lo más barato sería en un sólo chip tipo Ferranti en el que se "programa" fabricando la máscara de la última capa, la de metalización. Es posible que los mismos chips se empleasen para fabricar calculadoras, no digo que no. La tecnología de la época no daba para mucho.

[antoniovillena]

Fíjate en este enlace, se puede ver la PCB de una G&W. Sólo hay un chip, propietario de Nintendo. Y el cristal ese alargado es el mismo que usan los relojes, casi con toda seguridad es de 32768 Hz.

http://nintendointerior.blogspot.com.es ... watch.html

[javu61]

El Donkey es una G&G mas moderna, no es representativa de las originales.

[wilco2009]

Sí, lo de la pantalla y los segmentos está claro, pero no entiendo lo que dices de que responde a las pulsaciones sumando o restando a un número base.

Las calculadoras pueden manejar número de 7 cifras como mínimo, reservamos 3 para el marcador, quedan 4, cada dígito enciende un panel de 8 segmentos, por lo que podemos mantener en movimientos hasta 32 objetos en la pantalla a la vez, solo hay que trabajar con los números adecuados. Cada objeto sigue una trayectoria en la pantalla, siempre la misma, por tanto podemos dividir el níumero entre esas trayectorias, e ir sumando uno para saber la posición de cada objeto en la trayectoria, luego sumamos ordenadamente los números, y el resultado es la imagen que debemos poner en la pantalla. No me estoy explicando muy bien, pero la idea es genial y muy sencilla, solo es cuestión de montar números, sumar y restar y tienes un juego en movimiento en la pantalla, sencillo de implementar con muy poco de código.

A ver si me pongo y lo explico mejor, que estoy muy espeso. Saludos

Esa idea es genial, atractiva y parece casi plausible.
Según he visto en las fotos de varias máquinas abiertas, lo único que llevan por dentro es un chip cuadrado, dos condensadores cerámicos, un condensador electrolítico y un cristal.

http://nintendointerior.blogspot.de/201 ... watch.html

Si nos ajustamos a un funcionamiento constante no habría problema.
Siempre el mismo número de enemigos en pantalla, siempre la misma velocidad = Siempre los mismos números que sumar.

El problema viene cuando tienes que hacer cosas un poco más complejas, como detectar colisiones e ir incrementando la velocidad.
Necesitarías al menos algunas puertas lógicas para detectar colisiones y yo no las veo por ninguna parte. Y el tema del incremento de velocidad ¿Como se haría?, haría falta un divisor de la frecuencia del reloj que pudiera programarse según otra de las "sumas" de la calculadora y yo no lo veo.

Y ¿Qué pasa con el número no constante de enemigos en pantalla?. Hacen falta algunas puertas lógicas más para ir añadiendo enemigos dependiendo de la dificultad del juego.

Sólo veo un simple chip cuadrado, que además tiene un claro rótulo con el código correspondiente a cada máquina, un cristal y tres condensadores.
Para mí está claro. Es un chip diseñado y dedicado exprofeso para este fin.

Pero es que hablamos de los años 70, principios de los 80.

No le veo nada de extraño esto para un chip de los 70. Veanse las máquinas Pong de Atari. Llevaban un chip dedicado.
De hecho un chip de estos es el que se usaba en la miriada de máquinas compatibles pong que salieron después.

El Donkey es una G&G mas moderna, no es representativa de las originales.

En las imagenes sale la DK, la DK2 y la Supermario Bross. Es posible que las originales fueran más simples y fueran como tu dices, incorporando alguna circuitera más de apoyo, como puertas lógicas y bufferes.

[Bubu]

Y recordad que tamién hay que explicarse cómo gestionar las vidas, el reloj, la alarma, los 2 modos de juegos que había normalmente (modo A y modo B), etc.

Pregunto, ¿existió en esos años un chip de calculadora, con soporte para 72 segmentos (8 dígitos, signos y poco más), apoyado en ROM, sin RAM? La RAM no la veo necesaria en una G&W, habiendo registros.

[antoniovillena]

Todo eso es posible implementarlo con lógica digital. Los modos de juego A y B se almacenan en un biestable, que en función de si está a cero o a 1 modifica ciertos parámetros del juego. Algo sencillo sería por ejemplo escoger como reloj maestro entre dos frecuencias distintas, una el doble de la otra, en función de este biestable. Las vidas se gestionan fácilmente con un registro desplazamiento, con un segmento en pantalla por cada biestable. Cuando todos los biestables están a cero es que nos hemos quedado sin vidas. El reloj, alarma y todo lo demás se hace con contadores, comparadores, etc... Esta parte sería la que sufre menos cambios entre un juego y otro.

Que no estoy diciendo que se hiciera así, probablemente nunca lo sabremos, pero desde luego sería mucho más económico que la opción CPU+ROM. Por otro lado algo de RAM tiene que haber, probablemente con unas decenas/centenas de bytes es suficiente para estos menesteres, para guardar la pila (y poder ejecutar subrutinas) y las variables básicas (vidas, dificultad, posición del personaje, etc...).

[wilco2009]

Todo eso es posible implementarlo con lógica digital. Los modos de juego A y B se almacenan en un biestable, que en función de si está a cero o a 1 modifica ciertos parámetros del juego. Algo sencillo sería por ejemplo escoger como reloj maestro entre dos frecuencias distintas, una el doble de la otra, en función de este biestable. Las vidas se gestionan fácilmente con un registro desplazamiento, con un segmento en pantalla por cada biestable. Cuando todos los biestables están a cero es que nos hemos quedado sin vidas. El reloj, alarma y todo lo demás se hace con contadores, comparadores, etc... Esta parte sería la que sufre menos cambios entre un juego y otro.

Que no estoy diciendo que se hiciera así, probablemente nunca lo sabremos, pero desde luego sería mucho más económico que la opción CPU+ROM. Por otro lado algo de RAM tiene que haber, probablemente con unas decenas/centenas de bytes es suficiente para estos menesteres, para guardar la pila (y poder ejecutar subrutinas) y las variables básicas (vidas, dificultad, posición del personaje, etc...).

Yo creo que CPU+ROM queda descartado. De hecho las primeras consolas con CPU salieron ya casi en los 80.
Utilizar una CPU+ROM+RAM me parece demasiado caro para la época y demasiado grande y demasiado consumo para una máquina portátil que lleva un juego tan sencillo y se alimenta con unas pilas.

Las últimas está claro que llevan chips dedicados y propietarios (a las fotos me remito). Las primeras probablemente sean como dice javu siempre con la ayuda de electrónica auxiliar como dices tú.

[antoniovillena]

No sé si se me ha entendido. Según mi hipótesis, en los prototipos usaban un montón de circuitos integrados, probablemente de la familia 74LSXX que se podían obtener fácilmente. Como había parte más o menos fijas en todos los modelos G&W como el reloj y la alarma, probablemente en el prototipo no lo implementaban, y así en lugar de una PCB con 40 integrados, tenían una de 30. Entre estos integrados no había ni CPU, ni RAM, ni ROM, son en la mayoría registros desplazamientos, biestables, contadores y puertas lógicas.

Una vez acabado el prototipado, los diseñadores enviaban su trabajo a otras áreas y se ponían con el siguiente juego. Estas otras áreas son 2: los que se encargaban de hacer la pantalla (por aquel entonces era Sharp) y los que se encargaban de hacer el chip (sería un departamento dentro de la propia Nintendo). Por supuesto los que hacían el chip no lo hacían tan personalizado como puede ser diseñar una CPU u otros elementos más optimizados. Seguramente serían chips con todas las máscaras prefabricadas excepto la última, y donde en la traducción "circuito basado en 74LSXX -> chip" se empleen librerías, es decir si tengo un biestable (por ejemplo 74LS74) se configuran 2 o 3 celdas (las que ocupe) del chip para que funcione como biestable. En resumen, que ellos no trabajaban a nivel transistor, sino a nivel de puerta lógica. Si el volumen de trabajo de los diseñadores del juego es de un juego al mes, los que fabricaban el chip no podían ir más lento, sino se le acumulaba el trabajo. Es decir, desde que recibían el esquema del circuito TTL hasta que tenían la mascara finalizada no podía pasar más de un mes.

Estamos hablando de chips que podían tener unos cientos de transistores, como mucho 1000. Una CPU de la época como fue el Z80 tenía unos 8000 transistores. Si no contamos los gastos fijos de hacer la máscara (que son muy altos en estos casos), y teniendo en cuenta que lo más caro es el área del silicio, fabricar un chip de estos saldría unas 8 veces más barato que fabricar una CPU. Y siempre que la tirada sea muy alta para cubrir los costes fijos, cosa que normalmente ocurría (solían vender entre 100.000 y 1 millón de unidades por juego).

[wilco2009]

No sé si se me ha entendido. Según mi hipótesis, en los prototipos usaban un montón de circuitos integrados, probablemente de la familia 74LSXX que se podían obtener fácilmente. Como había parte más o menos fijas en todos los modelos G&W como el reloj y la alarma, probablemente en el prototipo no lo implementaban, y así en lugar de una PCB con 40 integrados, tenían una de 30. Entre estos integrados no había ni CPU, ni RAM, ni ROM, son en la mayoría registros desplazamientos, biestables, contadores y puertas lógicas.

Una vez acabado el prototipado, los diseñadores enviaban su trabajo a otras áreas y se ponían con el siguiente juego. Estas otras áreas son 2: los que se encargaban de hacer la pantalla (por aquel entonces era Sharp) y los que se encargaban de hacer el chip (sería un departamento dentro de la propia Nintendo). Por supuesto los que hacían el chip no lo hacían tan personalizado como puede ser diseñar una CPU u otros elementos más optimizados. Seguramente serían chips con todas las máscaras prefabricadas excepto la última, y donde en la traducción "circuito basado en 74LSXX -> chip" se empleen librerías, es decir si tengo un biestable (por ejemplo 74LS74) se configuran 2 o 3 celdas (las que ocupe) del chip para que funcione como biestable. En resumen, que ellos no trabajaban a nivel transistor, sino a nivel de puerta lógica. Si el volumen de trabajo de los diseñadores del juego es de un juego al mes, los que fabricaban el chip no podían ir más lento, sino se le acumulaba el trabajo. Es decir, desde que recibían el esquema del circuito TTL hasta que tenían la mascara finalizada no podía pasar más de un mes.

Estamos hablando de chips que podían tener unos cientos de transistores, como mucho 1000. Una CPU de la época como fue el Z80 tenía unos 8000 transistores. Si no contamos los gastos fijos de hacer la máscara (que son muy altos en estos casos), y teniendo en cuenta que lo más caro es el área del silicio, fabricar un chip de estos saldría unas 8 veces más barato que fabricar una CPU. Y siempre que la tirada sea muy alta para cubrir los costes fijos, cosa que normalmente ocurría (solían vender entre 100.000 y 1 millón de unidades por juego).

Sí, parece bastante lógico que fuera así.