Nintendo Entertainment System (NES) (3rd Gen)
Seconda console rilasciata da Nintendo, secondo molti fu la console che risollevo' il mercato dei videogiochi dopo la crisi del settore videoludico nel 1983-1984 grazie a titoli famosi come Super Mario Bros e The Legend of Zelda. Nel 2016 e' stata prodotta la versione Mini (Nintendo Classic Mini: Nintendo Entertainment System). Il supporto utilizzato per i giochi erano le cartucce.
Emulatori: VirtualNES, RetroArch, jNES, FCEUX, Nintendulator
Emulatori: VirtualNES, RetroArch, jNES, FCEUX, Nintendulator
Specifiche Tecniche
- CPU: Microprocessore a 8 Bit prodotto da Ricoh, basato sul MOS6502 con leggere modifiche come l'aggiunta di un generatore audio ed un controller per l'accesso alla memoria. Per fare spazio a quest'ultime Ricoh rimosse la circuiteria relativa alla gestione della codifica BCD dal core del MOS6502. Sono state prodotte due varianti in base alla tipologia di visualizzazione video (PAL 1,66MHz, NTSC 1,79MHz ) con clock differenti.
- RAM: 2KB di RAM interna + Memoria RAM "Esterna" (Max 8KB) utilizzabile dalla cartuccia del gioco.
- Memoria: I giochi sono contenuti all'interno di memorie ROM che risiedono nelle cartucce (da 72 pin). A causa della CPU che poteva indirizzare al massimo 32KB di dati, i primi giochi erano poco dettagliati, successivamente Nintendo inseri' all'interno delle cartucce dei controller di memoria che grazie alla tecnica del Bank Switching permettevano di utilizzare un quantitativo di ROM superiore ai 32KB che potevano essere indirizzati direttamente dalla CPU. Inoltre come precedentemente detto, nella cartuccia poteva esserci una memoria RAM aggiuntiva fino ad un massimo di 8KB .
- Video: Il processore video della console e' chiamato PPU (Picture Processing Unit) sviluppato sempre da Ricoh. Come avviene per la CPU anche il processore video aveva due varianti video (PAL 5.32MHz, NTSC 5.37MHz). La PPU dispone di 2KB di memoria VRAM. Il PPU era in grado di visualizzare sullo schermo 64 Sprites da 8x8 oppure 8x16, sulla stessa riga potevano essere presenti al massimo 8 Sprites, se tali limiti venivano ecceduti un flag apposito lo segnalava e gli Sprites in eccesso non venivano visualizzati.
- Audio: All'interno del microprocessore era presente un generatore di suoni programmabile che poteva gestire 5 canali audio, solo 2 supportavano la modulazione dell'onda.
Riassumendo:
- Central Processing Unit (CPU):
- Ricoh 2A03/2A07-8 bit @1,79 MHz (NTSC) / 1,66 MHz (PAL)
- Picture Processing Unit (PPU):
- RP2C02/RP2C07 @5,37 MHz (NTSC) / 5,32 MHz (PAL)
- Possibilità di gestire fino a 64 sprite simultaneamente (8 per riga)
- 52 colori total (24 contemporaneamente presenti sullo schermo)
- Risoluzione:
256×240 pixel (PAL)
256×224 pixel (NTSC)
- Memoria:
- 4,35 Kbyte on board
- 2 KB dedicati alla CPU come memoria temporanea
- 2 KB VRAM dedicata al processore video
- 256 byte dedicati agli attributi degli sprite
- 4,35 Kbyte on board
- Sonoro:
- Generatore sonoro programmabile a 5 canali integrato nella CPU
- Generatore sonoro programmabile a 5 canali integrato nella CPU
- Supporti di Memorizzazione:
- Cartucce elettroniche da 128 Kbit a 4 Mbit
- Cartucce elettroniche da 128 Kbit a 4 Mbit
Modifica
Il NES era una delle prime console ad integrare sistemi di sicurezza anti-pirateria, fu utilizzato per evitare che i produttori di videogiochi pubblicassero titoli non autorizzati da Nintendo e anche per bloccare le cartucce provenienti da paesi diversi da quello per cui la console era stata progettata. Nintendo ci teneva molto ai titoli che venivano pubblicati, infatti temeva che con la pubblicazione di giochi di scarsa qualita' il NES potesse fare la stessa fine dell'Atari 2600 (che offriva liberta' sfrenata sui titoli).
La protezione consisteva in un circuito integrato chiamato 10NES (chiamato anche CIC o Lockout Chip), nello specifico erano 2, uno all'interno della console e uno all'interno della cartuccia del gioco, si trattava di due microprocessori a 4 bit, uno lavorava come master (sulla console, chip di blocco) e uno come slave (nella cartuccia, chip di chiave). Quando si inseriva la cartuccia all'interno del NES il chip master interrogava quello slave e i due si scambiavano delle informazioni cifrate che venivano utilizzate per autenticare il gioco, se il gioco non veniva riconosciuto (a causa del chip assente o diverso rispetto alla regione della console) il NES iniziava a resettarsi una volta al secondo (1Hz) fino a quando non veniva inserita una cartuccia valida, il reset impediva alla CPU di avviare il gioco non autenticato. Il reset alcune volte veniva effettuato erroneamente per via dei pin sporchi o danneggiati sul connettore a 72 pin della cartuccia. Entrambi il master e lo slave lavoravano con lo stesso clock ed eseguivano lo stesso identico programma.
Il chip 10NES fu registrato come brevetto statunitense e il codice sorgente fu soggetto a copyright in questo modo solo la Nintendo poteva realizzare i chip per l'autenticazione.
La protezione consisteva in un circuito integrato chiamato 10NES (chiamato anche CIC o Lockout Chip), nello specifico erano 2, uno all'interno della console e uno all'interno della cartuccia del gioco, si trattava di due microprocessori a 4 bit, uno lavorava come master (sulla console, chip di blocco) e uno come slave (nella cartuccia, chip di chiave). Quando si inseriva la cartuccia all'interno del NES il chip master interrogava quello slave e i due si scambiavano delle informazioni cifrate che venivano utilizzate per autenticare il gioco, se il gioco non veniva riconosciuto (a causa del chip assente o diverso rispetto alla regione della console) il NES iniziava a resettarsi una volta al secondo (1Hz) fino a quando non veniva inserita una cartuccia valida, il reset impediva alla CPU di avviare il gioco non autenticato. Il reset alcune volte veniva effettuato erroneamente per via dei pin sporchi o danneggiati sul connettore a 72 pin della cartuccia. Entrambi il master e lo slave lavoravano con lo stesso clock ed eseguivano lo stesso identico programma.
Il chip 10NES fu registrato come brevetto statunitense e il codice sorgente fu soggetto a copyright in questo modo solo la Nintendo poteva realizzare i chip per l'autenticazione.
Ad oggi il modo migliore per disattivare tale protezione e' interrompere il collegamento con il pin numero 4 del lockout chip (tagliandolo, interrompendolo o dissaldandolo). Se volete preservare l'integrita' del chip potete dissaldarlo completamente, rimuoverlo ed inserire un zoccolo (senza pin 4) tra scheda madre e integrato.
Cambiando lo stato logico sul pin numero 4 si puo' decidere come agisce il chip (blocco 5V su console o chiave GND su cartuccia). Nel caso in cui agisce da blocco per le cartucce non autorizzate resetta il sistema di continuo per impedire alla CPU di caricare il gioco, se viene tagliato il pin sull'integrato non potra' piu' resettare la console e la CPU carichera' qualsiasi gioco, sia pirata che di una regione diversa (in teoria andrebbe messo a massa per agire come se fosse la chiave ma dato che ci sono dei resistori di pulldown funziona comunque). I pin Reset Speed servono a gestire la velocita' con la quale la console viene resettata.
Tengen era un'azienda derivata da Atari che pubblicava e sviluppava videogiochi e tento' di bypassare il chip segretamente. Prima chiese a Nintendo una licenza meno restrittiva (la licenza per pubblicare i videogiochi sulla loro piattaforma prevedeva al massimo 5 giochi all'anno che dovevano essere esclusiva NES per 2 anni) pero' falli' nell'intento e nel 1988 accetto' i termini della licenza standard pubblicando per la prima e ultima volta 3 titoli sotto licenza Nintendo (Pacman, Gauntlet e RBI Baseball). Nel mentre stava lavorando segretamente al bypass del lockout chip, la maggior parte dei produttori di videogiochi avevano bypassato questa sicurezza cuocendo il chip (applicando una tensione di lavoro troppo alta) ma Tengen penso' che cio' avrebbe potuto arrecare danni alla console oltre al fatto che la Nintendo pubblicava nuove revisioni con adeguate protezioni per evitare che questo metodo funzionasse.
Quindi Tengen decise di fare il reverse engineering del chip e decifrare il codice necessario per sbloccarlo, ma falli' e decise di recarsi al "United States Copyright Office" (che tiene conto della registrazioni di copyright e brevetti) dove con l'aiuto degli avvocati fece richiesta per ottenere la copia del programma del chip lockout giustificandosi dicendo che ne avevano bisogno per un eventuale controversia con Nintendo.
Una volta ottenuta la copia realizzo' il proprio chip per sbloccare la NES ed inizio' a pubblicare titoli, immediatamente Nintendo gli fece causa per violazione di copyright e infrazione del brevetto. Inizio' cosi' una serie di processi che terminarono nel 1994.
Cambiando lo stato logico sul pin numero 4 si puo' decidere come agisce il chip (blocco 5V su console o chiave GND su cartuccia). Nel caso in cui agisce da blocco per le cartucce non autorizzate resetta il sistema di continuo per impedire alla CPU di caricare il gioco, se viene tagliato il pin sull'integrato non potra' piu' resettare la console e la CPU carichera' qualsiasi gioco, sia pirata che di una regione diversa (in teoria andrebbe messo a massa per agire come se fosse la chiave ma dato che ci sono dei resistori di pulldown funziona comunque). I pin Reset Speed servono a gestire la velocita' con la quale la console viene resettata.
Tengen era un'azienda derivata da Atari che pubblicava e sviluppava videogiochi e tento' di bypassare il chip segretamente. Prima chiese a Nintendo una licenza meno restrittiva (la licenza per pubblicare i videogiochi sulla loro piattaforma prevedeva al massimo 5 giochi all'anno che dovevano essere esclusiva NES per 2 anni) pero' falli' nell'intento e nel 1988 accetto' i termini della licenza standard pubblicando per la prima e ultima volta 3 titoli sotto licenza Nintendo (Pacman, Gauntlet e RBI Baseball). Nel mentre stava lavorando segretamente al bypass del lockout chip, la maggior parte dei produttori di videogiochi avevano bypassato questa sicurezza cuocendo il chip (applicando una tensione di lavoro troppo alta) ma Tengen penso' che cio' avrebbe potuto arrecare danni alla console oltre al fatto che la Nintendo pubblicava nuove revisioni con adeguate protezioni per evitare che questo metodo funzionasse.
Quindi Tengen decise di fare il reverse engineering del chip e decifrare il codice necessario per sbloccarlo, ma falli' e decise di recarsi al "United States Copyright Office" (che tiene conto della registrazioni di copyright e brevetti) dove con l'aiuto degli avvocati fece richiesta per ottenere la copia del programma del chip lockout giustificandosi dicendo che ne avevano bisogno per un eventuale controversia con Nintendo.
Una volta ottenuta la copia realizzo' il proprio chip per sbloccare la NES ed inizio' a pubblicare titoli, immediatamente Nintendo gli fece causa per violazione di copyright e infrazione del brevetto. Inizio' cosi' una serie di processi che terminarono nel 1994.
Problemi
L'unico problema di questa console e' di tipo meccanico e consiste nel connettore della cartuccia a 72 pin che con il tempo si danneggia (i pin si piegano e vanno fuori posto). Per sostituirlo basta farlo scorrere verso l'esterno.