アーキテクチャとプログラミングMattel Intellivision

Mattel Intellivisionは、世界初の16ビットゲームコンソールです。 このコンピューターは1979年にアメリカのマテル社によって開発され、1984年まで製造されました（300万台以上が製造されました）。 Intellivisionは米国では広く知られていますが、ヨーロッパではほとんど知られておらず、ロシアでは完全に知られていません。







主要な競合他社である非常にシンプルなアーキテクチャと8ビット6502プロセッサを備えたAtari VCS（2600）セットトップボックスとは異なり、マテルはGeneral Instrument CP1610プロセッサ（CP1600）を選択することに苦労しました。 原則として、当時は誰もがPDP-11アーキテクチャに感銘を受けていたため、CP1610がPDP-11アーキテクチャに似ていることはそれほど驚くことではありません（レジスタの機能とより少ないアドレッシングモードが削減されます）。



TI-99 / 4aコンピューターとTMS9900プロセッサーの場合のように、実際には16ビットは6502またはz80プロセッサーを備えた8ビットコンピューターよりもマシンにパフォーマンス上の利点を与えませんでしたが、プログラミングの点では、マシンは非常に興味深いものです。



他のゲーム機と同様に、ここのプログラムはカートリッジに格納されています。カートリッジは、サイズが4〜24 kbのROMです。 さらに、コンピューター自体には、6 kbの小さなエグゼクティブROMがあり、これには基本的なルーチンと文字のセット、および合計サイズが1.5 kbの小さなRAMが格納されています。

バスも16ビットであるという事実にもかかわらず、RAM（240ワードのシステムRAMを除く）は8ビットであるため、これはあまりゲインを与えません。

CPU

16ビットのGeneral Instrument CP-1610プロセッサ（1975年頃に開発された）は、約1 MHzの周波数で動作し、8つのレジスタを持ちますが、そのうち4つだけが汎用です-R0-R3。 残りのレジスタには特別なプロパティがあります。



R4、R5にアクセスした後（アドレスの格納として）、それらの内容は自動的に1つずつ増加します。 R6の内容は、読み取り時に1つ減少し、書き込み時に1つ増加します。



R6レジスタの別名はSP（スタックポインター）です。 厳密に言えば、このプロセッサにはハードウェアスタックはありませんが、アドレスがR6に格納されている命令でメモリに書き込むと、このレジスタは自動的に1増加し、逆に読み取ると減少するため、非常に簡単に構成できます。



最後に、レジスタR7があります。これはPC（命令ポインタ）であり、通常のレジスタとして書き込むことができます。



フラグの特別なレジスタを持たないが、GSWD / RSWDコマンドを介してアクセスできるいくつかのフラグ（Z、S、O、C）もあります。



メモリとレジスタ間でデータを移動するための一連のコマンドは非常に伝統的です（たとえば、 TMS9900とは異なり、レジスタはメモリにマッピングされないため、メモリ間操作は1つの命令でサポートされません）。

MVII #$4000, R1 ;   $4000   R1 MVI $200, R0 ;       $200   R0 MVI@ R3, R1 ;        R3  R1 MVO@ R1, R3 ;    R1      R3
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

サブプログラムの呼び出しは、その世代のプロセッサで一般的に見られます。

 JSR R5, SUBR ;      SUBR.    R5    PC. ... ;   SUBR: ... MOVR R5,PC ;     PC.      R5    ,  PC     JSR  -    .
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

パラメーターの受け渡し：

 JSR R5, SUBR WORD 6 ;   WORD 2 ;   ... SUBR: MVI@ R5, R0 ;   6 (       R5)   R0. MVI@ R5, R1 ;  R5    ,  R1      , .. 2 ... JR R5 ;     MOVR R5,PC.   -  R5  ,        WORD 2. ..    .
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

プロセッサの便利な機能は、汎用レジスタだけでなく、残りのレジスタでも操作を実行できることです。 これは、上記のMOVR R5、PCで見ることができます。 PCの操作に基づいて、多かれ少なかれトリッキーなトリックが多数あります。 たとえば、DECR PCは無限ループを実装しています。 INCR PCは次のコマンドをスキップします。



スタックの実装には、次のエイリアスが使用されます。

 PSHR R0 = MVO@ R0, R6 PULR R0 = MVI@ R6, R0
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

プロセッサには16ビットデータを完全に処理する機能がすべて備わっていますが、すべての命令が10ビットに収まり（6は将来の拡張用に予約されています）、初期のカートリッジROMも10ビットであったため、安価になりました。 その後、すべてのROMが16ビットになったため、これはすべて重要ではなくなりました。

それにもかかわらず、アセンブラでは、10桁の単語である「DECLE」の概念がまだ残っています。 多かれ少なかれ最新のプログラムでは、機能的にはDW（WORD）と同等です。 DD（DWORD）のアナログはBIDECLEです。

記憶

メモリカードには、RAM、ROM、ビデオコントローラー、および周辺機器（STIC、PSG、Intellivoice）が利用できるアドレスが含まれています。



RAMの意味：

• アドレス$ 0100-$ 01EFの256b 8ビットScratchPad RAM（BIOSを含む変数に使用）
• 352bアドレス$ 0200- $ 035Fの16ビットシステムRAM（BACKTAB画面領域、プロセッサスタックなど）
• アドレス$ 3800-$ 39FFのカスタムキャラクターおよびスプライトイメージ用の512b 8ビットGRAM

ROMの参照先：

• アドレス$ 4000-$ FFFF（および$ 3000-$ 37FF、$ 2000-$ 2FFF）の文字と擬似グラフィックを含む2k 8ビットROM
• 1000ドル〜1fffの4k 10ビットExecutive ROM（BIOS）
• 4 ... 24ドル10ドルまたは16ビットカートリッジROM、アドレス$ 0400- $ 0fff

グラフィックス

当時のSTIC （AY-3-8900）と呼ばれるビデオコントローラーはかなり良いです。 16色で同時に表示される8つのスプライトで、160x96ピクセル（サイズ8x8ピクセルで20x12文字）の解像度を提供します。 ハードウェアの水平および垂直スクロールもあります（1〜8ポイントシフト）。



厳密に言えば、ここにはグラフィックモードはありませんが、テキストモードでは文字（8x8ポイントのブロック、CARDSと呼ばれる）を再プログラムでき、GROMまたはGRAMのアドレスが定義されているBACKTABテーブルで、その色（背景と画像）を示します。 GROMには、2kbの標準文字、数字、および擬似グラフィックが保存されます。







たとえば、 Magnavox Odyssey（Videopac）のように 、STICはフレーム内のビームの逆方向の中断を実装します。 ただし、残念ながら、現時点ではビデオコントローラーのレジスタを変更することはできません。これにより、コモドール64やAtari XE / XLなど、後のシステムで一般的なさまざまなラスター効果が除外されます。



FGBG（前景背景）とCS（カラースタック）の2つのビデオモードがあります。 BACKTABのビットの解釈が異なります-GRAM / GROMのアドレスを担当するビットの数とビット数、カラー用のビット数とビット数。

FGBGモードでは、色はBACKTABに直接保存され、画像（ビット0、1、2）に8個、背景（ビット9、10、13、12）に16個あります。 この場合、参照できるブロック番号は、GRAMおよびGROM（ビット3〜8）に対して0〜63に制限されます。



CSモードでは、画像と背景に16色を使用できますが、それらは巧妙に設定されます-BACKTABビット0、1、2、および12では、画像の色を直接決定します（FGBGと同様に、色のみが半分になります）が、背景にはすべてがトリッキーです-色は、STICレジスタcs0..cs3（$ 28- $ 2B）から取得されます。 すべてのブロックのビット13がリセットされると、画面全体の背景色がcs0から取得されます。 このビットが設定されているブロックが見つかった場合、このブロックと後続のブロックの背景色はcs1から取得されます。 そのようなブロックがまだインストールされている場合は、cs2から、cs3から-周期的に。 したがって、「パレット」から任意の色を1ビットだけで選択できます。 このモードで使用可能なブロック番号：GRAMの場合は0〜63、GROMの場合は0〜255



どうやら、このモードは、画面がカラーバー（空、水、地球など）に分割されているほとんどのゲームで考案されたようです。



さらに、すべてのモードで個別に、フレームの色を設定し、フレームを左および/または上に狭めることができます（スクロールレジスタを使用する場合に必要）。



スプライト（MOBと呼ばれる）のサイズは8x8および8x16です。 STICレジスタのそれぞれについて、BACKTABと同様に、内容、GRAM内のブロックの番号、背景画像に対する相対的な優先度、および番号（アドレスではありません！）を指定できます。 さらに、スプライトはハードウェアで2、4、または8倍に伸縮し、水平または垂直にミラーリングできます。

興味深いことに、スプライトの垂直方向の垂直解像度は、画像の解像度（たとえば、シンボルが構成されているポイント）の2倍です。 すなわち 8x8スプライトは、実際には水平方向に8ピクセル、垂直方向に8半ピクセルで構成されています。

8x16スプライトは、2つの8x8ブロックを順番に表示します。



STICおよびGRAMレジスタへの書き込みは、VBLANKビームバックトラック中にのみ可能です（より正確には、2つの期間があります-VBLANK1およびVBLANK2、しかし、深くは行きません）。



画面上の画像を変更する標準的なアプローチがあります。 これは、STIC割り込みベクトルを、1/60秒ごとにVBLANKの開始時に呼び出されるようにハンドラーに設定することで構成されています。 ハンドラーはSTICレジスターに書き込み（画面がオンになり、フレームの色が設定され、スプライトの座標など）、GRAMでレコードが作成されます（イメージレンダリング）。



これらすべての操作を行う時間を確保するために、いわゆるシャドーイングが使用されます。最初にGRAMに書き込む必要があるものはすべてRAMのバッファーに準備され、プロセッサーではRAMからGRAMにコピーされます。

音

音については、チップに名前を付けるだけで十分です-AY-3-8914 （偶然にも、プロセッサおよびビデオコントローラーと同じ会社の開発-General Instrument）。 これは、実際には、よく知られているZX Spectrumのチップと同じチップであり、同じ機能（3つのチャネル、ノイズジェネレータ、制限されたエンベロープ形成機能）を備えています。 チップはアドレス$ 01F0-$ 01FFでアドレス指定されます。



さらに、かなり一般的な周辺機器は、 IntelliVoiceスピーチシンセサイザーです。これは、General Instrument SP0256チップに基づいた、当時の他のコンピューター（Magnavox Odyssey、TI-99 / 4a）の類似モジュールと同様です。 Voice Tinkererプログラムを使用して、LPC係数で遊ぶことができます。

周辺機器

Mattel Intellivisionには多くの周辺機器がありました。 他のゲーム機の場合のように、マテルはタイプライターに自宅のコンピューターの特性を与えようとしました-キーボードモジュールがリリースされました。 彼は自分の6502プロセッサー、16k RAM、BASIC付きROM、内蔵テープレコーダーを所有しており、その結果、コンソール自体と同等のパワーとコストでした。 モジュールのリリースは約束されていましたが、非常に長い期間遅れました（会社に対するバイヤーの訴訟になりました）。その結果、わずか4000個がリリースされました。



Atari VCS（2600）との競争により、System Changerと呼ばれる奇妙なデバイスが作成されました。 実際、これはAtari VCSのコピーでしたが、Mattelが開発およびリリースし、Intellivisionスロットに挿入して、それぞれAtari VCSのゲームを起動できるようにしました。



1982年には、すでに上記で説明したIntelliVoiceスピーチシンセサイザーが登場しました。



興味深い周辺機器はPlayCableでした。 マテルは定期的にテレビでゲームを放映しました。 PlayCableの所有者は、それらをTV放送からモジュールの内部メモリにダウンロードしてから再生できます。 定期的に、放送ゲームのセットが変更されました。



ディスクとボタンを備えた標準のコントロールパネルについても言及する価値があります。 これらは、ディスクの形で設計された、開閉用の2方向の最も一般的なジョイスティックです（端をクリックする必要があります）。 ただし、多数の追加ボタンは、ゲームコンソールでは非常にまれです。

開発およびエミュレーションツール

Intellivisionが販売された数年間、そのためのゲーム開発は簡単な作業ではありませんでした。 技術的には、このために、PDP-11はROMエミュレータと対応するソフトウェアで使用されました。



今日では、もちろん、すべてがはるかに簡単です。 少なくともWin32には、デバッガーを備えた優れたエミュレーターがあります。最も一般的なグラフィックスとサウンド機能を実装するコード例とライブラリーを備えたアセンブラーを含むSDKがあります 。



エミュレーターのうち、デバッガーを含むjzintvが現在最適に機能します。



組み立てと起動は次のように行われます。

 as1600.exe -i C:\work\inty\sdk\examples\library -o %1.rom %1.asm jzintv.exe -v1 -p C:\work\inty\sdk\rom %1.rom
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

さらに、いわゆるIntyBasicが人気です。 これは、Basic言語をアセンブラーソースコードにクロスコンパイラーします。 ある意味では、基本的な構文を模倣するマクロアセンブラと呼ぶことができます。 これは非常に優れています。多くの例やドキュメントは言うまでもなく、非常に高品質なコードであることがわかりました。



ソースは次のようになります。

 SPRITE 1,0 WHILE COL0 AND $0004 #Y = #Y - 256 SPRITE 0,X+8,SPR63 WAIT WEND GOSUB update_score #Y = #Y + 256 PLAY music_victory FOR c = 0 to 100 WAIT NEXT c
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

アセンブラーへの変換は次のとおりです。

 IntyBASIC.exe %1.bas %1.asm C:\work\inty\intybasic
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ROMイメージをコンピューターに転送するために、私は個人的にLTOフラッシュカートリッジを購入しました（イメージはUSB経由でアップロードされ、カートリッジはIntellivisionに挿入され、メニューを切り替えるとリストが表示されます）。

イントロ「ヨルカ」

プラットフォームの精神を浸透させるために、小さな（6kb）新年のイントロを書きました-Yolka ：







グラフィックの場合、ここではカラースタックモードが使用されます。 モミの木と月はスプライトです（モミの木の場合、同じスプライトが使用され、2〜4倍に伸びます）。

雪をシミュレートするために、画面の中央部分は、コードを連続的に増加させる1つの同じシンボルで定期的に埋められます。各シンボルは、8x8ブロックの2つの雪片の飛行の別の「フレーム」を表します。 フレームは、同じ隣接フレームと結合されるように選択されます。



横縞、雪の吹きだまり、つらら、「HAPPY NEW YEAR」という碑文はすべて通常の標準キャラクターです。



上下に移動するには、垂直スクロールレジスタSTICを使用して、フレームを上から狭めます（背景と同じ色なので、これは表示されません）。 すなわち 画面上にあるものはすべて完全に移動します。



残念ながら、画面から写真を撮るのは非常に色が歪んでいて邪魔です。 現実には、すべてがもっとまともに見えます。







音に関しては、スピーチ（クリスマスツリーに関する歌の詩）がIntellivoiceシンセサイザーモジュールによって発音されます。 さらに、ロシア語の単語は英語の音素（ allophones ）で構成されています 。



ソースはgithubで表示できます

ソフトウェア

もちろん、これらはほとんど排他的にゲームです -2000年代にすでにリリースされたいくつかの自作ゲームを含め、100以上がリリースされています。







デモシーンがまばらです。 Arnauld Chevallier Spiritを見る価値のあるイントロがいくつかあります。



2003年から2004年にかけて同じ著者がIntellivisionにIntyOSというオペレーティングシステムを作成しました 。 明らかな理由で（少なくともドライブがないため）実践するのは問題がありますが、それでもウィンドウグラフィカルインターフェイス、プロポーショナルフォント、真のマルチタスク、アプリケーション開発者向けのAPIを備えた本格的なOSです。







Arnauld Chevallier自身が彼のOSにいくつかの簡単なアプリケーションを実装しました：音楽プレーヤー、時計、システムロードインジケーター、Hello World。



PSコンポジット出力のtnt23に感謝