长期以来，由于任天堂公司在技术上的保密和国内游戏开发工具的欠缺，任天堂游戏蒙上了一层神密的面纱，中国人只能玩任天堂游戏，而不能像苹果机、中华学习机那样了解游戏程序，自己动手编写游戏。近年来，随着任天堂系列游戏机配套键盘的问世，逐步创造了揭开这层面纱的条件。特别是配有打印机接口的“裕兴”、“金字塔”等高档键盘的陆续推出，用户仅仅编写一个简单的反汇编程序就可打印出系统软件的源程序，从而更为探索任天堂游戏软件的奥秘提供了有效工具。
有人问任天堂游戏机的中央处理器同中华学习机一样，也是8位的CPU，但为什么它能够产生出如此绚丽多彩的动画、美妙动听的音响、栩栩如生的角色呢？究其原因，关键在于任天堂游戏机的设计者们在传统的8位机上独具匠心、另辟蹊径，从硬件上进行了改造，在软件上进行了大胆的尝试，使一个CPU发挥了两个CPU的功效，产生了绝妙非凡的艺术效果，从而以物美价廉的绝对优势迅速占领了游戏机市场，掀起了家庭娱乐领域的第三次浪潮。本文拟从分析任天堂游戏机的软、硬件特点出发，揭开任天堂游戏的秘密，以与广大同好切磋。
一、任天堂游戏机的硬件特点
1．电路原理框图
任天堂游戏机的硬件共分两部分：主要部分是游戏机，从属部分是游戏卡。游戏机提供游戏的运行环境，游戏卡提供支持游戏的软件，其电路原理框图如图1所示。
图1中6527CPU为中央处理器。由于它的任务是处理程序，所以一般把与它相连的部件加以前缀“P”。故CPU的地址总线表示为PADD、数据总线表示为PDATA、CPU管理的存储器表示为PRAM、PROM等。同样，6528PPU的任务是处理图像，所以凡与它相关的部件均加以前缀“V”。
2．中央处理器6527CPU
（1）CPU的内部结构
6527CPU是一个8位单片机，在它的内部除固化有6502系列的CPU外，还有一个可编程音响发生器PSG和24个8位的只写寄存器，其地址空间分配为＄4000～＄4017，主要用于CPU的I／O操作，PSG音响发生器的工作就是由这些寄存器控制完成的。
（2）CPU的引脚及功能
6527CPU的引脚、功能见图2。
主要引脚功能说明：
·1～2：第一、第二模拟音频信号输出端。
·3：复位信号输入端，低电平有效。可令CPU结束当前的工作而返回到开机时的状态。
·4～19：CPU的16位地址线。由它组成CPU的地址总线PADD，最大寻址能力为64k。地址总线在系统内对随机存储器PRAM、系统软件PROM和PPU进行寻址，以取出需要的信息进行运算处理、把运算结果送入RAM暂存等。其中，加于PRAM的地址线为A0～A10共11条，可寻址2k；A0～A2作为与PPU通信的地址线；A0～A14共15根地址线，可寻址32k，用于读取系统软件。另外，CPU的高位地址线A13～A15与RDY还作为双二线四线译码器的输入信号，以产生分别选通PRAM、PROM、PPU的片选信号。
· 21～28：D0～D7组成CPU的8位输入、输出数据总线。 PRAM、PROM、PPU和输入电路都与它挂勾，由CPU的R／W信号控制其工作在输入或输出方式。
·29：时钟信号输入端，由晶体振荡器产生频率为21～27MHz的时钟脉冲。
·30：测试端（生产厂家测试用），工作中该端接地。
·31：总线准备好信号输出端。
·32：中断请求信号输出端。接至游戏卡，一般不用。
·33：非屏蔽信号输入端。
·35～36：Ⅰ、Ⅱ＃操纵器的控制信号输出端。
·37～39：加载控制信号的输出端。当CPU访问操纵器、光枪、键盘等输入设备时，由该端发出加载命令。
（3） CPU管理的内存分布
6527CPU有8位数据线、16位地址线，最大寻址能力为64k，主板上有一2k的PRAM供存放中间工作数据。CPU管理的内存分布见表1。
3．图像处理器6528PPU
（1）PPU的内部结构
PPU是处理显示画面的专用电路，一般称为图像处理器，它在CPU的控制下独立工作，其内部有8个8位寄存器用来与CPU交换信息，有288个8位随机读写存储器RAM用于存放卡通图形数据和图形配色代码数据。它内部还有复合视频信号产生电路，用于把存于VRAM的一幅图像数据进行变换、配色、编码，产生复合视频信号从21脚输出，供调制器合成全电视信号。
（2）6528PPU的引脚及功能
PPU的引脚及功能见图3。
重点引脚功能说明：
·1：来自CPU的34脚的读、写信号输入端。该端为高电平时，PPU的数据输入CPU；为低电平时，PPU接收来自CPU的图像数据。
·2～9：挂接CPU的8位双向数据总线。当PPU被选中（即片选信号CE为低电平时）且R／W信号为低电平时，经CPU控制将存于PRAM的数据送入该数据总线，PPU的D0～D7和A0～A2（PD0～PD7、PA0～PA2）接收到CPU送入的图像数据和指令后，在内部转换成地址和数据信号由VA8～VA13、AD0～AD7输出，作为VRAM、VROM的地址信号，并与VRAM、VROM交换信息。
·10～12：来自CPU地址总线的低三位地址输入线，供CPU向PPU发出指令时寻址用。
·14～17：生产厂家测试用，使用中接地。
·19：非屏蔽中断信号输出端。
·21：视频信号输出端。PPU从VRAM读出并行数据，经内部并／串转换后由该端输出PAL制式的电视视频信号。
·22：复位信号输入端，低电平有效。
·23：视频信号读／写控制信号输出端。由它控制VRAM的WE和游戏卡中VROM的R／W端。
·24：允许视频信号输出端。该端与VRAM、VROM的OE端相连，它与VIDEO R／W信号控制着VRAM的读写以及游戏卡或系统软件VROM的读出。
·25～30：VA8～VA13是PPU的地址线，它们和AD0～AD7共同组成PPU的14根地址线。其中VA13还经三态门电路反相后作为VRAM、VROM的选通信号CE。
·31～38：AD0～AD7是PPU的地址、数据双向线。它们既是PPU的输出地址线，又兼作与VRAM、VROM传输数据的数据线。
·39：地址锁存信号输出端。该端与8D触发器（74LS373）的控制端相连，低电平时锁存。
（3）PPU管理内存的分布
PPU有16根地址线，直接寻址能力为16k，主板上有一2k动态RAM储存显示图像数据。PPU管理的内存分布见表2。
4．游戏卡
（1）游戏卡的基本组成
普通的单节目游戏卡一般由两片ROM或EPROM组成，ROM的容量由游戏程序量的大小决定。最简单的任天堂游戏为24k，故这种卡内有一块16k的ROM存放程序，一块8k的ROM存图形字模（目前已有软封装的IC，它把两块ROM封在一起）。典型的任天堂游戏程序量为40k，它使用一块32k的ROM存程序、一块8k的ROM存字模。当程序量大于40k时则要对ROM进行容量扩充。
（2）游戏卡各脚的功能（见图4）
（3）常用ROM引脚功能简介
游戏卡中常用ROM或EPROM的型号有27C64（8×8kB）、27C128（8×16kB）、27C256（8×32kB）、27C512（8×64kB）、 27C1000（8×128kB）或后缀数字相同而前缀不同的其它公司产品，其中27C64～27C512为28脚IC，27C1000或更大容量的ROM为32脚（个别的27C1000为28脚）。现将它们各引脚功能简示于图5。图l～5中圆括号中的标注为容量扩展功能，显而易见32脚的封装最大可到8兆位（若使用OE脚则可达到16兆位）。
存储体切换电路以前曾有文介绍，不多赘述。
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