fc模擬器是怎麼兼容有卡帶上額外晶元的遊戲的？

01-05

fc的特殊情況導致主機的遊戲計算不僅僅可以用主機自己的CPU進行計算，還可以在卡帶上加裝額外晶元。比如星之卡比，超級馬里奧兄弟3等等。
模擬器的原理大概是用電腦模擬主機的運營環境（完全沒研究過瞎說的）
那模擬器是怎麼模擬卡帶擁有額外晶元的遊戲的呢？

類似的街機。模擬器又是怎麼模擬定製的街機的呢

當然是也得對卡帶特徵也進行模擬啦。

早期的遊戲機，像fc與gb這類，基本上cpu與卡帶就只是一個介面，cpu在這個介面上設置請求地址和讀寫類型，然後就從這個介面讀取數據或者寫入數據，fc的cpu實際上並不知道卡帶在這個過程中用了什麼花招糊弄它。

如果你的模擬器想不實現卡帶模擬，其實也並非不可，只把卡帶介面照原樣實現，其他按fc實際進行模擬，就可以說一個fc模擬器完成了，然而這種模擬器只能用用24k或者40k的rom，想要高級功能你還得想辦法讓這個模擬器與真實的卡帶進行通信…

所以呢，為了支持更多的fc遊戲模擬，對卡帶特徵的模擬是必不可少的，卡帶特徵表示卡帶對引腳的輸入輸出的行為反應。別說特殊晶元，最基礎的卡帶行為都沒有模擬的話，遊戲都跑不起來。

先拿最基礎的讀取程序數據來說，遊戲本體的最大定址範圍就只有32KB，那麼超過這個範圍的數據和程序怎麼辦？實際上，遊戲機也不會同時讀取整個32KB的數據，所以程序通過操縱卡帶控制器，將一部分內存範圍映射到當前所需的數據部分，來實現超過32KB位置數據的讀取，卡帶的操縱本身以及相關的行為反應不模擬，遊戲開機就要翻車。

fc的機內顯存很小，需要靠卡帶上的外掛顯存來提供和提升畫面，不同的卡帶有不同的擴展方式，簡單的遊戲就直接用一份rom作為顯存，反正開機後引用到的元素能全部被fc讀取到，直接映射就完事。複雜但靜態的遊戲就可能會用可切換的rom，不同場景提供不同的圖像元素，這樣顯示日英文rpg就沒啥大問題了，那麼中文怎麼辦？外星和先鋒這些做漢化的公司就得對卡帶特性進行再次擴充，如添加用於動態裝入漢字的顯示用ram。另外，基於fc的顯存外掛特性，理論上fc也可以通過不同分時映射到不同顯存來顯著提高畫面效果，最明顯的運用就在霸王的大陸，遊戲分了四層來展現複雜的全國地圖。極端條件下，fc分時映射不同顯存的方式將使fc退化成單純的顯示設備，如gb的開發機。顯存的擴充方式如何，自然也是模擬所要完成的內容之一，否則遊戲就只能全程顯示開機時固定映射到顯存的幾個圖塊。

除此之外，卡帶上的奇葩玩意還有不少，如fc上的音樂引腳和中斷引腳，這些東西的輸入完全是卡帶上的電路結構和相關晶元決定，尤其中斷而且事關遊戲執行，不可不模擬。

具體到fc模擬器上，實際上fc現在的模擬大頭就在於卡帶特徵的模擬，由於fc前期卡帶結構簡單，後期過於依賴卡帶機能，加上非授權卡帶種類泛濫，導致各種各樣不同定義的數據切換方式以及效果、顯存映射方式、中斷方式等，fc的rom原始數據也沒有任何卡帶信息的登記，現在常用的rom會加上民間制定的ines文件頭，這基本上是一種用編號簡單表示卡帶類型的方式，然而由於編號分配的不規範，編號所代表的類型早就混亂不堪，模擬器往往只能將文件頭信息作為參考，還需自建資料庫用於確認rom的實際卡帶類型，維護這樣的東西對於fc模擬器開發者來說還是很吃力的。

這種混亂場面主要還是在fc模擬上，gb官方標準的卡帶特徵非常強勢，加上gb內部rom數據就帶有卡帶硬體信息，卡帶上沒有顯存映射和中斷引腳且官方沒有做過音樂引腳，這對模擬提供極大的便利，只要模擬了幾種常見的官方卡帶類型就能保證近乎99%的遊戲通吃。當然如果要gb模擬器實現所有未授權卡模擬，大概也會是一番不小的混亂，不過gb模擬器一般都是理直氣壯地按rom提供的卡帶硬體信息直接進行模擬，並不怎麼考慮未授權卡帶。

總而言之，對卡帶本身的模擬本就是模擬器工作中的重要部分，各路模擬器少則只完成官方定義過的卡帶類型，多則會對五花八門的授權或未授權卡帶類型一個個做出適配。

另一：有關前文提到的外星對卡帶的再次擴充，某些人見到外星漢化就只會一陣無腦瞎噴，完全不顧外星為漢化所構建的卡帶特性幾乎是現在新的fc漢化所需採用的事實基準，甚至搞出拿「外星漢化版」和「從外星漢化版衍生的漢化版」作為對比的可笑行為。

另二：前文提到ines文件頭是民間附加信息而非rom數據，有趣的是任天堂現在官方模擬rom所帶文件頭採用ines變體而不是自創新文件頭，民間標準倒逼官方也是搞笑。

另三：我個人是認為，rom數據並不只是卡帶的全部，卡帶上的晶元以及相關連接方式等（也就是本文討論的「卡帶特徵」）本身也是卡帶信息的重要部分，只是目前這一些信息除了讓模擬器自己準備之外，並沒有什麼好辦法讓rom包攜帶，總不能隨rom附帶一份vhdl給模擬器讀取吧…

雖然可能聽起來很荒唐，但是模擬器只要能運行遊戲就行了，不一定要還原硬體的功能。

比如，假如某個遊戲卡上的數據是壓縮的，運行的時候需要通過特殊晶元解壓，你覺得模擬圈的開發者會怎麼做呢？他才不會去做那個解壓晶元的功能呢，他會直接導出壓縮數據自己做解壓，你下載的ROM文件是無壓縮的，遊戲機上的這部分硬體整個被跳過了。

這也是為什麼初版模擬器兼容性都很差，越是後期，越是充分發揮硬體潛力的遊戲，越是不兼容，因為很多部分根本就沒做，或者功能似是而非。

FC上的大部分附加晶元功能都不複雜，往往是內存控制器，或者實現某組特定的圖形處理，MAPPER就是把相應的功能加到模擬器上。

但是現在比較主流的模擬器，都很注意還原硬體功能，不僅會完全還原每條指令的周期，而且會把晶元的缺陷一一做出來。

有興趣可以看這個

韋易笑：遊戲機模擬器的具體原理是什麼？