Introdução
Neste episódio vamos aprender a diferença entre os modos de endereçamento LoRom e HiRom do Snes.
Quase todos os jogos de Snes possuem esses dois tipos de endereçamento. Alguns poucos usam outros formatos como o ExLoRom e ExHiRom, mas isso ficará para um outro episódio.
Vários Rpgs clássicos usam o formato HiRom, como Final Fantasy 6 , Chrono Trigger e Secret of Mana 2, porém tem vários (a grande maioria talvez) que usam o formato LoRom. O formato LoRom é mais comum de aparecer, principalmente nos jogos mais no início da vida do console.
Esses tipos de endereçamento são importantes de entender pois ajudam a entender melhor como as memórias são mapeadas e detalhes bem legais de como os hardwares funcionam.
LoRom e HiRom
Quase todos os jogos de Snes entram na categoria LoRom e HiRom. Alguns jogos com mais de 4MB tem mapeamentos com outros nomes.
Veremos que o pino A15 do barramento de endereços é peça fundamental para entendermos o funcionamento desses dois tipos de endereçamento.
Do que se trata o endereçamento LoRom e HiRom?
Esses dois tipos de cartuchos tem a ver com o modo como os dados do jogo são mapeados na memória do Snes, mais especificamente onde iremos colocar a Rom no mapa de memória. Esses dois modos foram definidos na documentação oficial do console, porém poderíamos criar um jogo e fazer um mapeamento diferente desses dois formatos oficiais.
A diferença básica então está ligada à região do mapa de memória onde iremos mapear o nosso jogo (a Rom). Na figura abaixo podemos ver o mapa de memória do Snes, que já estudamos em episódios anteriores.
Vemos então que podemos colocar o jogo em qualquer região em vermelho no mapa de memória acima.
O detalhe importante é que temos bancos de memória que possuem os 64KB de memória disponíveis para o jogo, e outros que possuem apenas 32KB.
No episódio que aprendemos sobre o mapa de memória do Snes, chamamos esses bancos que possuem os 64KB para dados do jogo de bancos de Rom e os bancos que possuem apenas 32KB para dados do jogo de bancos de sistema, pois os primeiros 32KB são usados para mapear regiões do sistema do Snes.
LoRom e HiRom
Esses tipos de mapeamento de memória tem a ver com a região em que colocaremos a Rom do jogo.
Então quando formos criar um jogo pro Snes temos que decidir em qual desses dois tipos de bancos vamos colocar o jogo, e isso tem um impacto direto na forma como o jogo é desenvolvido e principalmente no hardware do cartucho, pois vários detalhes mudam dependendo da escolha que fizermos.
No final então um jogo é LoRom quando mapeamos um jogo nos bancos de sistema ou usamos apenas os 32KB superiores dos bancos de Rom, e é HiRom quando mapeamos o jogo nos bancos de Rom, usando todos os 64KB de cada banco. A figura abaixo mostra as regiões de memória que são usadas para cada tipo de endereçamento.
Então se mapearmos o jogo na região 00-3f:8000-ffff, então o jogo é LoRom. Se mapearmos o jogo na região c0-ff:0000-ffff, então o jogo é HiRom.
Os jogos LoRom podem também ser mapeados na região 80-bf:8000-ffff, mas é menos comum. Os jogos HiRom podem ser mapeados na região 40-7d:0000-ffff, mas também é menos comum. Lembrando que os bancos 7e e 7f são reservados para a memória Ram do Snes.
Além dessas questões relativas à Rom, que é o principal, a Nintendo também especifica nesses dois modos outras coisas, como por exemplo a localização da memória de Save (Sram), que é diferente para cada tipo de endereçamento. Falaremos sobre isso mais adiante. O principal é a questão da Rom.
4 regiões para os jogos
Temos então que temos basicamente 4 regiões principais onde podemos colocar os jogos. A tabela abaixo mostra essas regiões, juntamente com o tamanho da região e o tipo de endereçamento que é usado para cada região.
3.9MB
A região 40-7d:0000-ffff possue um pouco menos de 4MB pois os bancos 7e e 7f são os bancos da memória Ram.
A soma total dessas regiões é de cerca de 11.9MB, que é o tamanho máximo de uma Rom para o Snes sem utilizar um mapper, porém na prática o máximo que vemos é um máximo de 6MB entre os jogos oficiais.
Linearidade das Memórias
Agora vamos ver um conceito que é muito importante para entender os detalhes desses mapeamentos de memória.
A primeira coisa a se notar é bem simples. A memória Rom é um chip de memória independente, indicado na figura abaixo.
Se considerarmos o chip de forma isolada, e considerando como exemplo um chip de 4MB (o chip do Chrono Trigger por exemplo), então temos que os endereços dentro deste chip vão de 0x000000 até 0x3fffff, como mostra a figura abaixo.
Cada endereço aponta para um byte de dados. O endereço 0x000000 aponta para o primeiro byte de dados, e o endereço 0x3fffff aponta para o último byte de dados.
A Cpu do Snes trabalha com bancos de memória, como já aprendemos em vários episódios no passado, porém o chip de memória, seja Rom ou Ram, não tem nada a ver com isso. Os chips tem uma quantidade de memória e quando o sistema precisa ler um dado da memória ele tem que colocar nos pinos de endereço do chip de memória o endereço que ele quer ler.
Já aprendemos sobre memórias no episódio 6 dessa série, e o conceito principal aqui é que o chip de memória pode estar mapeado em qualquer range de endereços da memória do Snes, e que o Snes não tem nada a ver com o endereçamento interno do chip de memória. Por exemplo, se a Rom estiver mapeada na região c0-ff:0000-ffff e a Cpu acessar o endereço 0xc01234, então o Snes vai colocar no endereço do chip de memória o endereço 0x01234, pois como dito anteriormente o chip de forma isolada tem endereços que vão de 0x000000 até 0x3fffff (neste exemplo de 4MB).
Chips de Memória
Os chips de memória são elementos independentes que guardam bytes. Cabe ao sistema (console + cartucho) ler o byte correto dependendo do endereço indicado pela Cpu.
Para o caso do mapeamento HiRom, a coisa é mais simples pois a Rom fica mapeada em bancos sequenciais onde os 64KB são inteiros para os dados da Rom, então não tem muito segredo como veremos a seguir. Já para o LoRom, a coisa é um pouco mais complicada, pois o chip da Rom fica mapeado em bancos de sistema, onde apenas os últimos 32KB são destinados para os dados da Rom. Isso faz com que os endereços da Rom no mapa de memória do Snes não sejam sequenciais, pois ficam intercalados com blocos de 32KB de memória de sistema.
Vamos começar explicando o HiRom que é o mais simples.
Hirom
Cartuchos HiRom são cartuchos que possuem jogos com tamanho no máximo 4MB e cujos dados da Rom estão mapeados na região 40-7d:0000-ffff ou c0-ff:0000-ffff. Ou seja, a Rom está mapeada no que chamamos de bancos de Rom, que são os bancos onde os 64KB são inteiros para os dados da Rom.
Abaixo temos uma imagem do cartucho do jogo Chrono Trigger que é um jogo HiRom.
Esse jogo é mapeado na região c0-ff:0000-ffff, e utiliza os 4MB disponíveis nesta região.
A maior parte dos jogos HiRom são mapeados na região c0-ff:0000-ffff, e com isso é comum esses jogos terem um limite de 4MB para o tamanho da Rom.
HiRom
Jogos HiRom tem no máximo 4MB e são mapeados na região 40-7d:0000-ffff ou em c0-ff:0000-ffff.
Alguns jogos como o Tales of Phantasia possuem 6MB de tamanho, então eles mapeiam parte do jogo na região 40-7d:0000-ffff, porém esse tipo de jogo não será abordado aqui neste episódio, pois isso é o que chamamaos de ExHiRom.
Como os 4MB do chip da Rom estão mapeados na região c0-ff:0000-ffff, os endereços podem ser convertidos diretamente para os endereços 0x000000 até 0x3fffff do chip da Rom, como mostra a figura abaixo.
Desta forma o endereços 0xc00000 equivale ao endereço 0x000000 do chip da Rom, e o endereço 0xc00001 equivale ao endereço 0x000001 do chip da Rom, e assim por diante, até o endereço 0xffffff que equivale ao endereço 0x3fffff do chip da Rom.
Então, mesmo a Cpu do Snes trabalhando com bancos de memória, como os bancos na região c0-ff:0000-ffff são inteiros pra os dados da Rom, os endereços acabam sendo sequenciais para o chip da Rom, então a conversão é simples.
Memória de Save em HiRom
Nos jogos que possuem memória de save (Sram), a Nintendo definiu para os jogos HiRom que a memória de save ficaria mapeada na região 20-3f:6000-7fff, conforme mostra a figura abaixo.
A região de 6000-7fff possui 8KB de tamanho, e a maioria dos jogos HiRom possuem 8KB de memória de save, então os jogos podem usar qualquer um dos bancos 20-3f pois o cartucho é roteado para que todos esses bancos fiquem com o mirror da região 6000-7fff em todos esses bancos (isso será explicado melhor nos próximos episódios).
Save em HiRom
Nos jogos HiRom, quando houver uma leitura ou escrita na região 20-3f:6000-7fff, isso é um acesso à memória Sram dentro do cartucho. O cartucho tem que saber reconhecer esses acessos para fazer a escrita e a leitura no chip de Sram.
Alguns jogos possuem menos de 8KB (ou 64Kb) de Sram, outros possuem mais, então cabe ao cartucho interpretar os pinos de endereço e de controle para saber qual o endereço da Sram que ele deve ler ou escrever.
Outras combinações de mapeamento em HiRom
Nas figuras acima vimos as regiões que são mapeadas para os jogos HiRom, mas existem outros mapeamentos que podem ser usados, como mostra a figura abaixo.
No geral os jogos HiRom ou usando os bancos c0-ff ou os bancos 40-7d, mas também é possível acessar os mirrors nos bancos 00-3f e 80-bf, porém isso é mais raro de ver.
O grande ponto aqui é que no mapeamento HiRom os possíveis acessos aos bancos 00-3f e 80-bf são feitos através de um mirror dos 32KB superiores dos bancos 40-7d e c0-ff e não um mapeamento de fato nestes bancos, o que demandaria um mapeamento mais complexo que não seria mais HiRom.
No final de tudo, o mapeamento Hirom é o mapeamento para jogos com no máximo 4MB de tamanho, e que utilizam os bancos c0-ff ou 40-7d e que conectam o pino A15 do chip da Rom no pino A15 do Snes. Isso será explicado melhor nos próximos episódios.
LoRom
Cartuchos LoRom são cartuchos que possuem jogos com tamanho no máximo 4MB e cujos dados da Rom estão mapeados na região 00-3f:8000-ffff ou 80-bf:8000-ffff. Ou seja, a Rom está mapeada no que chamamos de bancos de sistema, que são os bancos onde apenas os 32KB superiores são reservados para os dados da Rom. Também é possível usar as regiões 40-7d:8000-ffff ou c0-ff:8000-ffff, mas isso é mais raro de ver.
Abaixo temos uma imagem do cartucho do jogo Super Mario World que é um jogo LoRom.
Esse jogo é mapeado na região 00-3f:8000-ffff, e utiliza os 2MB disponíveis nesta região.
Aqui que começa a complicar, pois como os bancos 00-3f são bancos de sistemas, os dados da Rom ficam apenas nos últimos 32KB de cada banco. O primeiros 32KBs é a região do sistema, onde ficam localizados os registradores do sistema, parte da memória Ram, etc.
Com isso não temos um mapeamento direto entre o endereço do banco e o endereço do chip da Rom. Por exemplo, o endereço 0x000000 do banco 00 não é o mesmo endereço do chip da Rom, pois o endereço 0x000000 do banco 00 é a região de sistema, e o endereço 0x000000 do chip da Rom é o primeiro byte de dados da Rom.
O primeiro byte de dados da Rom fica no endereço 0x8000 do banco 00, e o segundo byte de dados da Rom fica no endereço 0x8001 do banco 00, e assim por diante, até o endereço 0xffff que é o último byte de dados da Rom do banco 00. Então os endereços 0x000000 até 0x007fff do chip da Rom estão mapeados nos endereços 0x8000 até 0xffff do banco 00.
O próximo byte do chip da Rom, que seria o endereço 0x008000, fica mapeado no endereço 0x8000 do banco 01, e assim por diante, até o endereço 0x00ffff que é o último byte de dados da Rom do banco 01. Então os endereços 0x008000 até 0x00ffff do chip da Rom estão mapeados nos endereços 0x8000 até 0xffff do banco 01.
O próximo byte do chip da Rom, que seria o endereço 0x010000, fica mapeado no endereço 0x8000 do banco 02, e assim por diante, até o endereço 0x017fff que é o último byte de dados da Rom do banco 02. Então os endereços 0x010000 até 0x017fff do chip da Rom estão mapeados nos endereços 0x8000 até 0xffff do banco 02.
O próximo byte do chip da Rom, que seria o endereço 0x018000, fica mapeado no endereço 0x8000 do banco 03, e assim por diante, até o endereço 0x01ffff que é o último byte de dados da Rom do banco 03. Então os endereços 0x018000 até 0x01ffff do chip da Rom estão mapeados nos endereços 0x8000 até 0xffff do banco 03.
Esta lógica se repete até que os endereços 0x1f8000 até 0x1fffff do chip da Rom estão mapeados nos endereços 0x8000 até 0xffff do banco 3f.
Abaixo temos uma imagem que mostra a relação entre os endereços do chip da Rom e os endereços dos bancos.
Pela imagem vemos que os endereços da Rom, que vão de 0x000000 até 0x1fffff, estão divididos em blocos de 32kb de forma alternada entre os bancos 00 até 3f. A imagem abaixo mostra uma tabela com a correspondência entre os endereços da Rom e os endereços dos bancos.
Memória de Save em LoRom
No mapeamento LoRom a memória de save fica mepeada nas regiões 70-7d:0000-ffff e f0-ff:0000-ffff, como mostra a figura abaixo.
Na região 70-7d:0000-ffff é possível colocar 448KB de Sram, e na região f0-ff:0000-ffff é possível colocar 512KB de Sram, totalizando 960KB de Sram. Porém a maioria dos jogos com save utiliza Sram de 8KB (64Kb), acessando apenas a região 70:0000-1fff. As outras regiões ficam como mirrors e também podem ser acessadas dependendo do jogo.
Outras combinações de mapeamento em LoRom
No mapeamento LoRom também é possível acessar a região 8000-ffff dos bancos de Rom, como mostra a figura abaixo.
Não é muito comum um jogo LoRom ter mais de 2MB de tamanho, mas alguns jogos, como o Treasure of Hunter G, tem 4MB de tamanho, e utiliza a região 80-ff:8000-ffff para mapear a Rom, o que dá 4MB de tamanho para a Rom.
No caso do LoRom não é possível acessar mirrors da Rom nas regiões 0000-7fff dos bancos de Rom, pois em LoRom o pino A15 do barramento de endereços não é conectado ao pino A15 do chip da Rom. (mais detalhes nos próximos episódios).