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La carrera de los bits y los megahercios, segunda parte

12 / 0 Artículo por el 24/07/2006, 14:30

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Videoconsolas y PC



Las consolas clásicas en un vistazo



Las primeras videoconsolas de cierta potencia, capaces de mostrar un plano de scroll y sprites con un mínimo de detalle, como la NES o la Master System, eran en su esencia muy parecidas a los ordenadores de la época, como el Spectrum, Amstrad o Commodore, y estaban constituidas principalmente por:


  • Una CPU de modesta potencia (hoy día, de ínfima potencia, desde luego)

  • Una pequeña cantidad de memoria RAM, de la cual parte estaba dedicada a tareas gráficas y parte estaba dedicada a propósitos generales

  • Uno o varios coprocesadores diseñados para realizar tareas relativas al juego (vídeo y audio, generalmente). Sin esta ayuda, la CPU hubiera sido incapaz de manejar los juegos que lo hacían estas consolas. Tendrían que haber sido más sencillos, como los de Atari o Amstrad. Pero hasta la fecha los videojuegos han tendido al perfeccionamiento, y éste fue un paso importante.





La carrera de los bits y los megahercios


Una Master System, por ejemplo, sin coprocesadores tendría una potencia equivalente a un Spectrum+, y no creo que pudiera mover juegos mejores que los que salieron para el Speccy (nombre cariñoso del popular ordenador de Sinclair). La única ventaja sería que no tendría tiempos de carga, al usar cartucho en vez de cinta, y que podría manejar juegos más grandes, porque la Master System usaba mapeadores para generar la ilusión de que la memoria era más grande de lo que era.

(Si el término mapeador no te es familiar, tal vez quieras echarle un vistazo a mis tutoriales en Consolas para siempre, apartado de documentación, “Lo + básico de NES”, “Lo + básico de Master System”).

Echemos un breve vistazo por encima a la NES y la Master System. Valores aproximados, no es mi intención dar una especificación exhaustiva:
















 NESMaster SystemPC modesto de la época (1990)
CPU6502
8 bits
1.7MHz		Z80
8 bits
3.5MHz		386
32 bits
25MHz
RAM principal2Kb8Kb4Mb
RAM de vídeo2Kb16Kb512Kb
Procesador de vídeoPPU
Chip diseñado en exclusiva		VDP
Chip diseñado en exclusiva		VGA (con suerte)
Procesador de audioNo disponible*Integrado en el VDP-
Tamaño máximo de memoria manejable64Kb64Kb4Gb**
Tamaño máximo de un juego1Mb512KbEn principio, mucho :-)***
Otros---


* La CPU se encargaba de esta tarea, para lo que se modificó la CPU 6502 original.


** Máxima cantidad de memoria RAM que puede usar (sin contar memoria virtual).


*** Limitado por el tamaño máximo de memoria virtual, que es un Terabyte. Lógicamente, la verdadera limitación era el tamaño del disco duro y la memoria RAM instalada. En aquella época los discos duros rondarían los 100 ó 200Mb, y sobra decir que ningún juego de entonces ocupaba esa monstruosidad.



De momento vemos que nuestras 8 bits en poco o nada se pueden comparar a un PC actual, cuya CPU ronda los 2GHz, y tiene una memoria RAM de al menos 512Mb. Supongo que esto se veía venir (espero). Más interesante es saber que eran máquinas mucho menos potentes que un PC de la época, en cuanto a los números al menos. Pero ya sabemos que el término potencia depende mucho de a qué nos refiramos, y de cómo la manejemos. De momento diré que eran arquitecturas muy distintas, orientadas a tareas muy diferentes.

Las consolas de 16 bits: el auge de las 2D



Las consolas de 16 bits, Mega Drive y Super Nintendo, pueden verse como una evolución de la arquitectura de sus predecesoras más que como una revolución. No constituyen en sí un cambio radical de concepto, sino que amplían el esquema de las 8 bits con más potencia. Con ellas llegamos a la época dorada de los juegos en 2D.
















 SNESMega DrivePC modesto de la época (1993)
CPU65816
16 bits
3.5MHz		Motorola 68000
16 bits
7.5MHz		486DX2
32 bits
50MHz
RAM principal128Kb64Kb8Mb
RAM de vídeo64Kb64Kb1Mb
Procesador de vídeo2 PPU*
Chips diseñados en exclusiva		VDP**
Chip diseñado en exclusiva		VGA o SVGA
Procesador de audioDos chips de Sony, con capacidad de sonido digitalUn chip de Yamaha
Otro chip integrado en el VDP***		Sound Blaster 16
Tamaño máximo de memoria manejable16Mb16Mb4Gb
Tamaño máximo de un juego4Mb4Mb-
Otros-Coprocesador Z80 a 3.5MHz-


* Se llaman igual que el de la NES, pero no tienen nada que ver. PPU significa chip de imagen (Picture Processor Unit), y así es como lo llamó Nintendo. En la SNES son mucho más potentes.


** Igual, es una versión mejorada y ampliada del VDP de la Master System. VDP es el nombre que eligió SEGA para el chip gráfico y significa Video Display Processor.


*** El que está integrado da la funcionalidad de sonido que tenía ya la Master System. El Yamaha es el que expande la potencia sonora de la Mega Drive.



De acuerdo; como se puede ver y ya adelanté, todavía no hay por dónde coger al PC. En los años que pasaron entre las 8 y las 16 bits, los ordenadores personales evolucionaron bastante. Pero es precisamente ahora cuando llegamos al punto interesante de este articulo.

Llegan las 3D: entendiendo el cambio que ello supone



A partir de ahora me referiré a las videoconsolas de 32 bits en adelante, es decir, las de la era 3D.

Aplicaciones estáticas y aplicaciones multimedia.



En primer lugar, un videojuego no es más que un programa. Software. Muy similar al resto de programas que usas en tu ordenador, pero concebido para entretener. No obstante, hay diferencias entre un programa estático típico, como tu procesador de textos o tu navegador, y una aplicación multimedia o dinámica, como los videojuegos. Y estas diferencias son cruciales para entender el rendimiento y la potencia de una videoconsola y un ordenador frente al juego.

Primera diferencia: operaciones en coma flotante



La mayoría de los programas estáticos realizan casi todas sus operaciones con números enteros (positivos y negativos, sin decimales). Por ejemplo, 5, 2, -3, 37, etc.

En cambio, las aplicaciones dinámicas hacen un uso más o menos intensivo de operaciones en coma flotante (números positivos y negativos, con un número variable de decimales). Como mínimo habrás oído hablar de este tipo de operaciones. Para quien no sepa a qué me refiero, daré unos ejemplos.








Notación científica2x103-5x1063,5x10-43,38x10-1
Representación estándar2000-50000000,00350,338


Los números en notación científica se forman por un número que multiplica a una base elevada a un exponente. Por ejemplo:



  • El primer número de la tabla es un 2, por base 10 elevada a 3. Significa es que al 2 hay que multiplicarlo 3 veces por 10.

  • El segundo número es un -5 por base 10 elevada a 6. Al -5 hay que multiplicarlo 6 veces por 10.

  • El tercer número, como tiene exponente negativo, hay que dividirlo 4 veces por 10.

  • El cuarto número te lo dejo a ti



Básicamente, se trata de escribir el número y correr la coma hacia la derecha tantas veces como indique el exponente del 10, si éste es positivo (añadiendo ceros si es necesario), o hacia la izquierda, si dicho exponente es negativo.

Un número en notación científica que se almacena en binario en un computador siguiendo una serie de normas, forma un número en coma flotante. Las operaciones en coma flotante son más lentas y requieren un hardware más complejo que las operaciones con enteros. ¿La ventaja? A veces son imprescindibles.

Hay aplicaciones que necesitan manejar un número variable de decimales, cosa muy útil e interesante por ejemplo para cálculos matemáticos o físicos que hay tanto en programas científicos como de simulación. También las aplicaciones de compresión de vídeo o audio, y por supuesto los videojuegos en 3D, hacen un uso intensivo de operaciones en coma flotante.

Fichas:

Comentarios (12)

  1. neth 24/07/2006, a las 13:21
    neth, Usuario  
    Pues mucho más denso y técnico, pero  tan ilustrativo como la primera engtrega. Lectura obligada, enhorabuena.
  2. jakcore 24/07/2006, a las 14:28
    JakCore, Usuario  
    Creo que es imposible explicar este tema de manera más sencilla. Por cierto deberías poner un link al final del articulo enlazando con la primera parte. 
  3. patroclus 24/07/2006, a las 16:27
    patroclus, Usuario  
    En efecto, es mucho mas duro, pero como dice JakCore, es complicado exponerlo de forma mas asequible. No son cosas faciles. Pero cuando se sabe esto, comprender algo mas complejo es mas facil. Los articulos que estan por llegar seran mas digeribles ;) 
  4. ikael 24/07/2006, a las 21:06
    Ikael, Usuario  
    Muy currado. El tema que trata es bien complejo, no muy apto para las masas, pero aún así lo has hecho bastante comprensible (en especial gracias a la metáfora de los camiones ;-)).
  5. tito_almo 25/07/2006, a las 14:22
    Tito Almo, Usuario  
    Muy didáctico, con cosas así hasta los patanes podemos entender estos asuntos.
    Habría estado bien una comparaiva PS2/GC/XBox, pero vamos, que es un trabajo impecable
  6. patroclus 25/07/2006, a las 14:30
    patroclus, Usuario  
    Almorrano, el proximo artículo sera una comparativa PS2/PC, para ilustrar todo lo que acabo de explicar, pero tocare un poco la comparativa GC/Xbox/PS2 que tanta polemica ha dado ;-) 
  7. tito_almo 25/07/2006, a las 15:49
    Tito Almo, Usuario  
    Ah, sí otra cosa más, hay que tener en cuenta la resolución, porque no es lo mismo la resolución que manejaba una Megadrive o SNES que la de un PC de la época, ese también es un factor y de los gordos pero que tal vez no pegase en esta entrega, que se centraba más en el manejo de información

    David, no lo tomes como crítica impertinente, al contrario, si se me van ocurriendo cosas es porque le sigo dando vueltas al artículo. ;)
  8. spacedevil 28/07/2006, a las 12:21
    SpaceDevil, Usuario  
    Muy bueno el artículo. Sin embargo, me he quedado con una duda, cuando compara las consolas de 8 bits con los ordenadores de la época, dice que sin los coprocesadores, éstas serían igual de poco potentes que, por ejemplo, un Spectrum. Sin embargo, el ordenador MSX, y sobre todo, el MSX 2, tenían prácticamente la misma potencia que la NES o la Master System (recuerdo que el juego Rastan Saga era igual en estos dos últimos), ¿esto se debe a que los MSX tenían coprocesadores también, o que estos últimos iban integrados en los juegos de cartucho donde se alcanzaban esas altas prestaciones?. Lo digo, por que a priori, tanto el Spectrum como el MSX compartían el mismo procesador, el Z80.
    Gracias por todo. Me gusta mucho su página, aunque a veces pecan un poco de excesivamente nintenderos!!!, jejeje. Un saludo a todos.
     
  9. tolrak 28/07/2006, a las 14:31
    Tolrak, Usuario  
    Salacious Crumb, me alegro por tu pregunta, es muy buena. Te explico. En efecto, el MSX2 es una version mejorada del MSX1. Salio en 1985, poco antes que la NES (creo). El MSX 2 tenia mucha más memoria que el MSX1. Su BIOS era mas grande, su version de BASIC mejorada, y pasaba de tener unos 64Kb de RAM (maxima), a tener 128Kb.Como su CPU es la Z80, como mencionas, su potencia podría ser comparable a la de un Spectrum 2. Pero, en efecto, el MSX2 tenia un coprocesador gráfico, de la misma familia que el de la Master System, pero mejorado. En resumen los chips graficos de la Master Syste, y GameGear son una modificacion del TMS9918. Este chip era en origen poco potente, pero en las consolas de SEGA se le añadieron nuevas funcionalidades, mejorandolo bastante. El MSX1 tambien usa un chip basado en el TMS9918 (aunque a no se si mejorado o no)No obstante, el MSX2 usa el sucesor del TMS, el V9938, tambien de Yamaha. Este chip representa una mejora muy considerable. Añade modos de video nuevos, algunos muy potentes, mas colores por sprites, una paleta mas flexible, etc... Ademas, pasa de 16Kb de video a unos impresionantes 128Kb, que lo pone mas a la altura del chip de Megadrive que de Master System. Aunque desconozco si el MSX2 realmente podria igualar a una Megadrive, tecnicamente es muy similar, aunque sigue manteniendo una CPU de 8 bits muy inferior al 68000 de 16 bits de la Megadrive. Asi que supongo que este hecho colocará al MSX2 por debajo de las consolas de 16 bits.  Los MSX2 y Turbo mejoraron aun mas si chip grafico.  Asi que en resumen... si, tienen coprocesadores :-)
  10. patroclus 28/07/2006, a las 14:34
    patroclus, Usuario  
    UPPS!! Perdon. El post anterior es mio, solo que estaba trabajando en el ordenador de Tolrak, en el juego del que Ikael hablo en el blog hace poco.  ;-)
  11. spacedevil 31/07/2006, a las 12:09
    SpaceDevil, Usuario  
    Muchas gracias por responder. En efecto, sospechaba que debían tenerlos, por que las diferencias gráficas entre los MSX y los otros ordenadores de su generación, eran abismales en según qué juegos.

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