我暂时不直接讲FC具体开发过程，而是打算慢慢介绍FC系统的开发思路。
如果直接从具体代码开始，会让读者有“身在此山中，不识真面目”的感觉；当然也不能脱离代码，空谈架构，失去了本系列的意义。
希望这种介绍方式能让大家逐步理解早期游戏主机与现代PC系统的巨大差异，能够感受到在2021年研究FC的乐趣。
1、为游戏而生的硬件系统
FC红白机，从技术本质上看是一台简易单片机系统。
它具有一个核心CPU，以及较小的内存（内存可以集成在CPU内，也可以外置）。
在电路板上包含一些外围电路和芯片，外围芯片一般负责输入输出、声音播放、内存扩展等。
CPU和外围电路之间通过已经焊死的线路进行通信。只要写特定的汇编指令，就能和外围电路通信发送、接收数据。（读者不要怕，只要调用C函数就行）
整套系统中，没有操作系统，没有内存管理。只要一插电就会按预定方式运行。所有变量和内存一开始都要安排好内存位置。
CPU会忠实的一条一条执行程序指令，没有报错机制、没有异常处理，就和一台机械钟表一样严格运行。
如果代码写错，可能会黑屏、花屏、死循环等等。但从底层视角看来，一个游戏花屏了和正常运行也没什么区别，一样都是运行状态。
不用考虑程序如何停止，CPU会这样永远运行下去，直到断电。
按理来说，一台像这样主频仅有1.8Mhz，内存2KB的单片机，不可能实现《超级玛丽》、《魂斗罗》这样丰富多彩的实时游戏。
但FC就做到了，关键技术有两个，一是外围有专门的显示芯片（PPU，可以直接向电视机输出信号，含2KB显存）；二是软硬件紧密结合，做到没有“游戏引擎层”，争取不浪费任何一点性能。
FC的软硬件结合有多么紧密呢？就连“1.8Mhz”这个CPU频率都与FC的显示分辨率相关。频率差一点，连显示都会错乱。
比如，旧的彩色电视标准有两套：欧标PAL和美标NTSC，二者的显像管刷新频率不同。FC如何兼容两套标准呢？
答案是：不考虑兼容。生产两种不兼容的主机，负责显示的PPU型号不同，连CPU也略有区别。
美国NTSC制式 日本PAL制式
CPU 2A03 @ 1.79MHz 2A07 @ 1.66MHz
PPU 2C02 @ 5.37MHz 2C07 @ 5.32Mhz
电视信号频率决定了PPU频率设计，而CPU频率必须照顾PPU频率。三者就是这样的连带关系。
频率正确时，正好能保证PPU每刷新一行正好是CPU的一个周期。这样就不用添加额外的定时系统。
这种硬件更像是一套精密的机械结构，牵一发而动全身，几乎没有智能性。
CRT电视机内部。前面是屏幕，一个像素被电子束打到会发亮。后面是一个高速扫描的电子发射器。
在开发的过程中，虽然我们写的是C语言代码，但是大脑中还要记得有一个PPU正在与代码协同工作。理解这一点对理解时序问题比较重要。
2、1984年的游戏开发环境
其实FC硬件定稿时，包括开发团队本身在内，所有人对于FC游戏到底怎么写、硬件机能到底有多高、音频芯片怎么用、PPU怎么用，只有很粗浅的认识。
比如说，FC具有完善的“背景卷动”机制。但最早的《大金刚》、《大力水手》等游戏，大都采用固定版面。
FC早期任天堂自己推出了《马里奥》一代，是当年绝对的划时代大作，逼真的物理效果、背景卷动等FC功能基本都用到了，给后来者做出了示范。
我想说的是——你可以将FC看成一套简陋而没什么规矩的游戏引擎，很多高级功能的实现，依靠的是程序员的聪明才智，将简陋的硬件水平发挥到极致。
（比如《马里奥3代》中的大部分功能，在早期都是不可想象的高科技。举个例子，这游戏竟然可以同时上下左右背景卷轴？？！！硬件根本就没提供这个功能。）
但老任的技术不是那么容易学会的，当年可是基本软件极度缺乏、也没有互联网的年代，那时候的技术文档写得晦涩难懂，而且即便是烂文档都非常稀缺。不仅FC的开发机要花重金购买，买来还得自己死磕研究。那时候的开发环境之恐怖，连1970年代出生的开发者都很难想像。
就算南梦宫这样的名厂也得死磕技术文档，从《吃豆人》做起，慢慢积累慢慢研究。
不过，当年的开发者也有一点与现在不同——现代开发者属于纯软件开发者，对硬件知之甚少。而当年所有的程序员都略懂硬件，二进制、单片机、汇编对他们来说属于基础知识。
所以，对我们很难的地方对他们来说可能没那么难。
3、FC硬件架构
下图是我翻译的FC硬件架构图。来源：NES Hardware Explained
主要的芯片模块图中已经标的很清楚了。
值得说明的是，FC卡带在插上以后，其实已经成为了整个系统的一部分，所以原理上就不可能实现“热插拔”卡带，玩游戏过程中拔卡必然会死机；换卡之后必然要重启系统。
从原理上看，卡带并非软件，而是硬件的一部分。
后期游戏为了增强功能，还在卡带中添加了专用芯片、附加显存、附加存档区域等等，可以看成一个“子系统”。
本期先到这里，下一期我将介绍FC的游戏引擎主循环写法。