허드슨 HuC6280
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1. 개요
HuC6280은 WDC 65C02 코어를 기반으로 하는 프로세서로, 인터럽트 제어기, 메모리 관리 장치, 타이머, 8비트 병렬 I/O 포트, 프로그래밍 가능한 사운드 제너레이터(PSG) 등을 내장하고 있다. 1.79 MHz와 7.16 MHz의 두 가지 속도로 작동하며, 64KB의 논리 어드레스 영역과 2MB의 물리 어드레스 영역을 가지고 있다. PSG는 6채널 사운드를 제공하며, 웨이브 테이블 합성, 주파수 변조, 백색 잡음 생성이 가능하다. HuC6280A는 PC 엔진 코어그래픽스 및 슈퍼그래픽스에 사용되었으며, 오디오 문제를 개선했다. HuC6201, HuC6202, HuC6230, HuC6260, HuC6261, HuC6270, HuC6271, HuC6272, HuC6273, HuC6280은 HuC62 시스템 칩셋에 포함된다.
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| 허드슨 HuC6280 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 설계 회사 | 허드슨 소프트 |
| 제조사 | 허드슨 소프트 |
| 아키텍처 | MOS 6502 |
| 기술 사양 | |
| 작동 속도 | 1.79 MHz ~ 7.16 MHz |
| 이전 모델 | WDC 65C02 |
2. 특징
HuC6280은 65C02 코어를 기반으로 하며, 여기에 몇 가지 명령어가 추가되었다. 또한 인터럽트 제어기, 메모리 관리 장치(MMU), 타이머, 8비트 병렬 I/O 포트, 프로그래밍 가능한 사운드 제너레이터(PSG)와 같은 여러 주변 기능이 내장되어 있다. 프로세서는 1.79 MHz(정확히 1.7897725 MHz)와 7.16 MHz(정확히 7.15909 MHz)의 두 가지 속도로 작동한다.
HuC6280은 64KB의 논리 주소 공간과 2MB의 물리 주소 공간을 가진다. 내장된 메모리 관리 장치(MMU)를 사용하여 메모리 공간을 8KB 크기의 세그먼트(뱅크) 단위로 나누어 관리한다.
약간 수정된 HuC6280A 버전이 출시되어 PC 엔진 코어그래픽스 및 슈퍼그래픽스에 사용되었다. 이 개정판은 해당 시스템에서 발생했던 몇 가지 사소한 오디오 문제를 해결한 것으로 알려져 있다.
3. 메모리 매핑
64KB의 논리 주소 공간은 다음과 같이 8개의 8KB 페이지로 구분된다.페이지 논리 주소 범위 페이지 0 $0000 - $1FFF 페이지 1 $2000 - $3FFF 페이지 2 $4000 - $5FFF 페이지 3 $6000 - $7FFF 페이지 4 $8000 - $9FFF 페이지 5 $A000 - $BFFF 페이지 6 $C000 - $DFFF 페이지 7 $E000 - $FFFF
각 논리적 8KB 세그먼트는 8비트 레지스터인 MPR(Memory Page Register) 0부터 7까지(MPR0-7)과 연결된다. 이 MPR 레지스터에는 2MB 물리 메모리 공간을 256개의 8KB 세그먼트로 나누었을 때, 해당 논리 세그먼트에 매핑될 물리 세그먼트 주소의 상위 8비트 값이 저장된다. 즉, MPR 레지스터 설정을 통해 64KB의 논리 주소 공간을 2MB 물리 주소 공간 내에서 원하는 위치에 겹치거나, 연속적으로, 또는 분산하여 배치할 수 있다.
MPR 레지스터에 접근하기 위한 두 가지 전용 명령어가 존재한다.
4. PSG
PSG 스타일의 웨이브 테이블 합성 방식으로, 기능이 다른 2쌍으로 구성된 6개의 사운드 채널을 제공한다. 각 채널 쌍은 다음과 같은 기능을 수행한다.
- 웨이브폼 플레이: 가장 기본적인 기능으로, 32바이트, 5비트의 부호 없는 리니어 샘플 데이터를 선택된 주파수로 재생한다.
- 주파수 변조: 채널 0-1에서 사용 가능하며, 지정된 패턴에 따라 재생 주파수를 동적으로 조정할 수 있다. 이 기능을 사용하려면 채널 1은 음소거 상태여야 한다.
- 백색 잡음 생성: 채널 4-5에서 사용 가능하며, 의사 랜덤 구형파를 이용하여 폭발음이나 타악기 소리와 같은 효과음을 만드는 데 사용된다.
또한, 각 채널은 개별적으로 Direct D/A 모드로 전환될 수 있다. 이 모드에서는 프로그래머가 데이터를 사운드 믹서로 직접 전송하여 음성과 같이 더 복잡한 사운드 패턴을 생성할 수 있다. 하지만 이 방식은 더 많은 프로그래밍 기술과 CPU 자원을 필요로 한다.
5. HuC62 시스템 칩셋 목록
- HuC6201: 샤프에서 제작한 외부 메모리 제어 칩.
- HuC6202: VPC (Video Priority Controller). 두 개의 VDC 출력을 합성하는 기능을 가짐.
- HuC6230: 음원 칩. HuC6280의 PSG 기능에 ADPCM 기능을 추가함.
- HuC6260: VCE (Video Color Encoder). VDC의 데이터를 받아 아날로그 RGB 및 영상 신호를 생성함.
- HuC6261: 비디오 관리 기능을 가진 칩. HuC6260의 차세대 칩.
- HuC6270: VDC (Video Display Controller). 스프라이트와 배경 화면을 합성하여 비디오 데이터를 출력함.
- HuC6271: Motion JPEG 디코더.
- HuC6272: 메모리 컨트롤러.
- HuC6273: 3D 그래픽 표시용 칩. PC-FXGA에 사용됨.
- HuC6280: 65C02 기반의 커스텀 CPU 코어와 PSG 음원을 통합한 메인 프로세서.
5. 1. HuC6201
샤프에서 제작한 외부 메모리 제어 칩으로, 텐노 코에 2 등에 탑재되었다.5. 2. HuC6202
HuC6202는 VPC(Video Priority Controller) 칩이다. PC 엔진 슈퍼 그래픽스에 탑재되었으며, 두 개의 VDC(Video Display Controller)에서 전송된 비디오 데이터 신호를 합성하여 VCE(Video Color Encoder)로 출력하는 역할을 한다. 또한 CPU의 ST0, ST1, ST2 명령 실행 시, 어느 VDC로 데이터를 보낼지 설정하는 기능도 가지고 있다.
5. 3. HuC6230
음원 칩으로, HuC6280의 PSG부에 ADPCM을 추가한 것이다. --5. 4. HuC6260
HuC6260은 VCE(Video Color Encoder) 칩이다. VDC(Video Display Controller)의 비디오 데이터 출력 포트에서 출력된 데이터를 기반으로, VCE 내의 컬러 팔레트와 비교하여 D/A 변환을 수행한다. 이를 통해 아날로그 RGB 신호 및 영상 색 신호를 출력하는 역할을 담당한다. 또한, VDC와 VPC(Video Priority Controller)에 도트 클럭 신호, 수평 동기 신호, 수직 동기 신호를 공급하기도 한다.
| 특징 | 내용 |
|---|---|
| 동기 신호 발생 회로 | 내장 |
| 발색 능력 | RGB 8단계, 총 512색 |
| RGB 컬러 대역 | 7MHz |
| 컬러 팔레트 접근 | 데이터 버스에서 READ/WRITE 가능 |
| 제조 공정 | CMOS |
| 전원 전압 | +5V |
| 패키지 | 80핀 QFP |
5. 5. HuC6261
비디오 관리 기능을 가지며, HuC6260의 차세대 칩에 해당한다.5. 6. HuC6270
HuC6270은 VDC(Video Display Controller) 칩이다. VCE(Video Color Encoder)로부터 받는 도트 클럭 신호에 동기화하여 스프라이트와 배경(Background) 화면을 겹쳐 합성하고, 그 결과를 9비트의 디지털 비디오 데이터 형태로 출력하는 역할을 한다. VDC가 출력하는 비디오 데이터는 팔레트 정보, 컬러 인덱스 정보, 스프라이트 및 배경 정보로 구성되며, 이 데이터 자체는 직접적인 색상 정보를 의미하지는 않는다.
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 동기 신호 | 외부 동기 가능한 동기 신호 발생 회로 내장 (PC 엔진에서는 외부 동기 사용) |
| 배경 화면 | 패턴 크기 8×8 도트, 256색 중 16색 지정 가능 |
| 스프라이트 | 크기 16×16 도트, 256색 중 16색 지정 가능 |
| 출력 신호 | 9비트 병렬 디지털 컬러 영상 신호 (TTL 호환) |
| DMA 기능 | CPU-VRAM 간, VRAM-VRAM 간, SATB(Sprite Attribute Table Buffer)-VRAM 간 전송 지원 |
| CPU 인터페이스 | 2비트 어드레스 버스, 16비트 데이터 버스 |
| VRAM 인터페이스 | 16비트 어드레스 버스, 16비트 데이터 버스 |
| 기타 기능 | VRAM 제어 기능 내장 |
| 제조 공정 | CMOS |
| 전원 전압 | +5V |
| 패키지 | 80핀 QFP |
5. 7. HuC6271
Motion JPEG 디코더 기능을 수행하는 칩이다.5. 8. HuC6272
메모리 컨트롤러이다.5. 9. HuC6273
3D 표시용 칩으로, PC-FXGA에 탑재되었다. 쿠보타 콤프스와 공동으로 개발하였다.5. 10. HuC6280
HuC6280은 허드슨에서 개발한 8비트 CPU로, 65C02 코어를 기반으로 한다. 이 칩에는 몇 가지 독자적인 명령어가 추가되었으며, 인터럽트 제어기, 메모리 관리 장치(MMU), 타이머, 8비트 병렬 입출력(I/O) 포트, 프로그래밍 가능한 사운드 제너레이터(PSG)와 같은 여러 주변 장치 기능이 통합되어 있다. 프로세서는 1.7897725MHz와 7.15909MHz의 두 가지 클럭 속도로 작동한다.
약간 수정된 버전인 '''HuC6280A'''는 PC 엔진 코어그래픽스 및 PC 엔진 슈퍼그래픽스에 탑재되었으며, 이 시스템들에서 발생했던 사소한 오디오 관련 문제를 개선한 것으로 알려져 있다.
=== 메모리 관리 ===
HuC6280은 64KB의 논리 주소 공간과 2MB의 물리 주소 공간을 관리할 수 있다. 내장된 메모리 관리 장치(MMU)는 전체 메모리를 8KB 크기의 세그먼트(뱅크) 단위로 나누어 접근한다. 논리 주소 공간은 다음과 같이 8개의 페이지로 구분된다.
| 페이지 | 주소 범위 |
|---|---|
| 페이지 0 | $0000-$1FFF |
| 페이지 1 | $2000-$3FFF |
| 페이지 2 | $4000-$5FFF |
| 페이지 3 | $6000-$7FFF |
| 페이지 4 | $8000-$9FFF |
| 페이지 5 | $A000-$BFFF |
| 페이지 6 | $C000-$DFFF |
| 페이지 7 | $E000-$FFFF |
각 논리적 8KB 세그먼트는 물리 메모리 내 256개의 8KB 세그먼트 중 하나와 연결될 수 있다. 이 매핑 정보는 8개의 8비트 레지스터(MPR0-7)를 통해 설정되며, 각 레지스터는 해당 논리 세그먼트에 대응하는 물리 메모리 8KB 세그먼트 주소의 상위 8비트를 저장한다. 이를 통해 64KB의 논리 주소 공간을 물리 주소 공간 내에서 필요에 따라 겹치거나, 연속적이거나, 분산된 형태로 유연하게 배치할 수 있다.
MPR 레지스터에 접근하기 위한 전용 명령어는 다음과 같다.
TAMi: 누산기(A)의 값을 MPR 레지스터 i (0-7)로 전송한다.TMAi: MPR 레지스터 i (0-7)의 값을 누산기(A)로 전송한다.
=== 사운드 (PSG) ===
HuC6280에 내장된 프로그래밍 가능한 사운드 제너레이터(PSG)는 웨이브 테이블 합성 방식으로 총 6개의 사운드 채널을 제공한다. 이 채널들은 기능에 따라 두 개씩 쌍으로 묶여 관리된다.
- 웨이브폼 플레이: 가장 기본적인 기능으로, 32바이트 길이의 5비트 부호 없는 선형 샘플 데이터를 특정 주파수로 반복 재생한다.
- 주파수 변조: 특정 패턴에 따라 재생 주파수를 동적으로 변경하여 더 복잡하고 다채로운 소리를 생성할 수 있다.
- 백색 잡음: 의사 난수적인 구형파를 생성하여 폭발음이나 타악기 소리와 같은 효과음을 구현하는 데 사용된다.
또한, 각 채널은 개별적으로 "직접 D/A(Direct D/A)" 모드로 전환될 수 있다. 이 모드에서는 프로그래머가 오디오 데이터를 사운드 믹서로 직접 전송하여 음성 샘플과 같이 복잡한 사운드 패턴을 생성할 수 있다. 다만, 이 방식은 더 많은 프로그래밍 노력과 CPU 자원을 소모한다.
=== 세부 사양 ===
- CPU 부
- 65C02 코어 기반, 허드슨의 독자적인 명령어 변경 및 확장 적용 (예: ADC 명령어에 BCD 기능 추가, HuC6270 VDC로 데이터 저장을 위한 명령어 변경 등).
- 음원 부 (PSG)
- 파형 메모리 방식 (웨이브 테이블 합성).
- 총 6채널 (멜로디 6채널 또는 멜로디 4채널 + 노이즈 2채널 구성 가능).
- 채널별 음량 설정: 5비트 대수 변환 방식.
- 메인 음량 제어 레지스터 내장.
- 파형 메모리: 1주기당 32 어드레스(샘플).
- LFO(Low Frequency Oscillator) 기능 내장.
- 기타
- 제조 공정: CMOS.
- 동작 전압: +5V.
- 패키지: 80핀 QFP (Quad Flat Package).
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