안녕하세요? 

두번째 글로 인사드립니다. 스팀잇에서 자주 다뤄지는 주제와는 많이 동떨어져 있지만, 그래도 꾸준히 튜토리얼을 이어나가려 합니다. 나중에라도 필요한 분들에게 좋은 자료로 사용되어졌으면 좋겠어요 ^^&

패미컴 (or NES) 게임 한글화 튜토리얼 #01

오늘의 튜토리얼에서는 롬의 확장방법을 본격적으로 알아보겠습니다.

2. 패미컴 롬의 확장방안

2.1 iNES 헤더 수정

패미컴롬의 확장을 위해서 먼저 iNES 헤더를 이해하는 것이 선행되어야 합니다. 이 이후의 글에서 16진수의 값에는 (h)를 10진수의 값에는 (d) 를 붙여 구분하겠습니다. 

iNES 헤더는 10(h) Byte의 데이타 Set 으로 롬에 관한 정보를 담고있습니다. 패미컴 카트리지 (=우리가 후후불어 사용하던 팩)에는 PRG ROM and/or CHR ROM + Mapper 가 있을 뿐 iNES 헤더는 포함되어있지 않습니다. 즉, 이 10(h) Byte의 iNES 헤더는 *.nes 파일에만 존재하는 테이타로 현재는 규격화 되어 nes 파일의 가장 앞부분에 포팅되어있습니다. 

*.nes File = 10(h) Byte iNES 헤더 + PRG ROM + (CHR ROM, 맵퍼에 따라 생략가능)

위와 같이 nes 확장자를 가지는 롬파일들이 같은 규격을 사용하기 때문에 NES 에뮬레이터들은 iNES 헤더의 정보를 이용하여 다양한 맵퍼를 사용하는 롬들을 실기와 비슷하게 구동할 수 있는 것이죠. 에뮬레이터 마다 지원하는 맵퍼가 다르므로 몇몇 게임들은 특정 에뮬레이터에서만 실행되기도 합니다만, 요즘은 에뮬레이터마다 비슷한 게임 구동률을 보입니다...언제적 패미컴입니까.. ㅎㅎㅎ

예제로 삼은 "스위트 홈"의 첫 10(h) Byte (=iNES 헤더) 를 살펴보면 다음과 같습니다.

00000(h):  4E  45  53  1A  *10  *00  12  00  00  00  00  00  00  00  00

왼쪽부터 차례로 0번 Byte ~ 15번 Byte라 하며 디테일한 iNES 헤더 정보는 이곳 링크에서 확인하실 수 있습니다. 다만, 폰트확장에서 필요한 부분은 보통은 4번 Byte와 5번 Byte로 각각은 다음의 의미를 가집니다,

• Byte 4: Size of PRG ROM in 16 KB units 
• Byte 5: Size of CHR ROM in 8 KB units (Value 0 means the board uses CHR RAM) 

위의 헤더정보를 분석해보면, 스위트홈은 10(h)개의 16 KB PRG ROM, 즉 16(d) x 16 KB = 256 KB 의 PRG ROM을 가지며 0개의 8KB CHR ROM(=CHR ROM 이 없다는 것은 이 게임이 CHR RAM을 사용한다는 것을 의미)을 가집니다. "스위트홈.NES" 롬파일의 용량이 256KB가량 나오는 이유가 이것 때문이죠. 

iNES 헤더의 5번 Byte에서 알 수 있듯이, 스위트홈의 경우 CHR ROM을 사용하지 않고 CHR RAM을 사용합니다. 따라서 스위트홈 롬파일을 512KB로 확장 하고자 하려면 10(h)개의 16 KB PRG ROM이 더 필요하게 되는 것이죠.

즉, 다음과 같이 iNES 헤더의 4번 Byte를 20(h)으로 교체해 주는 것이 롬 확장의 첫 과정이 됩니다. 여기까지 완료하면 에뮬레이터는 "아... 이 롬은 32(d)개의 16KB PRG ROM 을 가지고 있구나..." 고 생각하고 처리하게 되는것이죠.

 00000(h):  4E  45  53  1A  *20  00  12  00  00  00  00  00  00  00  00

2.2 롬 더미데이타 추가

위의 과정을 완료하고 에뮬레이터를 통해서 롬을 실행시키면 각종 에러를 뿜으면서 멈춰버립니다. 에뮬레이터는 32(d)개의 16KB PRG ROM을 가지고 있을거라고 생각하지만 실제로 롬은 16(d)개의 PRG ROM을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 HEX에디터를 통해서 더미데이타 (=FF)를 40000(h)개 만큼 추가시켜 주어야합니다. 즉 256KB 만큼의 FF 더미데이타를 추가시켜 주는 것이죠. 이 과정을 자동으로 수행하는 프로그램은 이글의 마지막 부분에 다뤄질 예정입니다.

40000(h) =  262144(d) bytes = 256 KB (1024 bytes = 1KB)

2.3 마지막 뱅크 (0F) 를 (1F)로 복사

2.3.1 NES CPU 메모리 맵

이 부분을 이해하려면 NES 하드웨어의 CPU 메모리 맵을 전반적으로 이해하고 있어야 합니다. 

Fig 1 - NES CPU 메모리 맵

위의 그림에서 알 수 있듯이 NES CPU는 $0000~$7FFF 까지의 RAM/Register 영역과 $8000~$FFFF까지의 ROM 영역으로 이루어져 있습니다. 여기서 ROM 영역은 PRG ROM 혹은 CHR ROM으로 이루어져 있으며 각각 16KB (총 32KB)의 테이타가 두 부분 ($8000~$BFFF, $C000~$FFFF) 으로 나뉘어서 CPU에 로드됩니다.  

스위트 홈 nes 롬은 256KB (= $3FFFF)의 데이타를 가지고 있는데 NES CPU는 그 중 32KB의 데이타만 한번에 로드하고 엑세스 할 수 있는것이죠. 여기서 16KB 데이타 뭉치를 뱅크(Bank)라고 합니다. 

맵퍼의 역할은 적재적소에 롬 내부의 데이타를 CPU메모리로 로드하는 것입니다. 이러한 데이타 수정 코드(=뱅크교환 루틴)는 주로 $C000~$FFFF (Upper Bank)부분에 존재하기 때문에 이 부분은 게임이 로드된 이후 뱅크교환 없이 계속 CPU에 상주하게 됩니다.

즉 Upper Bank에 게임 구동에 필요한 필수 코드(메인 루틴, NMI, etc.) 들을 넣어두고, Lower Bank 만 필요에 따라 교환하면서 게임이 진행되는 것이죠.

2.3.2 SUROM (512KB) 구동 방식

앞선 챕터에서 NES 하드웨어는 256KB의 롬을 구동 할 때 그 중 16KB는 Upper Bank 에 고정하고 나머지 16KB를 상황에 따라 번갈아 가면서 Lower Bank 에 로드함으로써 게임을 구동한다고 배웠습니다. 그럼 우리가 롬을 512KB로 확장을 하면 같은 방식으로 구동될까요?

아.닙.니.다  -  이 고전 게임기의 성능을 과대평가 하면 안되요!

이 경우에 NES 하드웨어는 512KB의 롬을 두개의 256KB 롬이 합쳐진 상태로 인식합니다. 즉 두개의 개별적인 256KB의 게임들이 한 카트리지에 있는 것으로 인식하지요. 따라서 1번 256KB가 구동되고 있을 때 2번 256KB에 있는 데이타는 접근이 안됩니다 (데이타뱅크 교환이 안됩니다).  먼저 1번 256KB를 2번 256KB로 바꾼 후에야 비로소 2번 256KB에 있는 데이타에 접근 할 수 있는 것이죠.

앞서서 각종 필수 프로그램코드가 들어있는 16KB의 데이타는 Upper Bank 에 고정된다고 했으니까, 1번 256KB  (00~0F번 뱅크)를 2번 256KB (10~1F번 뱅크)로 바꾸는 코드도 마지막 뱅크에 저장되어 있겠죠. 게임을 부팅하면 1번 256KB가 처음으로 로드가 되므로 Upper Bank 에 고정되는 마지막 뱅크는 0F번 뱅크입니다 (1번 256KB는 00~0F번 16KB 뱅크로 구성). 즉 0F번 뱅크에는 각종 프로그램 코드가 담겨져 있는 것이죠. 여기서 2번 256KB (2번 256KB는 10~1F번 16KB 뱅크로 구성)로 변경하는 프로그램을 수행하면 이제 마지막 뱅크가 1F 되는데 여기에는 아직 아무 정보가 안담겨있죠. 

게임이 멈춥니다. 

이런 이유로 마지막 뱅크 (0F) 를 (1F)로 복사하는 과정이 필요한 것이죠. 즉, $3C000~$3FFFF까지의 데이타를 더미를 추가해 확장된 롬의 $7C000~$7FFFF 부분으로 복사하시면 됩니다.

2.4 Rom Expander Pro

2.4.1 ROM Expander Pro.txt 파일 작성 방법

그렇습니다. 이 과정을 자동으로 수행할 수 있는 프로그램이 있지요. 이곳 에서 다운로드 받으실 수 있습니다. 이 프로그램의 사용방법은 프로그램 내부에 자세하게 나와있습니다만, 간단히 설명하면,

1. "ROM Expander Pro.txt" 라는 텍스트 파일을 생성합니다.
2. 설명서에 따라서 원하는 작업을 자동화 하기 위한 텍스트를 작성합니다.
3. 확장할 롬파일과 "ROM Expander Pro.exe", 그리고 "ROM Expander Pro.txt" 파일을 동일 폴더에 위치시킵니다.
4. "ROM Expander Pro.exe" 실행 후 "Expand and Add/Replace Header"를 클릭합니다.
5. 오~ 완성!

앞서 설명된 모든 과정을 한번에 완료하는 텍스트파일의 예제를 첨부하면서 설명을 마무리 하겠습니다. 생각보다 구조가 복잡해서 프로그램 내부의 설명서를 자세히 읽어보셔야 할 것 같네요.

Fig.2 - Rom expander 예제

아무튼 여기까지 해서 롬의 확장을 마쳤네요. 오늘은 설명이 너무 길었습니다. 일단 업로드 하고 몇번 수정을 거쳐야 다른분들이 읽고 적용하시기가 쉬워질 듯 싶네요. 

조만간, 3편으로 찾아뵙겠습니다.