SEGA System 16 Hardware Variations

The SEGA System 16 isn't a single arcade game architecture. It had two major versions: 16A and 16B and a close ancestor known as pre 16A. But if you look closer, you will find more variations.

There were boards with unencrypted CPUs, but there were encrypted ones too. And among them, there were several options too: FD1089A, FD1089B (Action Fighter, Sukeban...) and FD1094 (some 16A games, 16B) for the M68000 code. Encryption worked by non-destructive bit transformations: permutations and inversions. The encryption key was extremely large: 8kByte. CPS2 games, in comparison, are encrypted with a key only a few bytes long. In one of the variations, the software could even modify the key meaning. In addition, the encryption could block some instructions that were considered useful for deciphering the key. A program using those would fail, but an encryption that didn't block those instructions would fail too.

A more classic protection was the use of the i8751 microcontroller (Body Slam, Quartet). This MCU was used for a similar purpose in Bionic Commando, Street Fighter 1, 1943 or F1 Dream (all from CAPCOM), to name a few.

Some pre 16A games (Space Harrier) and 16B games feature sprite scaling, which became a recognizable signature of SEGA titles. Surprisingly, CAPCOM didn't include sprite scaling on CPS2. Some games that scale sprites in CAPCOM hardware simply have a drawing for each size.

If there is a hardware variation that becomes a headache for FPGA reimplementation is input controllers. For example, Sukeban has no joystick but many, many buttons. SDI has a 2-axis analogue input, but Major League has 3 analogue axis. In Dump Matsumoto, the inputs go via the i8751, but in Ace Attack, another chip (CXD1095) does the job. These small changes imply core customizations that must be done with care.

I have completed all the M68000 encryption chips. Thus, I am close to having all 16A games ready. 

System 16B used a memory controller with software mapping, which seems unusual on arcade systems. Once that part is done, 16B games should start to boot in the core too.

That's all for today. We'll be back next week with a System16 core update. I am closing on the CPS2 public release files too.

Español

SEGA System 16 no es una arquitectura única. Tenía dos versiones principales: 16A y 16B y un ancestro cercano conocido como pre 16A. Pero si miras más de cerca, encontrarás más variaciones.

Había placas con CPU no cifradas, pero también las había cifradas. Y entre ellas, también había varias opciones: FD1089A, FD1089B (Action Fighter, Sukeban ...) y FD1094 (algunos juegos 16A, 16B) para el código M68000. El cifrado funciona mediante transformaciones de bits no destructivas: permutaciones e inversiones. La clave de cifrado era extremadamente grande: 8 kByte. Los juegos de CPS2, en comparación, están encriptados con una clave de solo unos pocos bytes de longitud. En una de las variaciones, el software podría incluso modificar el significado de la clave. Además, el cifrado podía bloquear algunas instrucciones que podían servir para descifrar la clave. Un programa que las utilice fallará, pero un cifrado que no bloqueara esas instrucciones también fallaría.

Una protección más clásica fue el uso del microcontrolador i8751 (Body Slam, Quartet). Esta MCU se usó para un propósito similar en Bionic Commando, Street Fighter 1, 1943 o F1 Dream (todos de CAPCOM), por nombrar algunos.

Algunos juegos anteriores a 16A (Space Harrier) y juegos 16B cuentan con escalado de sprites, que se convirtió en una característica reconocible de los títulos de SEGA. Sorprendentemente, CAPCOM no incluyó el escalado de sprites en CPS2. Algunos juegos que escalan sprites en hardware CAPCOM simplemente tienen un dibujo para cada tamaño.

Si hay una variación de hardware que se convierte en un dolor de cabeza para la reimplementación en FPGA son los controladores de entrada. Por ejemplo, Sukeban no tiene joystick, pero tiene muchos, muchos botones. SDI tiene una entrada analógica de 2 ejes, pero Major League tiene 3 ejes analógicos. En Dump Matsumoto, las entradas pasan a través del i8751, pero en Ace Attack, otro chip (CXD1095) hace el trabajo. Estos pequeños cambios implican personalizaciones básicas que deben realizarse con cuidado.

He completado todos los chips de cifrado del M68000. Por lo tanto, estoy cerca de tener todos los juegos 16A listos.

El sistema 16B usó un controlador de memoria con mapeo de software, lo que resulta inusual en sistemas arcade. Una vez que termine esa parte, los juegos 16B también deberían comenzar a arrancar en el cor.

Eso es todo por hoy. Volveremos la semana que viene con una actualización del cor de System16. También estoy ultimando los archivos de lanzamiento público de CPS2.