Un cartucho de juego es un dispositivo electrónico basado en chips ROM diseñado para almacenar un programa de juego reemplazable en consolas de juegos, máquinas de juegos y varias computadoras domésticas . El nombre proviene de la palabra inglesa cartridge (cartucho), en ruso también se aplica el nombre "cassette". En inglés, también se utilizan la abreviatura "cart" y el nombre "game pack" (así como "Game Pak", una marca comercial utilizada por Nintendo ).
Los cartuchos comenzaron a usarse en sistemas de juego a finales de los años 70. Se considera que el primer sistema de juego intercambiable que utiliza la idea de los cartuchos es el sistema de juego Magnavox Odyssey (1972) [1] . Sin embargo, sus "tarjetas de juego" no contenían electrónica activa, solo cambiaban partes del circuito interno de la consola, lo que no permitía almacenar en ellas un programa de juego arbitrario: el conjunto de posibles juegos estaba determinado solo por la electrónica de la consola misma. La primera consola de juegos con cartuchos verdaderos que contienen el programa del juego es Fairchild Channel F ( 1976 ). Luego todas las videoconsolas usaron cartuchos hasta mediados de los 90. Luego, la mayoría (posteriormente todas) las consolas de juegos domésticas comenzaron a utilizar el CD-ROM como medio de almacenamiento extraíble (que comenzó a utilizarse para tales fines desde finales de los años 80) [2] . Sin embargo, debido a su pequeño tamaño y peso, así como a la falta de partes móviles, los cartuchos todavía se usan en consolas de juegos portátiles, como Nintendo DS , Nintendo 3DS , PlayStation Vita y Nintendo Switch .
En los ordenadores domésticos (domésticos), los cartuchos se utilizaron a lo largo de la década de los 80, antes de que las unidades de disquete (discos) y luego los discos ópticos se generalizaran [ 2 ] . Además de juegos, produjeron software de uso común, como intérpretes para varios lenguajes de programación.
Externamente, el cartucho es una pequeña caja rectangular de plástico, generalmente con una pegatina (sticker) que contiene el logo o nombre del juego. En uno de los extremos del cartucho hay un conector tipo cuchilla , que forma parte de la placa de circuito impreso del cartucho. El conector emite los buses de dirección y datos del sistema, así como una serie de señales de control y alimentación. En algunos sistemas de juego más antiguos, la ranura del cartucho estaba protegida por una cubierta móvil que se movía cuando se insertaba el cartucho en la ranura de la consola. Posteriormente, este diseño se abandonó porque era difícil de fabricar y podía causar problemas mecánicos; en cambio, los cartuchos venían empaquetados en cajas de plástico o cartón similares a los estuches de cintas de video.
La electrónica del cartucho se encuentra en la placa del cartucho. Como mínimo, se trata de una o más máscaras ROM (programadas una vez en el momento de la fabricación) que contienen el programa y los datos del juego. Se pueden hacer tanto en sus propios estuches como sin estuche, en forma de cristales montados en la superficie del tablero, rellenos con un compuesto (tal diseño es más económico de fabricar, pero menos resistente al estrés mecánico). Además, el cartucho puede contener varios dispositivos que amplían la funcionalidad de la consola. Esto, por ejemplo, puede ser RAM adicional ; o RAM respaldada por batería para guardar los resultados del juego entre sesiones de juego. También se pueden ampliar los dispositivos de gestión de memoria (para eludir las limitaciones incorporadas originalmente en el diseño de la consola); procesadores adicionales, coprocesadores de sonido y gráficos .
Los cartuchos tienen una serie de ventajas sobre cualquier medio de almacenamiento extraíble. El procesador accede directamente a la ROM del cartucho, así como a la propia memoria del sistema, lo que permite velocidades de acceso a los datos muy altas. Por la misma razón, el sistema no requiere una gran cantidad de RAM, donde los datos se cargarían al usar un medio externo lento. Esto reduce el coste del propio sistema. La ausencia de partes móviles, además de la velocidad de acceso, significa la durabilidad de tales medios. La capacidad de colocar dispositivos adicionales en el cartucho que expanden las capacidades del sistema le permite extender la vida útil de una consola antigua ( Nintendo usó esto de manera más activa en el caso de sus consolas NES y SNES , así como SEGA ). Copiar un cartucho por parte de los usuarios es mucho más difícil que copiar un programa en cinta, disquete o CD.
Sin embargo, los cartuchos también tienen una serie de desventajas. El más significativo de ellos fue su costo. Consistía en una gran cantidad de componentes en el diseño, lo que conducía a la complejidad de la producción, así como al costo de los chips ROM de gran volumen (que fue relevante hasta finales de los años 90). Si se usaban chips adicionales, también aumentaba el costo de los cartuchos. Debido a la necesidad de no aumentar el precio de los juegos más allá de un nivel aceptable, sus desarrolladores tuvieron que soportar restricciones en la cantidad de memoria de los cartuchos. A principios de los 80, el volumen de cartuchos se limitaba a decenas de kilobytes , en los 90 creció a megabytes . Desde mediados de los 90 hasta la actualidad, el volumen de cartuchos ha sido de decenas de megas. Al mismo tiempo, este volumen se indica tradicionalmente en kilo o megabits binarios.
Además, las desventajas de los cartuchos incluyen su sensibilidad a las influencias externas, en particular a la electricidad estática ya las influencias mecánicas (inevitables durante su funcionamiento). Esto hace que los cartuchos sean menos fiables que los CD. Como ejemplo de falta de confiabilidad, se puede citar el caso de falla del cartucho, que se encuentra a menudo: debido a las cargas mecánicas que ocurren cuando se inserta un cartucho en una ranura de la consola, aparecen microfisuras en la placa que interrumpen su funcionamiento normal. En particular, los cartuchos con microcircuitos no empaquetados están sujetos a esto. Con este diseño es posible romper las conexiones de los cristales del chip con la placa. Además, un mal funcionamiento característico de los cartuchos es la abrasión u oxidación de las almohadillas de contacto del conector de cuchilla durante el funcionamiento o el almacenamiento, lo que conduce a un deterioro gradual del contacto en el conector. Además, además de la posibilidad de dañar el cartucho en sí, con el uso activo, el conector de la consola en sí puede desgastarse rápidamente (que es una razón bastante común para que la consola falle).
Una de las principales propiedades de los cartuchos es la imposibilidad de reescribirlos: la información que contienen se programa inmediatamente durante la producción de ROM de máscara (el proceso de preparación para la producción de tales ROM es costoso). Sin embargo, en algunos casos, por ejemplo, al desarrollar un programa y probarlo en un sistema real, se requiere la posibilidad de múltiples reescrituras. Inicialmente, para estos fines, se usaban cartuchos con enchufes instalados para cambiar ROM y ROM programables repetidamente (con borrado ultravioleta o eléctrico), datos en los que se escribía con un programador de ROM convencional. Cartuchos de RAM de uso menos común que contienen chips de RAM en lugar de ROM, generalmente estáticos. Los datos se registraron en ellos utilizando dispositivos especiales. Esta opción es más costosa, debido al mayor costo por SRAM grande en comparación con la misma cantidad de ROM.
A finales de los 80 y principios de los 90, apareció la llamada unidad de respaldo o copybox (no existe un término ruso) para varias consolas de juegos: dispositivos conectados al conector del cartucho o al conector del sistema de la consola. Tenían la intención de copiar el programa del juego del cartucho en medios regrabables, como disquetes, o en la memoria interna del dispositivo, y luego usar el juego sin el cartucho original. Dichos dispositivos fueron producidos por terceros fabricantes sin licencia, ya que de hecho eran un medio de copia ilegal de software de juegos. Los aficionados también ensamblaron dispositivos similares (se publicaron varios esquemas para tales dispositivos, incluso en Rusia, por ejemplo, en la revista Radio). Sin embargo, tales dispositivos no resolvieron el problema de copiar juegos que usan hardware adicional en el cartucho.
En nuestro tiempo, con la caída de los precios de las memorias flash, han aparecido los llamados cartuchos flash. Están diseñados para una gran cantidad de sistemas de juego antiguos y para consolas portátiles modernas, desarrollados y fabricados por terceros sin licencia. Dichos cartuchos se utilizan tanto para el desarrollo de software amateur para consolas de videojuegos como para el uso de volcados de juegos, comúnmente utilizados con emuladores , en sistemas reales. El problema del equipo adicional en el cartucho en los cartuchos flash modernos se resuelve con la ayuda de chips lógicos programables .