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快速入门
作为一款使用仅仅两节5号电池供电的便携式掌机，Game Boy Advance的内部设计着实令人印象深刻。
这款掌机沿用了任天堂标志性 的GPU。 此外，它还要引入一款相对新颖的英国产CPU，该CPU将在未来几年内迅速走红。
中央处理器 (CPU)
大多数组件被组合成一个名为CPU AGB的单一封装。 该封装包含两个完全不同的CPU：
- 运行频率为8.4或4.2MHz的夏普SM83：这不就是Game Boy上发现的同一款CPU吗！它可有效运行Game Boy(DMG)和Game Boy Color(CGB) 游戏。 如果您想了解有关这些游戏机的更多信息，请参阅我以前的文章。
- 运行频率为16.78 MHz的ARM7TDMI： 这是我们要重点介绍的新处理器，它肯定能运行Game Boy Advance游戏。
不过，这两块CPU永远不会同时运行，它们也不是什么协处理器。 搭载这颗极其老旧的夏普芯片的唯一理由只是为了向后兼容。
话虽如此，在介绍ARM芯片之前，我还是想先介绍一下该品牌CPU的历史。
剑桥奇迹
有关ARM CPU的起源及其后来声名鹊起的故事引人入胜。 在这里，我们看到了公共投资、指数式增长、错误决策和远距离合作的结合。
Acorn电脑的崛起
70年代末对英国民众来说是一个动荡的年代。 曾经在战后理想下建立起来的干预主义经济已经走到了尽头，钟摆很快摆向了自由市场改革。 在这场风暴中，以剑桥为基地的企业，如Acorn Computers，与Sinclair等公司一起，向实验室和业余爱好者销售计算机套件。 与美国和日本企业类似，Acorn计算机也依赖于6502 CPU和专有的BASIC语言。
进入上世纪80年代，英国新政府的大臣们开始在学校开展计算机扫盲项目[2]。 由于Acorn即将推出“质子”（Proton）家用电脑，该公司获得了制造经济型电脑的合同，以实现政府的愿景。 结果，BBC Micro（昵称 “Beeb”）在学校、教师和学生中获得了巨大成功。 在Micro中，Acorn采用了前卫的“Tube”接口，可以通过第二个处理器扩展计算机。 这为Acorn的下一项重大投资铺平了道路。
在开发下一款以企业为重点的产品时，Acorn没有找到合适的CPU来接替6502。 面对日本和美国的竞争，Acorn面临着创新的压力，再加上计划不周，Acorn 的财务状况陷入了困境。 因此，Acorn成立了一个新的部门，负责生产引人注目的CPU。 为了绕过Acorn最近的限制，CPU团队根据一篇名为《精简指令集计算机案例》[3]的研究论文及其原型RISC CPU[4]，建立了自己的架构。 最后，在1985年，Acorn将ARM1 CPU作为BBC Micro的Tube模块交付使用，但仅用于研发目的的市场推广。 直到1987年，随着第一台Acorn Archimedes计算机的推出，ARM芯片（当时为ARM2 CPU）才开始占据核心地位。
新的CPU风险投资
在Acorn Archimedes的商业化过程中，苹果公司被Acorn的高能效CPU所吸引，但这家美国公司仍然不相信Acorn最新的ARM3会适合苹果公司的新项目Newton。 不过，双方并没有放弃（毕竟Acorn是竞争对手），而是讨论了改进ARM3以满足苹果要求的可能性[5]，即可变时钟频率、集成MMU和完整的32位寻址。
这种合作很快变成了一种伙伴关系，Acorn、苹果和VLSI（ARM芯片制造商）成立了一家新公司，专门致力于开发ARM CPU。 苹果公司提供投资（获得43%的股份），Acorn公司分担员工，VLSI公司负责生产。 1990 年，Advanced RISC Machines(ARM)公司成立，Robin Saxby担任执行董事长。
数年后，苹果终于推出了采用ARM610的Newton MessagePad。ARM610是新一代ARM芯片之一，集成了苹果的投入。 与此同时，Acorn也发布了使用新CPU的RiscPC。
现在，当Acorn和苹果在电脑/手持设备市场上徘徊不前时，ARM却设计出了一种激进的商业模式。 Saxby的愿景是远离制造业，以CPU设计和指令集的形式授权ARM的知识产权[6]。 这使ARM获得了计算机领域以外的客户，如德州仪器[7]，后者后来将公司与新兴的移动市场（最终推出了诺基亚6110）和机顶盒联系起来。 在接下来的几年中，ARM的技术将被捆绑到数十亿台移动设备中[8]。
任天堂的合作伙伴关系
回到日本，通过对Game Boy的分析，我们了解到任天堂的便携式系统硬件战略倾向于采用片上系统（System On a Chip，SoC）模式。 这使该公司能够将负担得起的现成技术模糊化，并与内部开发相结合。 这样，新游戏机就可以独树一帜，具有竞争力。
幸运的是，ARM的许可模式正好满足了这些需求。 两家公司从1994年（Virtual Boy推出的前一年）起就开始了谈判，但直到多年后才有了结果[9]。 原因很简单：日本人认为ARM的代码密度和对32条数据线的需求不可行（Virtual Boy的CPU已经成功摆脱了这一点）。 尽管如此，ARM的新CPU设计师Dave Jaggar很快就推出了ARM7TDMI，这款新CPU的重点是在功耗和存储限制条件下最大限度地提高性能。 这对ARM来说是一个转折点，因为这款新产品不仅让任天堂感到高兴，还引起了德州仪器、诺基亚和手机领域其他竞争对手的注意。
不出所料，当任天堂开始开发Game Boy Color的后续产品时，他们选择的CPU变成了ARM7TDMI。
ARM7TDMI
现在让我们深入了解一下这款芯片的功能。
指挥 CPU
首先，ARM7TDMI实现了ARMv4指令集，即ARMv3的后续版本。 这意味着：
- 基于RISC的设计： 如前所述，ARM CPU受到了加州大学伯克利分校一篇名为《精简指令集计算机案例》[10]的论文的影响。 该论文概述了一系列可扩展处理器设计指南，并为使用存-取架构、固定指令大小和大型寄存器文件进行辩护。 在当时的CPU市场（即英特尔 8086、MOS 6502、Zilog Z80和摩托罗拉 68000）中，许多指令集都不存在，但在整个 80 年代和 90 年代，这些指令集对新CPU系列的设计产生了影响。
- 条件执行：ARM ISA的一个特殊功能。 从本质上讲，几乎每条指令都包含一个条件，说明是否应该执行。 通常，其他CPU遵循“比较和跳转”过程（也称为 “分支”）来控制CPU必须执行哪些指令。 相比之下，ARM程序员可以在指令本身插入条件。 这是因为ARM操作码的前四位保留给了条件（即
等于、不等于等）。 总而言之，这降低了ARM代码的复杂性，因为与分支和子程序分割不同，条件执行提供了更简洁的例程设计。 此外，这也是控制冒险的一种解决方法（稍后会有更详细的解释）。 - 32位和64位乘法指令：这是ARM v4的新增功能。 此外，64位运算将结果输出到两个寄存器中。
封装
既然我们已经知道了开发人员如何与芯片对话，那就来看看芯片内部有什么吧。
核心
就电路而言，ARM7TDMI是ARM710的缩小版，但增加了一些有趣的功能。 该核心包括[11] [12]：
- 16个通用32位寄存器： 虽然与SM83/Game Boy的7个8位寄存器相比，这是一个很大的进步，但这是对RISC准则的妥协，因为 RISC 准则要求32个32位寄存器。 这是因为ARM希望保持较小的芯片尺寸[13]。
- 32位数据总线和ALU：这意味着它可以在不消耗额外周期的情况下移动和操作32位数值。
- 干净的32位寻址： 这是苹果投入的一部分。 前三代ARM CPU使用26位内存地址来优化性能（程序计数器和状态寄存器可合并为一个32位字），以换取内存寻址能力（最多可访问64 MB内存）。 后续的ARM6系列（采用ARMv3 ISA）实现了32位寻址逻辑，但为旧代码保留了向后兼容模式。 现在，ARM7TDMI（专注于移动设备）取消了26位模式，只保留了32位寻址逻辑（减少了所需硅的面积）。
- 无内存管理单元 (MMU)： 从ARM1开始，ARM就提供了MMU解决方案。 首先是作为“MEMC”协处理器，然后与ARM610集成。 现在，ARM7TDMI似乎是其系列中唯一不提供MMU的产品，这可能是由于缺乏兴趣（早期的移动设备不需要复杂的虚拟内存）。
- 无缓存： 这是该芯片降低成本的另一个原因，因为以前的ARM芯片都捆绑了一些缓存。
最后，所有这些都可以在3V电源下运行[14]。 这显然是向移动计算迈出的一步，因为早期的内核需要5V电源。
流水线
从第一次迭代开始，ARM就采用了三级流水线来运行代码。 换句话说，指令的执行分为三个步骤或阶段。 CPU能够同时对三条指令进行取指、译码与执行操作。 这样一来，CPU能够最大化地利用自身资源 (缩短闲置时间)、提升吞吐率。
与同时代的两个非常相似的处理器一样，ARM CPU也容易受到数据冒险的影响。 不过，程序员和编译器都不会注意到，因为在这种情况下，CPU会在需要时自动停止流水线。
控制冒险也同样存在，但ARM采用了一种名为条件废止（conditional annulment）的有效方法来解决它们： 每当分支指令处于第二阶段（解码）时，CPU 就会计算分支的条件[15]。 根据计算结果，如果必须执行分支指令，CPU将自动取消后续指令（将其变为填充指令）。 现在，与MIPS的方法相比（因为MIPS编译器可以插入有用的指令，而不仅仅是填充指令），这种方法可能显得效率不高。 因此，除了分支外，ARM还提供了条件执行。 后者将这种流水线设计变成了一种优势，因为ARM可以在同一流水线阶段对指令进行解码并计算其嵌入条件。 因此，在这种情况下，无需添加填充指令。 这就是为什么在为ARM CPU编程时，条件执行比分支更受欢迎的原因[16]。
挤压性能
存-取架构的缺点之一是ARM的代码非常稀疏。 x86等竞争对手可以使用更少的代码执行相同的任务，所需的存储空间也更小。 因此，当任天堂看到ARM的最新设计ARM7时，他们并不满意。 ARM指令的大小意味着，假设的由16位总线和有限内存及存储空间组成的小工具——所有这些都是为了节约成本和能源——将使CPU效率低下并陷入瓶颈。 幸运的是，Dave Jaggar刚刚完成了ARM7的设计，他还没有放弃。 在与任天堂会面后的通勤途中，他想到了一个解决方案：Thumb指令集[17]。
Thumb是ARM指令集的一个子集，其指令被编码为16位字（而不是32位）[18]。 由于是16位，Thumb指令只需要一半的总线宽度，占用一半的内存。
Thumb的主要缺点是不提供条件执行，而是依赖分支。 此外，它的数据处理操作码只使用两地址格式，而不是三地址格式，而且只能访问寄存器文件的下半部分（因此，只有8个通用寄存器可用）。 总之，由于Thumb指令只提供ARM的一个功能子集，开发人员可能需要编写更多的指令才能达到同样的效果。
实际上，Thumb使用的空间是ARM代码的70%。 对于16位宽内存，Thumb运行速度比ARM快。 如果需要，ARM和Thumb指令可以在同一程序中混合使用（称为互通），这样开发人员就可以选择何时何地使用每种模式。
扩展
ARM7TDMI本质上是一个符合ARMv3标准的附加内核。 后者在其名称（TDMI）中有所提及，意为：
- T→Thumb： 包含Thumb指令集。
- D→调试扩展（Debug Extensions）： 提供 JTAG 调试。
- M→增强乘法器（Enhanced Multiplier）： 以前的ARM内核需要多个周期才能计算完整的32位乘法运算，这一增强功能将其减少到几个周期。
- I→嵌入式ICE宏单元（EmbeddedICE）： 启用硬件断点、观察点，并允许在调试代码时停止系统。 这有助于为该CPU开发程序。
总之，这使ARM7TDMI成为移动和嵌入式设备的一个极具吸引力的解决方案。
内存位置
Thumb的加入尤其对这款游戏机的最终设计产生了很大影响。 任天堂在不同模块之间混合使用16位和32位总线，以降低成本，同时为程序员提供优化代码所需的资源。
Game Boy Advance的可用内存分布在以下位置（从快到慢排列）[19]：
- IWRAM（内部WRAM）→32位，32 KB：用于存储ARM指令。
- VRAM（视频 RAM）→16位，96 KB：虽然该块专用于图形数据（将在本文下一节中解释），但它仍位于CPU的内存映射中，因此如果IWRAM不够用，程序员可以存储其他数据。
- EWRAM（外部WRAM）→16位，256 KB：CPU AGB旁边的独立芯片。 它是小块存储纯Thumb指令和数据的最佳选择。 另一方面，该芯片的访问速度比IWRAM慢六倍。
- Game PAK ROM→ 16 位，大小可变： 这是访问卡带ROM的地方。 虽然它可能是速度最慢的存储器之一，但它在内存映射中也有镜像，以管理不同的访问速度。 此外，任天堂还安装了一个预取缓冲器（Prefetch Buffer），与卡带接驳，以减轻过多的卡顿。 当中央处理器不访问卡带时，该组件会独立缓存连续地址，最多可容纳8个16位字。
- 但实际上，CPU很少会让预取缓冲器发挥其作用。 因为默认情况下，CPU会不断从卡带中获取指令以继续执行[20]（这也是IWRAM和EWRAM如此重要的原因）。
- Game PAK RAM→8位，大小可变： 这是访问卡带RAM（SRAM或闪存）的地方
- 这是一条严格的8位总线（CPU会在未使用的位中看到“垃圾”），因此任天堂规定只能通过其库进行操作。
虽然这款游戏机被作为32位系统销售，但其大部分内存只能通过16位总线访问，这意味着游戏大多会使用Thumb指令集，以避免每次指令取用花费两个周期。 只有在非常特殊的情况下（即需要使用Thumb中没有的指令，同时将其存储在 IWRAM中），程序员才会ARM指令集中获益。
成为Game Boy Color
除了包含GBC硬件（夏普SM83、原始BIOS、音频和视频模式、兼容卡带插槽等）外，还需要两个额外功能才能实现向后兼容。
在硬件方面，游戏机依靠开关来检测插入的是Game Boy还是Game Boy Color卡带。 卡带插槽中的形状检测器可有效识别卡匣类型，并允许CPU读取其状态。 假设CPU AGB的某个组件读取了该值，并自动关闭GBC模式下不需要的硬件。
从软件方面来看，有一个名为REG_DISPCNT的16位特殊寄存器可以改变显示屏的许多属性，但其中一位会将游戏机设置为“GBC模式”[21]。 起初，我很难理解GBA究竟何时会尝试更新这个寄存器。 幸运的是，一些开发人员帮我澄清了这个问题：
我认为在GBC启动过程中发生的事情是：检查开关（可在REG_WAITCNT 0x4000204读取），进行淡入（淡入速度非常快，很难察觉），然后最终切换到GBC模式（BIOS写入REG_DISPCNT 0x4000000），停止ARM7。
谜题中唯一缺少的部分是，如果移除GBC卡带外壳的一部分，使开关不再按下，然后通过软件模式切换到GBC模式，会发生什么情况。 多重启动模式在这方面会有所帮助。 我不确定GBC卡带总线是否需要按下开关才能正常工作，或者它只是工作而已。 我猜开关是总线工作的必要条件，但这只是猜测。
– Dan Weiss (又名 Dwedit, PocketNES与Goomba Color的维护人员)
图形
在我们开始之前，你会发现该系统是SNES和Game Boy的混合体。 事实上，图形核心仍被称为PPU。 因此，我建议大家先阅读这些文章，因为我将重温许多以前解释过的概念。
与以前的Game Boy相比，我们现在有了一个液晶屏幕，可以显示多达32768色（15位）。 它的分辨率为240x160像素，刷新率为约60 Hz。
硬件组织
图形分布在这些内存区域中：
- 96 KB 16位VRAM（视频 RAM）： 其中64 KB存储背景，32 KB存储精灵。
- 1 KB 32位对象属性内存（Object Attribute Memory，OAM）： 最多可存储128个精灵条目（不是图形，只是索引和属性）。 如其大宽度所示，OAM的总线专为快速访问而优化。
- 1 KB 16位调色板RAM（Palette RAM，PAL RAM）： 存储两个调色板，一个用于背景，另一个用于精灵。 每个调色板包含256个条目，每个条目有15位颜色，其中颜色
0表示透明。
构造帧
如果你读过前面的文章，你就会发现GBA并不陌生，不过它还有一些额外的功能可能会让你大吃一惊。 无论如何，新系统只需两节AA电池即可运行这一事实让本研究更加令人着迷。
我将借用世嘉的索尼克进化3（Sonic Advance 3）的画面来展示一帧画面是如何构成的。
图块
GBA 的图块是严格的8x8像素位图，可以使用16种颜色（4bpp）或256种颜色（8bpp）。 4bpp图块占用32个字节，而8bpp图块占用64个字节。
图块可以存储在VRAM的任何位置。 不过，PPU希望将它们分组为字符块：16 KB的连续区域。 每个字符块保留给特定类型的图层（背景或精灵），由程序员决定每个字符块的起始位置。 这可能会导致一些重叠，从而使两个字符块可以共享相同的图块。
由于字符块的大小，每个字符块最多可存储256个8bpp图块或512个4bpp图块。 总体而言，最多可分配6个字符块，总共需要96 KB内存： 这正是游戏机所拥有的VRAM容量。
只有四个字符块可用于背景，两个可用于精灵。
背景
该图层将在某些扫描线上水平移动，以模拟水的效果
自Game Boy Color推出以来，该系统的背景层有了很大改进。 它终于包含了超级任天堂中的一些功能（还记得仿射变换吗？）
PPU 最多可以绘制四个背景层。 每个图层的功能取决于所选的运行模式[22]：
- 模式0：提供四个静态图层。
- 模式1：只提供三个图层，但其中一个是仿射图层（可旋转和/或缩放）。
- 模式2：提供两个仿射层。
每个图层的尺寸最大为512x512像素。 如果是仿射层，则最大尺寸为1024x1024像素。
定义背景图层的数据称为图块地图。 现在，这些信息以屏幕块（screenblocks）的形式编码：一种定义背景层部分（32x32图块）的结构。 一个屏幕块仅占2 KB，但构建整个图层需要多个屏幕块。 程序员可以在VRAM的任意位置放置屏幕块，这些屏幕块可能会与背景字符块重叠。 这意味着并非所有图块条目都包含图形！
精灵
精灵的大小可以达到64x64像素。 然而，在如此小的屏幕上，精灵最终会占据屏幕的很大一部分。
如果这还不够，PPU现在还能对精灵进行仿射变换！
精灵条目有32位宽，其值可分为两组：
- 属性： 包含x/y位置、水平/垂直翻转、大小、形状（正方形或矩形）、精灵类型（仿射或常规）和第一个图块的位置。
- 仿射数据： 仅用于仿射精灵。 它们指定了缩放和旋转。
结果
一如既往，PPU会自动合并所有图层，但这还没有结束！ 系统有几种效果可以应用在这些图层上：
- 马赛克：使图块看起来更加方方正正。
- Alpha混合： 结合两个重叠图层的颜色，产生透明效果。
- 窗口效果： 将屏幕分成两个不同的窗口，每个窗口都可以有自己独立的图块和特效，两个窗口的外部区域也可以用图块渲染。
另一方面，有多个选项可用于更新帧：
- 命令CPU： 处理器现在可以随时完全访问VRAM。 不过，如果它在帧中改变某些数据，可能会产生不必要的假象，因此在大多数情况下，等待垂直/水平消隐（VBlank/HBlank）（传统方法）仍然是最安全的选择。
- 使用DMA控制器：DMA传输速率快10倍，可在 垂直/水平消隐期间调度。 该游戏机提供四个DMA通道（两个预留给声音，一个用于关键操作，另一个用于通用）。 请注意，在操作过程中，控制器将使CPU停止运行（尽管CPU几乎不会注意到这一点！）。
超越图块
有时，我们可能想制作一个背景，而图块引擎无法从中绘制出所有需要的图形。 现在，现代游戏机通过帧缓冲区架构解决了这一问题，使程序员可以单独任意改变每个像素。 然而，在内存极小的情况下，这是不可能实现的…… 而GBA恰好有96 KB的 VRAM。 这足以分配一个与我们的LCD屏幕一样大小的位图。
好消息是，PPU通过三种额外模式实现了这一功能，这些模式被称为位图模式[23]：
- 模式3：分配一个全彩（16bpp，32768色）帧。
- 模式4：提供两个帧，每个帧只有一半的颜色（8bpp，256色）。
- 模式5：提供两个全彩帧，每个帧的大小减半（160x128像素）。
使用两个位图的原因是为了实现翻页功能（page-flipping）： 在显示的位图上绘图可能会在过程中出现一些奇怪的假象。 如果我们改用另一个位图，用户就不会看到任何异常。 一旦第二个位图绘制完成，PPU 就可以更新以指向第二个位图，从而有效地交换显示的帧。
位图模式允许CPU为场景提供一些基本的3D图形
前景对象是精灵（独立图层）。
使用一些基元对位图进行渲染
注意屏幕上没有显示由图块引擎产生的明显图案
作为GBA视频卡带发行的剧集（当然，它受到了很大的压缩）。
总的来说，这听起来像是一项尖端功能，然而，大多数游戏都坚持使用图块引擎。 为什么呢？ 因为在实践中，它耗费了大量的CPU资源。
图块引擎使CPU能够将大部分计算工作委托给图形芯片。 相比之下，PPU提供的帧缓冲区系统仅限于将该内存段显示为单个背景层，这意味着除非CPU进行计算，否则无法再进行单独的仿射变换、分层或特效。 此外，帧缓冲区占用80 KB内存，因此只有16 KB（一半）可用来存储精灵图块。
因此，这些新模式主要用于特殊情况，如播放动态视频（Game Boy Advance Video系列完全依赖于此）或显示3D几何图形（由CPU渲染）。 无论如何，其结果至少可以说是令人印象深刻的。
音频
GBA具有双声道采样播放器，可与传统的Game Boy音效系统结合使用。
功能
下面以索尼克进化2为例，对每个音频组件进行细分：
PCM
新的声音系统现在可以播放PCM采样，它提供两个称为直接声音（Direct Sound）的通道，使用FIFO队列（以16字节缓冲器的形式实现）接收采样。
采样是8位有符号的（编码值从-128到127）。 默认采样率为32 kHz，但这取决于每款游戏：因为采样率越高，文件大小越大，CPU周期越长，所以并不是每款游戏都会花费同样多的资源在音频芯片上。
DMA 可以用来节省CPU的工作开销。 定时器也可与队列保持同步。
PSG（可编程声音生成器）
虽然Game Boy子系统不会共享其CPU，但它可以访问其PSG。 出于兼容性考虑，这与原始Game Boy上的设计相同。 我以前写过一篇文章，详细介绍了每个通道的具体情况。
大多数GBA游戏都将其用于伴奏或效果。 后来的游戏会将音乐优化为PCM，而不使用PSG。
混合后
最后，所有声音都会自动混合并通过扬声器/耳机插孔输出。
尽管GBA只有两个PCM通道，但一些游戏似乎能够“同时”播放两个以上的采样。 它是如何实现的？ 虽然只有两个通道在纸面上看起来有点弱，但主CPU可以使用其部分周期来提供音频排序和混音[24]（这应该能让你了解 ARM7 有多强大！）。 此外，在“操作系统”部分，你会发现BIOS ROM中包含了音频编曲器！
两全其美
有些游戏进一步采用了PCM-PSG双重性，并根据具体情况“交替”使用主导芯片。
在这款游戏（地球冒险3（Mother 3））中，玩家可以进入两个不同的房间，一个是相对正常的房间，另一个是怀旧的房间。 根据角色所处房间的不同，同样的乐谱听起来会偏现代或偏8bit。
操作系统
ARM7的Reset向量表位于0x00000000处，该地址指向一块16 KB大小的BIOS ROM。 这意味着Game Boy Advance首先从BIOS启动，BIOS会显示标志性的启动动画，然后决定是否加载游戏。
BIOS ROM 还存储了软件例程，游戏可以调用这些例程来简化某些操作并减小卡带的大小[25]。 这些例程包括：
- 算术功能：执行除法、平方根和反正切运算的例程。
- 仿射矩阵计算：在给定“缩放”值和角度的情况下，它将计算出输入PPU的仿射矩阵，以便缩放/旋转背景或精灵。
- 有两个函数，一个用于精灵，另一个用于背景。 它们的参数略有不同，但原理相同。
- 解压缩函数：执行解压缩算法，包括Run-Length、LZ77和Huffman。 它还提供位解包和顺序差。
- 内存复制：两个移动内存的函数。 第一个函数使用专门的操作码复制32字节块，这种类型的传输（
LDMIA加载和SDMIA存储）只需一次。 第二个函数分别使用重复的LDRH/STRH或LDMIA/STMIA操作码复制2字节或4字节的数据块。 因此，第二个功能更加灵活，但速度却没有那么快。 - 声音：实现完整的MIDI音序器！ 它包括许多控制功能。
- 电源接口： 用于复位、清除大部分RAM、停止CPU直到某个事件发生（垂直消隐或自定义事件）或切换到“低功耗模式”的快捷方式。
- 多重启动： 将程序上传到另一个GBA并启动它。 更多详情请参见“游戏”部分。
BIOS通过32位总线连接，使用ARM和Thumb指令组合实现，但后者最为突出。
此外，请记住，所有这些都只能在ARM7上运行。 换句话说，没有任何硬件加速来加快这些操作。 因此，任天堂通过软件提供了所有这些功能。
游戏
游戏以一种新的专有卡带格式分发，它仍被称为Game Pak，但采用了更小的设计。
GBA程序大多用C语言编写，性能关键部分用汇编语言（ARM和Thumb）编写，以节省时钟周期。 任天堂提供了一个包含库和编译器的SDK。
GBA的编程与超级任天堂共享一些方法，但也继承了2000年代早期的所有先进技术： 标准化的高级语言、可靠的编译器、可调试的RISC CPU、非专有的开发工作站、相对更好的文档以及…… 互联网的接入！
访问卡带数据
虽然ARM7具有32位地址总线，但连接到卡带的地址线只有24条。
这意味着，从理论上讲，不需要映射器就可以访问卡带上最多16 MB的内容。 然而，内存映射图显示可以访问32 MB的卡带ROM。 那么，这到底是怎么回事呢？ 事实上，Game Pak使用的是25 位地址（这也是32 MB为一块的原因），但其最下面的位被固定为0。 因此，剩下的24位都被设置了。 这就是Game Pak寻址的工作原理。
这是否意味着位于奇数地址（最小有效位为1）的数据将无法访问？ 不会，因为数据总线是16位的： 每次传输时，CPU/DMA都会获取所在字节和下一个字节，从而能够读取偶数和奇数地址。 正如您所看到的，这只是充分利用硬件功能同时降低成本的又一项工程。
奇怪的是，26位ARM CPU也采用了同样的技术。 这些处理器采用24位程序计数器，由于位数必须是8 的倍数（又称 字对齐），因此26位地址的最后两位总是0。 不过，由于这些CPU取32位（第一个字节加上后面三个字节），因此可以访问整个26位地址空间。
卡带RAM空间
为了保存存档，卡带可以包括[27]：
- SRAM：它们需要电池来保存内容，大小可达64 KB（尽管商业游戏不超过32 KB）。 可通过GBA的内存映射访问。
- 闪存ROM：与SRAM类似，不需要电池，容量可达128 KB。
- EEPROM：需要串行连接，理论上可存储任何内容（通常为8 KB）。
配件
包括以前的Game Boy Link插口，可提供多人游戏功能或额外内容。 但由于某种原因，该机不再配备红外传感器（可能是大容量传输太不可靠）。
此外，GBA的BIOS在内部实现了一种称为多重启动的特殊功能： 另一台游戏机（GBA或GameCube）可以向接收器的EWRAM发送一个可用的游戏，然后，后者将从那里启动（而不是从Game Pak启动）。
反盗版&自制软件
一般来说，与其他游戏机制造商在使用CD-ROM时不得不不断进行的“猫捉老鼠”游戏相比，使用专有卡带对破解者来说是一个很大的障碍。
为了打击盗版卡带（未经授权的复制品），GBA的BIOS加入了与初代Game Boy相同的启动检查功能。
烧录卡
随着固态存储变得越来越经济实惠，市场上出现了一种新型卡带。 烧录卡与普通的卡带外观相似，但增加了一个可重复写入的存储器或一个卡槽。 这样，用户就可以在游戏机内启动游戏ROM文件。 实际上，这个概念并不新鲜，开发人员在内部就使用过类似的工具，在真正的游戏机上测试他们的游戏（制造商提供了实现这一功能的硬件）。
早期的解决方案包括一个可烧录的NOR Flash闪存（最多32 MB）和一些电池后背供电的SRAM。 为了将二进制文件上传到卡带中，卡带随附了一根链接到USB的电缆，可与GBA和运行Windows XP的PC配合使用。通过使用专有的闪存软件和驱动程序，电脑将多重启动程序上传到 GBA，再由 GBA 将游戏二进制文件从电脑传输到闪存卡（插入 GBA 中）。总之，上传游戏的整个过程被认为过于缓慢。后来的闪存卡（如 “EZ-Flash”）提供了更大的存储空间，并且无需 GBA 作为中间媒介即可进行编程[29]。最后的闪存卡依赖于可移动存储器（SD、MiniSD、MicroSD 或其他）。 通过使用专有的烧录软件和驱动程序，电脑将多重启动程序上传到GBA，再由GBA将游戏二进制文件从电脑传输到烧录卡（插入GBA中）。 总之，上传游戏的整个过程被认为过于缓慢。 后来的烧录卡（如“EZ-Flash”）提供了更大的存储空间，并且无需GBA作为中间媒介即可进行编程[29]。 后一种烧录卡依赖于可移除存储器（SD、MiniSD、MicroSD或其他）。
事实证明，这些存储卡的商业应用是一个法律的灰色地带： 任天堂谴责使用这种卡会导致盗版，而一些用户则辩解说这是运行自制程序（在游戏工作室之外制作的程序，因此未经任天堂批准）的唯一方法。 支持任天堂论点的事实是，EZ-Writer等闪存盘可以帮助用户修补游戏ROM，使其可以在EZ-Flash卡中顺利运行。 在任天堂的法律尝试之后，这些卡带在一些国家（如英国）被禁止使用。 尽管如此，它们在全球范围内依然存在。
这就是全部了，伙计们。
可惜这机子没有背光！
