MSX (総称)

MSXはCPUに8ビットのZ80を使うため、必然的にアドレスバスは16ビットに制限され、メモリーは64Kiバイトまでしか使うことができない。しかしMSXは優れていて、スロットという概念でこれを解決した。

スロットは0〜3までの4つある。更に後に、各基本スロットを0〜3の拡張スロットに分け、最大16個のスロットに分けることができるようになった。

そしてメモリー空間は16Kiバイトごとに4ページ(0000H〜3FFFH、4000H〜7FFFH、8000H〜BFFFH、C000H〜FFFFH)に区切り、各ページごとに指定のスロットを割りつけることが可能となっている。

実際にはシステムチップ(MSX System、MSX-Engine)の仕様から、拡張スロットに対応したのは基本スロット0と3のみである。

スロットとROMやRAMの割りつけ方は機種ごとに様々で、MSXturboRまで標準化されなかった。

一般的な例としては、次のようなものがある。

• スロット0-0 ‐ BIOS
• スロット1 ‐ 外部ROMカートリッジ用スロット1
• スロット2 ‐ 外部ROMカートリッジ用スロット2
• スロット3-0 ‐ 内部RAM
• スロット3-1 ‐ サブBIOS(MSX2以降)

このスタイルの場合、BASIC環境では各ページに次のようにスロットが割り付けられる。

• ページ0(0000H〜3FFFH) ‐ 0-0(BIOS)
• ページ1(4000H〜7FFFH) ‐ 0-0(BIOS)
• ページ2(8000H〜BFFFH) ‐ 3-0(内部RAM)
• ページ3(C000H〜FFFFH) ‐ 3-0(内部RAM)

Z80という「CPUそのもの」は、スロットなどというものは実は知らない。普通にバスで読み書きをするだけである。MSX的には、各ページを参照するよう動作する、と表現できる。

MSXではアドレス回路を工夫し、スロットという拡張方法によってCPUを(良い意味で)騙すことで、上のような技術を実現させたわけである。

この制御は、初期のMSXではヤマハ製のカスタムチップ「MSX System」で、後期のMSXでは東芝製のカスタムチップ「MSX-Engine」で行なわれた。

アドレス空間が64KiバイトしかないMSXでも、スロットという巧妙な技術を使うことで様々な可能性を実現させた。しかし、いかにスロットといえど、そのままで扱えるのはやはり最大で64Kiバイトである。

だが、MSXではこれとは別のメモリー管理機構を用意した。これを、「メモリーマッパー」という。

メモリーマッパーは、ページを2次元的に拡張するようなものである。ページの大きさは16Kiバイトだが、この大きさで、RAMを2次元化するバンクメモリーとした。

このバンク番号は8ビット、つまり256種あるため、都合1スロットあたり16Kiバイト×256で最大4Miバイトまでの大容量メモリーを、8ビットCPUであるZ80ないしR800に過ぎないMSXシリーズで扱うことが出来るようになった。

なお、1基本スロットあたり4拡張スロットあるため、カートリッジで提供できるのは最大で4Miバイトの4倍の16Miバイトとなる。実際に、クラシックパソコン&レトロゲーム機千年稼働救済委員会による同人ハードとして「MSX2/2+用拡張メモリーカートリッジ」(CLPC-MSX16MBRAM)が実在する。

ハードウェア的には、各ページごとにI/Oポートによってマッパーのバンクを選択する。

MSX-DOS2以降では「マッパーBIOS」と呼ばれる機能が提供され、安全に利用可能となった。MSX-DOS1環境でもI/Oポートを直接管理すれば利用は可能だが、他の常駐ソフトウェア等と競合すると危険なことになる。

なお、このI/Oポートは書き込みは8ビット可能だが、読み込みは下位5ビットしか返さないという問題がある。上位3ビットは、状況がどうあれ常に111なのである。

MSX標準規格では、このポートを読むことは禁止されており、常に正確な値を得るためには、マッパーポートに書き込んだ値を別に持つ必要があった。マッパーBIOSはそれを行なっており、それ以外のOS環境等でも、これを実現しているものが幾つかある。

なお、MSXではこういったことは珍しいことではなく、VDPなども同様であった。