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
PPU的内存架构.
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
这两个块由4bpp的图块构成
你可能会注意到这里有一些奇怪的垂直图案，这些不是图形，而是"图块地图"（见下一节）。
这两个块为精灵保留
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
背景图层0 (BG0)。
背景图层 2 (BG2)。
背景层3（BG3）
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：
- 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
渲染的精灵图层 (Sprite Layer)
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
合并所有图层（嗒哒！）
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：
- 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。
超级猴子球（Super Monkey Ball Jr.）（2002）
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）。
Tonc的演示
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
尼克（Nickelodeon）的《海绵宝宝》(SpongeBob SquarePants)
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。