GameCube-Laufwerk

Beim Laufwerk des GameCube handelt es sich um ein recht minimal gehaltenes DVD-Laufwerk. Entwickelt und gefertigt wurde es nicht von Nintendo selbst, sondern von Panasonic/Matsushita im Auftrag nach von Nintendo vorgegebenen Spezifikationen. Es handelt sich tatsächlich um ein reines DVD-Laufwerk; die Lasereinheit verfügt über keinen CD-Laser. Das Wii-Laufwerk ist aus elektronischer Sicht ein direkter Nachfolger des GameCube-Laufwerks.

Spezifikationen

• Datenträger: mini-DVD (8 cm Durchmesser), 1,46 GB
• Geschwindigkeit: 1.4x bis 2.3x, ausschließlich CAV-Modus (konstante Drehzahl, woraus die unterschiedliche Lesegeschwindigkeit von 1.4x bis 2.3x je nach Position des Lesekopfs resultiert)
• Audio-Streaming von Disc direkt zu Flipper ist möglich
• Puffer: 512 KB EDO-RAM
  • Davon nutzbar:
    • Ohne Audiopuffer: 480 KB
    • Mit Audiopuffer: 160 KB (+320 KB als Audiopuffer)
• Schnittstelle: DI (Disc Interface)
  • 8 Bit parallel bidirektional + serielles unidirektionales Interface für Audio-Streaming + einige Steuersignale
  • Proprietäre Schnittstelle, welche später auch für das Wii-Laufwerk weiterverwendet wurde, wenngleich über einen anderen Anschluss
  • Mainboardseitiger DI-Controller ist Teil von Flipper

Elektronik

Laufwerksplatine

Das Laufwerks-Chipset besteht hauptsächlich aus 2 von Panasonic entwickelten Chips:

• Panasonic GC-D1 (die meiste Laufwerkselektronik, z.B. DSP, Decoder etc., 144-pin LQFP)
  • Panasonic-interne Bezeichnung: MN677201
• Panasonic GC-D2 (Microcontroller mitsamt Firmware, 80-pin LQFP)
  • Es handelt sich um einen 16-bit Microcontroller der Panasonic MN10200-Serie, genauer: MN102H66D
  • Hiervon existieren mehrere Revisionen, welche sich vermutlich in erster Linie in der enthaltenen Firmware unterscheiden

Des Weiteren:

• 512 KB EDO-RAM, 256K x 16 Bit (verschiedene Hersteller)
• Panasonic AN8406 Front-End-Processor (Aufschrift: 8406)
  • Analog-Frontend zur Lasereinheit
• Panasonic AN8498 PWM-Treiber (Aufschrift: 8498)
  • Motortreiber für Disc-Spindelmotor und Lesekopf-Schlittenmotor
  • Treiber für Focus- und Tracking-Spulen im Lesekopf

Die Laufwerksplatine verfügt in jeder Revision an der Unterseite über Pads für einen unbestückten Anschluss (CN302). Diese bieten eine Schnittstelle zum GC-D2 chip, dem Microcontroller inkl. Firmware des Laufwerks. Diese Schnittstelle wird von Modchips verwendet.

Lesekopf

• Panasonic HUL6006 (Laserdiode + Sensoren, von Panasonic als "Hologram Unit" bezeichnet)
  • Ist mit Wärmeleitpaste an ein Kühlblech angepresst
• Panasonic AN8689SA (Lesekopfverstärker)

Datenträger

Im Grunde genommen handelt es sich um gewöhnliche MiniDVDs nach Industriestandard.

BCA

DVDs können in einem BCA (Burst cutting area) genannten Bereich bis zu 188 Bytes an Informationen über den jeweiligen Datenträger speichern. Diese Möglichkeit kann für beliebige Zwecke verwendet werden, z.B. Disc-Seriennummern, DRM-Schlüssel, sonstige Informationen (z.B. Produktionsdatum) etc.

Der BCA-Bereich kann aufgrund seines völlig vom Nutzdatenbereich verschiedenen Aufbaus nicht von DVD-Brennern beschrieben werden. Es handelt sich um einen – sogar mit bloßem Auge erkennbaren – Strichcode, der bei Herstellung einer Disc entweder bereits im Master vorhanden ist oder nachträglich mit einem Hochleistungslaser eingraviert wird.

Das GameCube-Laufwerk sowie sämtliche PC DVD-Laufwerke prüfen eine eingelegte Disc zunächst auf Vorhandensein eines BCA und werten diesen ggf. aus. Bei originalen GameCube-Discs ist der BCA jedoch in nicht-standardkonformer Weise kodiert, was dazu führt, dass PC DVD-Laufwerke die Disc nicht annehmen. Ein GameCube-Laufwerk hingegen kann aus diesem nicht-standardkonformen BCA Informationen über die eingelegte Disc auslesen. Insbesondere enthält der BCA verschlüsselte Informationen über die Position zusätzlicher, nicht im DVD-Standard vorgesehener Markierungen, welche ebenfalls mit einem Hochleistungslaser eingebrannt werden müssen. Diese sechs Markierungen sind ringförmig um den BCA herum angeordnet. Nur wenn deren Position exakt mit der erwarteten, im BCA beschriebenen Position übereinstimmt, verifiziert das Laufwerk die Disc als ein Original. Daher würde auch ein besonderer Brenner, der den BCA-Bereich beschreiben kann, nicht weiterhelfen. Selbst die Herstellung unlizensierter Titel oder gar gefälschter Spiele im industriellen Maßstab sollte hierdurch deutlich erschwert werden, da sich diese Markierungen exakt an den richtigen Stellen befinden müssen und nicht von gewöhnlichen DVD-Presswerken erzeugt werden können.

Es zeigte sich jedoch, dass anstelle dieser Markierungen einfach der Datenstrom, der aus den an diesen Stellen gewollt auftretenden Lesefehlern resultieren würde, auf die Disc geschrieben werden kann. Dies ermöglichte die Herstellung kommerzieller Third-Party GameCube Discs wie etwa dem Datel SD Media Launcher. Die Discs müssen lediglich über einen validen BCA in Nintendos Format verfügen, welcher von gewöhnlichen DVD-Presswerken erzeugt werden kann.

Revisionen

Es existieren mehrere Revisionen der Laufwerkshardware. Im Gegensatz zum Wii-Laufwerk fallen die Änderungen jedoch gering aus.

Boardrevisionen (es handelt sich lediglich um kleinere Layout-Änderungen):

• RJB2281A
• RJB2281A-1
• RJB2281A-2
• RJB2281B
  • (Überwiegend?) in DOL-101-Konsolen verwendet
  • In später produzierten Konsolen ist das Flexkabel zum Spindelmotor direkt an die Pads angelötet, die eigentlich für eine Anschlussbuchse vorgesehen sind

Der einzige Chip, der im Laufe der Zeit Änderungen erfuhr, ist der GC-D2. Wahrscheinlich handelt es sich um Änderungen an der intern in einem Mask-ROM befindlichen Firmware.

GC-D2-Revisionen:

• GC-D2 B
• GC-D2 C
• GC-D2 D

Bekannte Defekte

Klassischer Weise wird bei Leseproblemen oft empfohlen, die Laser-Ausgangsleistung durch Drehen am Potentiometer VR401 auf der Laufwerksplatine zu erhöhen. Ein tatsächlich zu schwacher Laser ist jedoch selten das Problem; meist umgeht man nur bestehende andere Probleme, wenn man die Leistung aufdreht, da der Laser dann besser z.B. durch Dreck durchleuchten kann und sich die Toleranz gegenüber anderen Problemen erhöht. Das Problem an dieser Methode ist, dass man dadurch die Laserdiode übermäßig verschleißt und diese mittelfristig tatäschlich schwächer wird oder gar ausbrennt.

Die folgenden Probleme können dazu führen, dass Discs nicht bzw. nur sporadisch gelesen werden:

• Dreck auf oder im Lesekopf
  • Lösung: Linse von oben reinigen (Wattestäbchen, erst das Gröbste trocken entfernen, danach mit Linsenreinigungsflüssigkeit, z.B. aus einem DVD-Laufwerks-Reinigungsset oder dem Wii-Laufwerksreinigungsset)
    • Falls das nicht ausreicht: auch intern bzw. unterhalb der Fokuslinse reinigen -> ggf. mit trockener Druckluft seitlich unter die Fokuslinse blasen (nicht versuchen, die Fokuslinse abzubauen)
• Gealterte Elkos auf der Laufwerksplatine
  • Normale Alterserscheinung
  • Lösung: Elkos tauschen (insbesondere jene um den Panasonic AN8406, am besten jedoch alle)
• Schwacher oder ausgebrannter Laser
  • Passiert üblicherweise, wenn jemand eines der beiden anderen Probleme durch Drehen am Potentiometer lösen wollte und den Laser dabei überlastete; eher selten auch einfach so
  • Lösung: Lesekopf tauschen. Temporär auch durch (ggf. weiteres) Aufdrehen der Laser-Ausgangsleistung am Potentiometer VR401 behebbar (ursprüngliche Einstellung auf der Platine markieren und vor Einbau eines neuen Lesekopfs auf diese zurückdrehen!).

Panasonic Q

Das Panasonic Q-Laufwerk unterscheidet sich in vieler Hinsicht deutlich von dem des GameCube. Als Laser benutzt es den Panasonic RAF-3011A. Die Laufwerkshardware verteilt sich auf 2 Platinen, wobei es sich überwiegend um eine Trennung zwischen GameCube- und CD/DVD-Part zu handeln scheint. Der Microcontroller auf dem GameCube-Part heißt GC-D3 statt GC-D2, während der GC-D1 identisch zu dem aus dem GameCube zu sein scheint. Auf dem CD/DVD-Part befinde sich u.A. ein MN102H60GFA, wobei es sich ebenfalls um einen Microcontroller der MN10200-Serie wie dem GC-D2 handelt.

Trivia

• Das Wii-Laufwerk ist ein direkter Nachfolger des GameCube-Laufwerks. Die Bezeichnungen der beiden zentralen Chips (vor deren Zusammenlegung in späteren Revisionen) bzw des zentralen Chips (bei späteren Revisionen) des Wii-Laufwerks beginnen mit GC2-, was für "GameCube 2" stehen dürfte.
• Das GameCube-Laufwerk ist ein ziemlich einfach aufgebautes Laufwerk, insbesondere im Vergleich zur damaligen Konkurrenz in Form der PS2 und der XBOX. Es kann nur ein einziges, proprietäres Disc-Format bei einer festgelegten Geschwindigkeit lesen, ist mechanisch sehr simpel aufgebaut und benötigt keine komplizierte mechanische Kalibrierung, wie es insbesondere bei der "fetten" PS2 der Fall ist.
• Entgegen vieler falscher Gerüchte drehen sich Discs im GameCube-Laufwerk nicht "falsch herum" und die Daten auf GameCube-Discs sind auch nicht "rückwärts" aufgespielt um "Raubkopien zu verhindern"