- Procesador: Unidad Ricoh 2A03 de 8 bits (procesador MOS 6502)
- Soporte: Cartucho ROM («Game Pak»)
- Memoria: Contiene dos KB de memoria de acceso aleatorio (RAM) interna
- Video: Utiliza una unidad de procesamiento de imágenes (PPU) estándar desarrollada por Ricoh. La versión del procesador usada en los modelos NTSC, designada como RP2C02, opera a 5,37 MHz, mientras que la versión utilizada en los modelos PAL, llamada RP2C07, funciona a 5,32 MHz.
- Audio: La placa base de la NES soportaba un total de cinco canales de sonido, entre los que se incluían dos canales de onda de pulso de ciclo de trabajo variable —un ciclo de trabajo se define como la fracción de tiempo que un sistema se encuentra en estado «activo»— (12,5%, 25%, 50% y 75%), con un control de volumen de 16 niveles y un hardware de portamento, soportando frecuencias en un rango de 54 Hz a 28 kHz.
- Paleta de colores: 48 colores y cinco grises en la paleta base; rojo, verde, y azul se pueden oscurecer individualmente en regiones específicas de la pantalla usando código temporiza
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