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Em 1987, a NEC uniu forças com a Hudson Soft (criadora do Bomberman) para o lançamento de uma nova console de videogames: o TurboGrafx-16, também conhecido como PC Engine.
Apesar de muitos pensarem que a PC Engine é um videogame de 16 bits, na realidade sua CPU principal é de 8 bits e sua PPU (Picture Processing Unit - responsável pelos gráficos) é que é de 16 bits, o que proporcionava gráficos fantásticos para a época. Outro item de destaque era o formato dos cartuchos: chamados de HuCard, eram praticamente do mesmo tamanho de uma cartão de crédito.
O PC Engine foi também o primeiro videogame do mundo a ter um leitor de CD-ROM. Este acessório era vendido separadamente, e sem dúvida nenhuma foi a principal vantagem sobre seus concorrentes. Os jogos gravados em CD eram superiores a qualquer jogo existente no mercado. Músicas digitais, vozes e animações eram os grandes atrativos que o CD-Rom proporcionava.
A NEC chegou a lançar diversas versões do PC Engine. Entre elas estão o Core Grafx, Core Grafx II, PC Engine Shuttle e o PC Engine LT. O PC Engine LT é um console único. Do mesmo tamanho do Core Grafx, este aparelho acompanha uma tela de cristal liquído acoplada no próprio console o que fez do LT um portátil fantástico permitindo até mesmo que o CD-Rom fosse encaixado nele.
Depois que o PC Engine conseguiu se fixar no mercado japonês e com a chegada da concorrência (Sega e Nintendo), a NEC decidiu por lançar o PC Engine Duo entre 1990 e 1991. Mais compacto e moderno, o PC Engine Duo reunia o PC Engine e o leitor de CD-Rom em um único console e contava com mais memória, permitindo que os programadores pudessem elaborar jogos mais complexos. Essa memória extra (e consequentemente os novos jogos) poderia ser utilizada nos consoles mais antigos utilizando o cartão System Card 2.0 ou 3.0.
Antes do lançamento do seu último console (o PC-FX), a NEC manteve vivo por mais algum tempo o PC Engine com os lançamentos do PC Engine Duo-R entre 1992 e 1993 e o PC Engine Duo-RX em 1993 (este último acompanhava 1 controle de 6 botões).
O último upgrade lançado para o PC Engine foi o Arcade Card. Basicamente o Arcade Card é um cartão de memória que permitia que os jogos gravados em CD-Rom fossem mais complexos. Esse cartão foi utilizado principalmente em conversões de jogos do Neo Geo (Art of Fighting e Fatal Fury Special).
O último aparelho lançado pela NEC na era PC Engine foi o Super Grafx. O Super Grafx, além de rodar todos os jogos do PC Engine, rodava jogos feitos exclusivamente para ele. Porém, somente 5 jogos foram lançados (1941, Aldynes, Battle Ace, Ghouls & Ghosts e Granzort) pois quando o Super Grafx foi lançado, o mercado já contava com aparelhos mais avançados.
