Движок — это конвеер, который в каждом кадре делает одну и ту же работу.

Сначала идёт обработчик прерывания, на нём висит музыка, звуковые эффекты, и глобальные счётчики фреймов.
Затем идёт блок рендера. На время вызова графических процедур, прерывания запрещаются.

Рендер состоит из следующих шагов:
— очищаются все динамические объекты на экране (герой, враги, призы, файлболлы, — всё, что движется);
— выводятся неподвижные блоки, причём очищать их не нужно, т.к. «с хвоста» блоки чистят сами себя;
— поверх блоков выводятся все динамические объекты, с занесением в стек информации для очистки в следующем фрейме;

Далее опрашивается user input (клавиатура или джойстик). На основе этого для главного героя выбирается спрайт, и придаётся ускорение по осям (разбег, прыжок, торможение, итд).

Затем запускается конвеер обработки всей логики. Она полностью одинакова для всех движущихся объектов в сцене. Каждый объект прогоняется по этому конвееру: — изменяется состояние, координаты, детектируются коллизии, срабатывают события и происходит обработка реакции на события (если они заданы).
Весь алгоритм линейный, т.е. обработка всех физических свойств, всех коллизий и событий для одного объекта всегда занимает примерно одинаковое время, независимо от игровой ситуации.

После прогонки всех объектов по конвееру, последним в очереди идёт проверка общеигровых событий, таких как: достижение конца уровня, переключение режимов ГГ (immunity, starman, итп), проверка возможности захода в «трубы», и т.п.

Затем просто ждём следующего прерывания, меняем экраны местами, и поехали с начала.

Если не успели обработать всю логику, и прерывание пришло раньше, — ничего страшного. Пытаемся компенсировать это время в следующем кадре (т.е. не ждём прерывания, а сразу начинаем готовить следующий кадр).

В целом, у движка есть три режима работы:
— обычный геймплей, когда работают и рендер и логика;
— анимация («взятие приза», «заход в трубу», «скатывание по флагу») — работает только рендер, а логика управляется специально написанным скриптом;
— распаковка данных в память, тут 100% CPU отдаётся на распаковку, а на экране в это время показываются попеременно два статичных кадра, и просто играет музыка.

Если интересно, могу более подробно расписать по любому пункту.