Nintendo 64 teknik özellikleri - Nintendo 64 technical specifications
Bu makalede, 1996 Nintendo 64 ev video oyun konsolunun işlemcisi, belleği ve diğer bileşenleri açıklanmaktadır .
Bileşenler
-
CPU : 64-bit NEC VR4300 ( MIPS R4300i ), 24 KB L1 önbelleğe sahip, 93.75 MHz'de çalışıyor .
- Performans: 125 MIPS ( saniyede milyon talimat ), 93,75 MFLOPS ( saniyede milyon kayan nokta işlemi).
-
GPU : 64-bit Gerçeklik Yardımcı İşlemcisi , 62,5 MHz'de ve saniyede yarım milyardan fazla aritmetik işlemde çalışır, doğru koşullar altında çift çıkışlı skaler ve vektör işlemleri yapabilir. Bu bir mikro -reprogrammable T & L Gerçeklik Sinyal İşlemcisi (RSP) ve Gerçek görüntü işlemci (RDP): iki entegre işlemci oluşan grafik işlemcisi.
- Video Arayüzü (VI), sabit bir zaman aralığı kullanarak çerçeve arabelleğinden veri okur ve video çıkışını üretmek için DA'ya (dijital-analog) dönüştürücüye (video DAC) gönderir.
- Ses Arabirimi (AI), sabit bir zaman aralığı kullanarak ses arabelleğinden verileri okur ve ses çıkışını üretmek için DA'ya (dijital-analog) dönüştürücüye (ses DAC) gönderir.
- Paralel Arabirim (PI), kartuş ve genişletme bağlantı noktaları aracılığıyla paralel aygıtlar arasında yapılandırma ve veri aktarımlarını yönetir.
- Seri Arabirim (SI), seri aygıtlar (oyun denetleyicileri ve aksesuarlar) arasındaki iletişimi PIF (çevresel arabirim) yongası aracılığıyla yönetir.
- RDRAM Arabirimi (RI), dinamik bellek modüllerini yapılandırır.
- Mikroişlemci Arabirimi (MI), kesintileri ve diğer donanım parametrelerini yönetir.
- Donanım özellikleri: perspektif düzeltmeli doku eşleme , kenar yumuşatma , Z-arabelleğe alma , çift doğrusal filtreleme , üç doğrusal filtreleme , Gouraud gölgeleme , 8 bit alfa harmanlama , ayrıntı yönetimi düzeyi , renk anahtarlama, YUV'den RGB'ye doku dönüştürme.
- En yüksek doluluk oranı (RDP ardışık
- 31,25 megapiksel /saniye (tekstüre, perspektif düzeltme, çift doğrusal filtreleme, yarı saydamlık, Z-arabelleğe alma, mipmapping, sis; iki döngü modu belirtilir).
- 62,5 MP/sn (tekstürleme, perspektif düzeltme, çift doğrusal filtreleme, yarı saydamlık, Z-arabelleğe alma; tek çevrim modu belirtilir).
- 125–250 MP/sn ( doldurma modu, kopyalama modu).
Merkezi işlem birimi
Nintendo 64'ün merkezi işlem birimi (CPU), 64-bit MIPS Technologies R4300i'nin lisanslı bir çeşidi olan NEC VR4300'dür , kendisi de MIPS R4200'ün maliyeti düşürülmüş bir türevidir. NEC tarafından 350 nm'lik bir süreç üzerine inşa edilen VR4300, bir RISC 5 aşamalı skaler sıralı yürütme işlemcisi, dahili 24 KB doğrudan eşlemeli L1 önbelleğidir (talimatlar için 16 KB, veriler için 8 KB). Bir kayan nokta birimi, mantıksal bir yardımcı işlemci olarak mevcut olmasına rağmen, tamsayı aritmetik toplayıcısını ve kaydırıcısını paylaşır; bu, kayan nokta talimatlarının tamsayı ardışık düzenini durduracağı anlamına gelir. 120 pimi, 1.7 milyon transistör işlemci 350 bir işlem boyutunda üretilmiştir nm ve 45 bir kalıp alanı mm 2 . Bu 1.8 watt yakın (stok 100 MHz VR4300 parçası için verilen rakam) dağıtır, ve pasif bir soğutulur alüminyum bir temas ettiği heatspreader çelik ısı alıcı üzerinde.
Bir ile saat hızı 93.75 MHz, N64 en VR4300 genellikle en güçlü konsol CPU olarak kabul edilir video oyun konsolları beşinci nesil . Daha dar 32-bit sistem veri yolu dışında, VR4300, 64-bit MIPS R4200'ün hesaplama yeteneklerini korur, ancak birkaç başlık 64-bit veri hassas işlemlerinden yararlanır. N64 oyun başlıkları genellikle daha hızlı ve daha kompakt 32 bit veri işlemlerini kullanır, çünkü bunlar konsolun RSP (Gerçeklik Sinyali İşlemcisi) birimi için 3B sahne verileri oluşturmak için yeterlidir. Buna ek olarak, 32 bit kod daha hızlı yürütülür ve daha az depolama alanı gerektirir, bu da çağdaş teknolojiyle birinci sınıf gelir. CPU, sistem RAM'ine giden 562,5 MB/s'lik bir veri yolu ile sınırlandırılmıştır ve RAM'e erişmek için CPU'nun Reality Coprocessor'dan (RCP) geçmesi gerekir ve bunu yapmak için RCP'nin yapabildiği gibi DMA'yı kullanamaz. Bu sorun, RDRAM'ın yüksek erişim gecikmesi ile daha da karmaşık hale gelmektedir .
Nintendo 64'ü taklit eden programlar , özellikle bir ana bilgisayar olarak 32-bit makine mimarisiyle çalışırken, oyunun yürütülebilir kodundaki 64-bit işlemlerin azlığından yararlanır. Bu öykünücülerin çoğu, hesaplamaların çoğunu 32-bit hassasiyette gerçekleştirir ve 64-bit yönergeleri gerçekten kullanan birkaç alt yordamı yakalar .
gerçeklik yardımcı işlemcisi
Nintendo 64'ün grafik ve ses görevleri , Reality Coprocessor veya RCP olarak adlandırılan 64-bit SGI yardımcı işlemcisi tarafından gerçekleştirilir . RCP, dahili olarak Reality Display Processor (RDP) ve Reality Signal Processor (RSP) olmak üzere iki ana bileşene bölünmüş 62,5 MHz'lik bir yongadır. Her alan diğeriyle 1.0 GB/sn bant genişliği sağlayan 128 bit dahili veri yolu aracılığıyla iletişim kurar . RCP, mühendis Dr. Wei Yen (daha sonra 1997'de ArtX'i kurdu) tarafından yönetilen SGI'nin Nintendo Operasyonları departmanı tarafından geliştirildi . RCP, NEC'in 1994 yılında tanıttığı 350 nm 3LM CMOS işlemi kullanılarak NEC tarafından üretildi . İşlemci, bu işlem kullanılarak üretilen 2,6 milyon transistör içeriyor . 160 pim işlemcisi 81 bir kalıp boyutuna sahip mm 2 oa vererek transistör yoğunluğunu mm başına 32.000 arasında 2 . Termal yayılım 2,8 watt olarak derecelendirilmiştir.
RSP, MIPS R4000 tabanlı 128 bit tamsayı vektör işlemcisidir . Yalnızca 4 kiB talimatı ve 4 kiB veri yerel depolarını ele alabilir ve kesintiler gibi sistem görevleri için tesisten yoksundur. Mikrokod aracılığıyla programlanabilir , çipin işlevlerinin gerektiğinde her bir yazılım başlığı tarafından önemli ölçüde değiştirilmesine, farklı çalışma, hassasiyet ve iş yüklerine izin verilmesine olanak tanır. Bir dizi mikro kod Nintendo tarafından sağlanırken, Rare ve Factor 5 gibi birkaç şirket daha sonra kendi mikro kodlarını geliştirecekti. RSP , dönüştürme, kırpma ve aydınlatma hesaplamaları ile üçgen kurulumunu gerçekleştirir.
Ayrı bir ses işlemcisi yerine, RSP sıklıkla ses işlevlerini yerine getirir, ancak CPU'ya bununla da görev verilebilir. Sıkıştırılmamış PCM , MP3 , MIDI ve izleyici müziği dahil çoğu ses türünü (yazılım kodeklerine bağlı olarak ) çalabilir . RSP, teorik olarak bir seferde maksimum 100 kanal PCM kapasitesine sahiptir, ancak yalnızca tüm sistem kaynaklarının sese ayrıldığı durumlarda. 16 bit ses ile maksimum 48 kHz örnekleme hızına sahiptir. Ancak pratikte, ROM kartuş formatının neden olduğu depolama sınırlamaları , ses boyutunu ve dolayısıyla kaliteyi sınırlar. Bazı oyun başlıkları, F-Zero X Genişletme Kitinde olduğu gibi, depolama genişletmeleri mevcut olduğunda daha yüksek kaliteli ses için tasarlanmıştır .
Reality Display Processor, sabit hatlı bir rasterleştirici ve piksel çizim motorudur ( Z-arabelleğe alma dahil ). RDP , hem doğrudan belleğe erişen hem de yerel depolama doku önbelleğinden ve yerel depolama dokusu önbelleğinden veri taşıyan ayrı bir bellek ön ucuyla, sırayla rasterleştirme ve çerçeve arabelleğindeki piksellerin çizimini veya tekstüre edilmesini gerçekleştirir .
Sistem RAM'i, RCP'ye 562,5 MB/s veri yolu ile bağlanır. CPU, sistem adresini/veri yolunu kullanarak RCP'nin bellek haritası aracılığıyla RAM'e erişir. RCP, arabirimlerinin çoğunda DMA denetleyicilerine sahiptir ve dahili veri yolu hakemi, bunlar arasındaki öncelikleri yönetir. RCP, CPU gibi, yukarıdaki çelik ısı emici ile temas eden bir alüminyum ısı yayıcı tarafından pasif olarak soğutulur.
Hafıza
Sistemdeki son ana bileşen, rastgele erişimli bellek veya RAM'dir. SGI süper hesaplamadaki tasarım mirasının ardından, Nintendo 64 , rakiplerinde görüldüğü gibi CPU, ses ve video için ayrı bellek bankalarına sahip olmak yerine birleşik bir bellek mimarisi (UMA) uyguladı . RAM kendisi 4,5 oluşur megabayt arasında Rambus RDRAM'in ile imal, NEC yalnızca 4 MB CPU'ya görebilir, bunlardan; geri kalanı, yalnızca RCP tarafından, kenar yumuşatma ve Z-arabelleğe alma gibi görevler için kullanılır. Sistem RAM'i, Expansion Pak ile toplam 8 MB'a genişletilebilir. RAM, 250 MHz'de 9 bitlik bir veri yoluna sahiptir; RDRAM, sinyalin hem yükselen hem de düşen kenarında veri aktardığından ( DDR olarak da bilinen bir teknik ), sisteme CPU ve RCP arasında paylaşılan 562,5 MB/sn en yüksek bant genişliği sağlar.
Rambus teknolojisi o zamanlar oldukça yeniydi ve Nintendo'ya nispeten düşük bir maliyetle büyük miktarda bant genişliği sağlamanın bir yolunu sundu. Dar veri yolu, kart tasarımını, daha yavaş saat hızına sahip RAM türlerinden ( VRAM veya EDO DRAM gibi ) yüksek bant genişliği için gereken daha yüksek genişlikteki veri yollarından daha kolay ve ucuz hale getirir ; bu şekilde N64 anakart sadece 2 katman ile tasarlanabilirdi. Ancak, o zamanlar RDRAM çok yüksek bir erişim gecikmesiyle geldi. Yüksek bant genişliği ve yüksek gecikme süresinin birleşimi, geliştiricilerin en iyi sonuçları elde etmek için önemli ölçüde çaba göstermesi gerektiği anlamına geliyordu. Erken N64 revizyonları iki adet 18 Mbit RAM yongası kullanır; ca. 1998'de bunlar, Expansion Pak'ta kullanılanın aynısı olan tek bir 36 Mbit çip ile değiştirildi.
Nintendo 64 oyun Pak katı hal ROM kartuşları çok daha hızlı çağdaş daha vardı CD-ROM sürücüleri, böylece diğer şeyler işlemek için sistemin bellek boşaltma, ek RAM sanki izin geliştiriciler gerçek zamanlı olarak onlardan veri akışı için bir kuvvet. Bu gibi birçok oyunlar, geliştiriciler için yaygın bir uygulama idi Nintendo EAD 'ın Super Mario 64 veya Faktör 5 ' in Indiana Jones ve Infernal Machine .
Video
Sistem iki formatta video çıkışına izin verir: kompozit video ve S-Video . Bu, SNES'ten aktarılan ve daha sonra GameCube'de yeniden kullanılan, sistemin arkasındaki tescilli "MULTI OUT" konektörü aracılığıyla gerçekleştirilir. Her ne kadar dijital-analog çevirici erken modellerinde kullanılan çip üretme kapasitesine sahip RGB video bu amaçla varsayılan olarak bağlanan ve daha sonra revizyonlar tamamen bu amaçla pim bağlantıları yoksun değildi.
Sistem bir kompozit kabloyla (Nintendo tarafından etiketli Stereo A/V kablosu) birlikte geldi. Ayrı olarak temin edilebilen (ve Birleşik Krallık'ta sistemle birlikte verilen) bir RF modülatörü ve anahtar seti (eski televizyonlara bağlantı için) ve resmi bir S-Video kablosuydu, ancak ikincisi yalnızca Japonya'daki perakende mağazalarında satıldı. ABD'de resmi S-Video kablosu yalnızca doğrudan Nintendo of America'dan sipariş edilebilirken, PAL bölgelerinde hiçbir S-Video kablosu resmi olarak tamamen satılmadı. Ayrıca Nintendo, PAL konsollarındaki S-Video sinyal yolundan birkaç bileşeni çıkardı; bu, değiştirilmemiş bir NTSC S-Video kablosunun aşırı parlak, cafcaflı bir görüntüye veya hiç görüntü olmamasına neden olacağı anlamına gelir.
Sistem, 480i'ye ( PAL birimleri için 576i) kadar standart tanımlı çözünürlükleri destekler . Çok az oyun bu modu kullanır ve kullananların çoğu Expansion Pak RAM yükseltmesinin kullanılmasını gerektirir. Çoğu oyun bunun yerine sistemin düşük çözünürlüklü 240p (PAL modelleri için 288p) modlarını kullanır. Bir dizi oyun, anamorfik geniş ekran veya mektup kutusu kullanarak geniş ekran görüntü oranlarını da destekler . Bunu destekleyen oyunlar arasında Banjo-Tooie , Donkey Kong 64 , GoldenEye 007 , 007: The World Is Not Enough , Jet Force Gemini , Perfect Dark , Starshot: Space Circus Fever , Turok 2: Seeds of Evil , Turok 3: Shadow of Oblivion , Mission Impossible , Hybrid Heaven ve South Park .