Войти
В этой статье описывается процессор, память и другие компоненты домашней игровой приставки Nintendo 64 1996 года.
Материнская плата Nintendo 64 с отображением ЦП, RCP и RDRAM. 
Центральный процессор CPU-NUS VR4300 Центральный процессор (ЦП) Nintendo 64 - это NEC VR4300, лицензионный вариант 64-битной MIPS Technologies R4300i, которая сама по себе является производной MIPS R4200 по сниженной цене. VR4300, созданный NEC по 350- нм техпроцессу, представляет собой 5-ступенчатый скалярный процессор RISC для последовательного выполнения, внутренний кэш L1 с прямым отображением 24 КБ (16 КБ для инструкций, 8 КБ для данных). Хотя модуль с плавающей запятой существует как логический сопроцессор, он разделяет основной путь данных, а это означает, что инструкции с плавающей запятой остановят целочисленный конвейер. 120-контактный процессор с 4,6 миллионами транзисторов пассивно охлаждается алюминиевым радиатором, который контактирует со стальным радиатором наверху. Он рассеивает около 1,8 Вт (значение дано для штатной детали VR4300 с частотой 100 МГц).
VR4300 N64 с тактовой частотой 93,75 МГц обычно считается самым мощным консольным процессором пятого поколения игровых консолей. За исключением более узкой 32-битной системной шины, VR4300 сохраняет вычислительные возможности 64-битного MIPS R4200, хотя немногие игры используют преимущества операций 64-битной точности данных. В играх N64 обычно используются более быстрые и компактные 32-битные операции с данными, поскольку их достаточно для генерации данных трехмерной сцены для блока RSP (Reality Signal Processor) консоли. Кроме того, 32-битный код выполняется быстрее и требует меньше места для хранения, что стало ценным преимуществом современных технологий. ЦП ограничен шиной со скоростью 562,5 МБ / с для системного ОЗУ, и для доступа к ОЗУ он должен пройти через сопроцессор реальности (RCP) и не может использовать DMA для этого, как RCP. Эта проблема еще больше усугубляется высокой задержкой доступа к RDRAM.
Программы, эмулирующие Nintendo 64, выигрывают от недостатка 64-битных операций в исполняемом коде игры, особенно при работе с 32-битной машинной архитектурой в качестве хоста. Большинство из этих эмуляторов выполняют большую часть вычислений с 32-битной точностью и перехватывают несколько подпрограмм, которые фактически используют 64-битные инструкции.
РЦП-НУС «Сопроцессор реальности» Графические и звуковые функции Nintendo 64 выполняет 64-битный сопроцессор SGI, названный Reality Coprocessor, или RCP. RCP - это микросхема с частотой 62,5 МГц, внутренне разделенная на два основных компонента: процессор отображения реальности (RDP) и процессор сигналов реальности (RSP). Каждая область взаимодействует с другой посредством 128-битной внутренней шины данных, обеспечивающей пропускную способность 1,0 ГБ / с. RSP - это 128-битный векторный процессор целых чисел на базе MIPS R4000. Он программируется с помощью микрокода, что позволяет при необходимости значительно изменять функции микросхемы в зависимости от названия программного обеспечения, чтобы обеспечить различные типы работы, точность и рабочие нагрузки. Ряд микрокодов был предоставлен Nintendo, в то время как некоторые компании, такие как Rare и Factor 5, позже разработали свои собственные микрокоды. RSP выполняет расчеты преобразования, отсечения и освещения, а также настройку треугольника. Процессор отображения реальности - это в первую очередь растеризатор пикселей Nintendo 64, а также обрабатывает вычисление Z-буфера консоли.
RCP был разработан операционным отделом SGI Nintendo во главе с инженером доктором Вэй Йеном (который позже основал ArtX в 1997 году). RCP был произведен NEC с использованием 350-нм 3LM CMOS- процесса, который NEC представила в 1994 году. Процессор содержит 2,6 миллиона транзисторов, изготовленных с использованием этого процесса. 160-контактный процессор имеет размер кристалла 81 мм 2, что дает ему плотность транзисторов более 32 000 на мм 2. Рассеивание тепла составляет 2,8 Вт.
Вместо дискретного звукового процессора RSP часто выполняет звуковые функции, хотя центральному процессору также можно поручить это. Он может воспроизводить большинство типов аудио (в зависимости от программных кодеков ), включая несжатый PCM, MP3, MIDI и музыку с трекера. RSP теоретически может поддерживать максимум 100 каналов PCM одновременно, но только в том случае, если все системные ресурсы предназначены для звука. Максимальная частота дискретизации составляет 48 кГц с 16-битным звуком. На практике, однако, ограничения хранения, вызванные форматом картриджа ПЗУ, ограничивают размер звука и, следовательно, качество. Некоторые игры предназначены для более высокого качества звука, когда доступны расширения памяти, например, F-Zero X Expansion Kit.
RDP выполняет растеризацию, генерируя из геометрии пиксели, которые необходимо заполнить перед выводом на дисплей.
Системная оперативная память подключена к RCP по шине 562,5 МБ / с. ЦП обращается к ОЗУ через карту памяти RCP, используя системную шину адреса / данных. RCP имеет контроллеры DMA во многих своих интерфейсах, а его внутренний арбитр шины обрабатывает приоритеты между ними. RCP, как и ЦП, пассивно охлаждается алюминиевым радиатором, который контактирует со стальным радиатором наверху.
Rambus RDRAM18-NUS, ранний двухчиповый вариант Последним основным компонентом системы является оперативная память или ОЗУ. Следуя традициям разработки суперкомпьютеров SGI, Nintendo 64 реализовала унифицированную архитектуру памяти (UMA) вместо отдельных банков памяти для ЦП, аудио и видео, как это было у конкурентов. Сам по себе состоит из ОЗУ 4,5 мегабайта в Rambus RDRAM, изготовленном NEC, из которых только 4 МБ видны на CPU; остальное используется исключительно RCP для таких задач, как сглаживание и Z-буферизация. Системная оперативная память может быть расширена до 9 МБ с помощью Expansion Pak. ОЗУ имеет 9-битную шину данных с частотой 250 МГц; поскольку RDRAM передает данные как на нарастающем, так и на спадающем фронте сигнала (метод, также известный как DDR ), он предоставляет системе пиковую пропускную способность 562,5 МБ / с, совместно используемую ЦП и RCP.
В то время технология Rambus была довольно новой и предлагала Nintendo возможность обеспечить большую полосу пропускания по относительно низкой цене. Узкая шина делает конструкцию платы проще и дешевле, чем шины данных большей ширины, необходимые для высокой пропускной способности из типов ОЗУ с более медленной тактовой частотой (таких как VRAM или EDO DRAM ); Таким образом, материнская плата N64 могла быть спроектирована всего с 2 слоями. Однако в то время у RDRAM была очень высокая задержка доступа. Сочетание высокой пропускной способности и высокой задержки означало, что от разработчиков требовались значительные усилия для достижения оптимальных результатов. Ранние версии N64 используют две микросхемы ОЗУ 18 Мбит; в ок. В 1998 году они были заменены одним чипом на 36 Мбит, который использовался в Expansion Pak.
В Nintendo 64 игры Pak картриджи ROM были намного быстрее, чем современные CD-ROM дисков, данные могут передаваться в режиме реального времени с патронами, как будто они являются дополнительными RAM, тем самым максимизируя эффективность оперативной памяти системы. Это была обычная практика для разработчиков многих игр, таких как Nintendo EAD «s Супер Марио 64 или Factor 5 » s Индиана Джонс и Адская машина.
Система позволяет выводить видео в двух форматах: композитное видео и S-Video. Это достигается с помощью патентованного разъема «MULTI OUT» на задней панели системы, который был перенесен из SNES и позже повторно использован на GameCube. Хотя микросхема цифро-аналогового преобразователя, использовавшаяся в ранних моделях, имела возможность воспроизводить RGB- видео, она не была подключена по умолчанию для этой цели, а в более поздних версиях полностью отсутствовали разъемы для этой цели.
К системе прилагался композитный кабель (обозначенный Nintendo Stereo A / V cable). Отдельно (и включенный в систему в Великобритании) были РЧ- модулятор и набор переключателей (для подключения к более старым телевизорам) и официальный кабель S-Video, хотя последний продавался только в розничных магазинах в Японии. В США официальный кабель S-Video можно было заказать только напрямую в Nintendo of America, в то время как на территориях PAL вообще официально не продавался кабель S-Video. Кроме того, Nintendo исключила несколько компонентов из тракта сигнала S-Video в консолях PAL, а это означает, что использование немодифицированного кабеля S-Video NTSC приведет к чрезмерно яркому, яркому изображению или вообще к отсутствию изображения.
Система поддерживает разрешение стандартной четкости до 480i ( 576i для устройств PAL). Немногие игры используют этот режим, и большинство из них также требуют использования обновления RAM Expansion Pak. В большинстве игр вместо этого используются режимы системы с низким разрешением 240p (288p для моделей PAL). Ряд игр также поддерживает широкоэкранные соотношения сторон экрана с использованием анаморфного широкоформатного изображения или почтового ящика. Игры с поддержкой этого включают 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 и Южный парк.
