닌텐도 64 기술 사양

Nintendo 64 technical specifications

이 문서에서는 1996년 닌텐도 64 가정용 비디오 게임 콘솔의 프로세서, 메모리 및 기타 컴포넌트에 대해 설명합니다.

구성 요소들

다음 항목도 참조하십시오.닌텐도 64 프로그래밍 특성
CPU, RCP 및 RDRAM을 표시하는 닌텐도 64 메인보드
  • CPU: 64비트 NEC VR4300(MIPS R4300i), 24KB L1 캐시 탑재, 93.75MHz로 동작.
  • GPU: 64비트 Reality 코프로세서. 62.5MHz로 동작하며 초당 5억회 이상의 연산처리가 가능.적절한 상황에서 [2]스칼라와 벡터 연산을 듀얼로 발행할 수 있습니다.마이크로코드 재프로그래밍 T&L [3]GPU로 Reality Signal Processor(RSP; 리얼리티 신호 프로세서)와 Reality Display Processor(RDP;[4] 리얼리티 디스플레이 프로세서)의 2개의 내장 프로세서로 구성됩니다.
    • 비디오 인터페이스(VI)는 프레임 버퍼로부터 일정한 시간 간격을 사용해 데이터를 읽어, DA(디지털/아날로그) 변환기(비디오 DAC)에 송신해 비디오 출력을 생성한다.
    • Audio Interface(AI; 오디오 인터페이스)는 일정한 시간 간격을 사용하여 오디오 버퍼에서 데이터를 읽어내고 이를 4채널 DA(디지털/아날로그) 변환기(오디오 DAC)로 전송하여 사운드 출력을 생성합니다.
    • 병렬 인터페이스(PI)는 카트리지와 확장 포트를 통한 병렬 장치 간의 구성 및 데이터 전송을 처리합니다.
    • 시리얼 인터페이스(SI)는 PIF(주변 인터페이스) 칩을 통해 시리얼 디바이스(게임 컨트롤러와 액세서리) 간의 통신을 처리합니다.
    • RDRAM 인터페이스(RI)는 다이내믹 메모리모듈을 설정합니다.
    • 마이크로프로세서 인터페이스(MI)는 인터럽트 및 기타 하드웨어 파라미터를 처리합니다.
    • 하드웨어 기능: 투시보정을 [5]통한 텍스처 [4]매핑, 안티에일리어싱, Z버퍼링,[6] 쌍선형 필터링,[7][5] Guraud 쉐이딩, 8비트 알파 블렌딩, 상세관리 [6]레벨, 컬러키잉, YUV에서 RGB 텍스처 변환
    • 피크 필레이트(RDP 파이프라인 설정 또는 모드별):
      • 31.25 메가픽셀/초( 텍스처링, 투시 보정, 쌍선형 필터링, 반투명, Z 버퍼링, 밉맵핑, 안개, 2사이클 모드 표시)
      • 62.5 MP/s( 텍스처링, 투시 보정, 쌍선형 필터링, 반투명, Z 버퍼링, 1사이클 모드 표시)
      • 125~250 MP/s(필 모드, 복사 모드)[7]
  • 오디오: 16비트, 스테레오, CD 품질.[6]
    • ADPCM 음성 수: 피치 시프트 PCM 탑재 16~24채널, 이론상 최대 100개의 PCM 채널 가능.[6]
    • 샘플링 주파수: 44.1kHz 또는 48kHz, 선택 가능.
  • 4 (4.5) MB 250MHz (500MHz 유효) RDRAM (Rambus DRAM)[8] (최대 대역폭 562.5 MB/s) 공유9 비트버스), 확장 파크를 사용하여8 MB로 업그레이드 가능메모리 카운트가 다른 이유는 안티에일리어싱이나 Z버퍼링 등의 태스크에서만9번째 비트를 사용할 수 있기 때문입니다.
  • 264 MB/s로 동작하는 ROM 카트리지(닌텐도 64 게임 파크) 버스.
  • 해상도: 240p(320×240), 288p(384×288), 480i(640×480), 576i(720×576), 와이드스크린 경유 레터박스 또는 아나모픽 압축.
  • 색상 팔레트: [6]16,777,216(24비트 색심도), 2,097,152개의 가능한 색상(21비트 색)이 화면에 표시됩니다.

중앙처리장치

CPU-NUS VR4300 중앙처리장치

닌텐도 64의 중앙 처리 장치(CPU)는 64비트 MIPS 테크놀로지스 R4300i의 라이센스 버전인 NEC VR4300입니다.[9]이 모델 자체는 MIPS R4200의 비용 절감형입니다.NEC가 350nm 프로세스로 구축한 VR4300은 RISC 5단계 스칼라 순차 실행 프로세서이며 내부 24KB 다이렉트[10] 맵 L1 캐시(명령어는 16KB, 데이터는 8KB)입니다.부동소수점 유닛은 논리 코프로세서로 존재하지만 정수 산술 가산기와 시프터를 공유하기 때문에 부동소수점 명령어는 정수 [11]파이프라인을 정지시킵니다.120핀 170만 트랜지스터 CPU는 350nm 공정 크기로 제조되며 다이 면적은 45mm입니다2.약 1.8와트(재고 100MHz VR4300 부품에 대한 그림)에 방산되며, 위의 강철 히트 싱크와 접촉하는 알루미늄 히트 스프레더에 의해 수동적으로 냉각됩니다.

93.75MHz의 클럭 레이트로 N64의 VR4300은 일반적으로 5세대 비디오 게임 [12]콘솔 중 가장 강력한 콘솔 CPU로 여겨진다.폭이 좁은 32비트 시스템 버스를 제외하고 VR4300은 64비트 MIPS R4200의 [9]연산 능력을 유지하고 있지만 64비트 데이터 정밀도 연산을 이용하는 타이틀은 거의 없습니다.N64 게임 타이틀은 일반적으로 콘솔의 RSP(Reality Signal Processor) 유닛의 3D 장면 데이터를 생성하기에 충분하기 때문에 더 빠르고 더 콤팩트한 32비트 데이터 [13][self-published source]작업을 사용합니다.또한 32비트 코드는 더 빨리 실행되며 더 적은 스토리지 공간을 필요로 합니다. 이는 현대 기술에서 프리미엄급으로 제공되었습니다.CPU는 562.5 MB/s 버스에 의해 시스템RAM에 구속됩니다.RAM에 액세스하려면 CPU는 Reality Coprocessor(RCP; 리얼리티 코프로세서)를 통과해야 하며 RCP와 달리 DMA를 사용할 수 없습니다.이 문제는 RDRAM의 높은 액세스 지연으로 인해 더욱 복잡해집니다.

닌텐도 64를 모방한 프로그램들은 특히 32비트 기계 아키텍처를 호스트로 실행할 때 게임 실행 코드에 64비트 연산이 부족하기 때문에 이득을 얻는다.이들 에뮬레이터의 대부분은 32비트 정밀도로 계산의 대부분을 실행하고 실제로 [13][self-published source]64비트 명령을 사용하는 소수의 서브루틴을 트랩합니다.

리얼리티 코프로세서

RCP-NUS "리얼 코프로세서"

닌텐도 64의 그래픽과 오디오 기능은 리얼리티 코프로세서라고 불리는 64비트 SGI 코프로세서에 의해 수행된다.RCP는 내부적으로 Reality Display Processor(RDP; 리얼리티 디스플레이 프로세서)와 Reality Signal Processor(RSP; 리얼리티 신호 프로세서)의 2개의 주요 컴포넌트로 분할된 62.5MHz 칩입니다.각 영역은 1.0GB/s의 대역폭을 제공하는 128비트 내부 데이터 버스를 통해 서로 통신합니다.RCP는 엔지니어 Dr.가 이끄는 SGI의 닌텐도 운영부서에 의해 개발되었다. Wei Yen(1997년에 [14]아트X를 설립).RCP는 NEC가 1994년에 도입한 350 nm 3LM CMOS 공정을 사용하여 제조했습니다.이 프로세서는 이 공정을 통해 제조된 260만 개의 트랜지스터를 포함하고 있습니다.160핀 프로세서의 다이 사이즈는 81mm로2 [15]322,000/mm 이상의 트랜지스터 밀도를 제공합니다.열방산정격은 2.8와트입니다.

RSP는 MIPS R4000 기반의 128비트 정수 벡터프로세서입니다4kiB 명령과 4kiB 데이터 로컬 스토리지만 처리할 수 있으며 인터럽트와 같은 시스템 작업을 위한 기능이 없습니다.마이크로코드를 통해 프로그래밍이 가능하기 때문에 필요에 따라 각 소프트웨어 타이틀에 따라 칩의 기능을 크게 변경하여 다양한 유형의 작업, 정밀도 및 워크로드를 수행할 수 있습니다.많은 마이크로코드가 [16][17]닌텐도에 의해 제공되었고, 레어와 팩터 5와 같은 몇몇 회사들은 나중에 그들만의 마이크로코드를 개발할 것이다.RSP는 트랜스폼, 클리핑, 조명 계산 및 삼각 설정을 수행합니다.

개별 사운드 프로세서가 아닌 RSP는 오디오 기능을 자주 수행합니다.단, CPU에도 오디오 기능을 수행할 수 있습니다.비압축 PCM, MP3, MIDI 및 Tracker 음악 등 대부분의 유형의 오디오(소프트웨어 코덱에 따라 다름)를 재생할 수 있습니다.RSP는 이론적으로 동시에 최대 100채널의 PCM을 지원할 수 있지만 모든 시스템리소스가 오디오에 할당되어 있는 경우에만 가능합니다.16비트 오디오에서 최대 샘플링 속도는 48kHz입니다.다만, 실제로는, ROM 카트리지의 포맷에 의한 스토리지 제한에 의해서, 오디오의 사이즈가 제한되기 때문에,[18] 음질이 제한됩니다.일부 게임 타이틀은 F-Zero X Expansion Kit와 [19][20]같이 스토리지 확장이 가능한 경우 고품질 오디오를 제공하도록 설계되었습니다.

리얼리티 디스플레이 프로세서는 고정 파이프라인 래스터라이저 및 픽셀 그리기 엔진(Z 버퍼링 [4]포함)입니다.RDP는 프레임 버퍼 내의 픽셀을 래스터라이제이션, 그리기 또는 텍스처 처리를 순서대로 수행합니다.또, 메모리 프런트 엔드는 직접 메모리에 액세스 해, 로컬 스토리지 텍스처 캐시와의 데이터 이동을 실시합니다.

시스템 RAM은 562.5 MB/s 버스를 통해 RCP에 연결됩니다.CPU는 시스템 주소/데이터 버스를 사용하여 RCP의 메모리 맵을 통해 RAM에 액세스합니다.RCP의 많은 인터페이스에는 DMA 컨트롤러가 있으며 내부 버스 아비터는 이들 사이의 우선순위를 처리합니다.RCP는 CPU와 마찬가지로 위의 강철 히트 싱크와 접촉하는 알루미늄 히트 스프레더에 의해 수동적으로 냉각됩니다.

기억

Rambus RDRAM18-NUS, 초기 2칩바리안트

시스템의 마지막 주요 컴포넌트는 RAM입니다.SGI 슈퍼컴퓨팅의 디자인 유산에 따라 닌텐도 64는 경쟁 제품에서 볼 수 있듯이 CPU, 오디오, 비디오용으로 별도의 메모리 뱅크를 갖추지 않고 통합 메모리 아키텍처(UMA)를 구현했다.RAM 자체는 NEC에 의해 제조된 4.5MB의 Rambus RDRAM으로 구성되어 있으며, 이 중 CPU에 표시되는 것은 4MB뿐입니다.나머지는 안티에이리어싱이나 Z버퍼링 [21]등의 태스크에 RCP가 단독으로 사용합니다.시스템 RAM은 Expansion Pak을 사용하여 총 8MB까지 확장할 수 있습니다.RAM에는 250MHz의 9비트 데이터 버스가 있습니다.RDRAM은 신호의 상승 에지 및 하강 에지(DDR이라고도 함)에서 데이터를 전송하므로 CPU와 RCP 간에 공유되는 562.5MB/s의 피크 대역폭을 시스템에 제공합니다.

램버스 기술은 그 당시에 상당히 새로운 것이었고 닌텐도는 비교적 낮은 비용으로 많은 양의 대역폭을 제공할 수 있는 방법을 제공하였다.좁은 버스 덕분에 클럭이 느린 RAM 타입(VRAM이나 EDO DRAM 등) 중 고대역폭에 필요한 데이터 버스보다 보드 설계를 쉽고 저렴하게 할 수 있습니다.이렇게 하면 N64 메인보드는 2개의 레이어만으로 설계할 수 있습니다.단, RDRAM은 그 당시 매우 높은 액세스 지연을 가지고 있었습니다.고대역폭과 대기 시간이 길기 때문에 최적의 [18]결과를 얻기 위해서는 개발자의 상당한 노력이 필요했습니다.초기 N64 리비전에서는 2개의 18 Mbit RAM 칩이 사용되었습니다. 1998년 경에는 Expansion Pak에서 사용된 것과 동일한 단일 36 Mbit 칩으로 교체되었습니다.

닌텐도 64 게임 파크의 솔리드 스테이트 ROM 카트리지는 현대의 CD-ROM 드라이브보다 훨씬 더 빨랐으며, 개발자들은 마치 추가 RAM인 것처럼 실시간으로 데이터를 스트리밍할 수 있어 시스템의 메모리가 다른 [22][clarification needed]것들을 처리할 수 있게 되었다.이것은 닌텐도 EAD의 Super[23] Mario 64나 팩터 5의 Indiana Jones and the Infernal [24]Machine과 같은 많은 게임 개발자들에게 일반적인 관행이었다.

비디오

이 시스템에서는 컴포지트[25] 비디오와 S 비디오의 2가지 형식으로 비디오 출력이 가능합니다.이는 SNES에서 이관되어 나중에 GameCube에서 재사용된 시스템 후면의 "MULTI OUT" 커넥터를 통해 이루어집니다.초기 모델에 사용된 디지털-아날로그 컨버터 칩은 RGB 비디오를 생성할 수 있는 기능을 가지고 있었지만, 이 목적을 위해 기본적으로 연결되어 있지 않았으며, 이후 리비전에서는 이 목적을 위한 핀 연결이 전혀 없었습니다.

이 시스템은 복합 케이블(닌텐도에서 스테레오 A/V 케이블로 표기)과 함께 제공되었습니다.영국에서는 [citation needed]RF 변조기와 스위치 세트(구식 텔레비전 접속용)와 공식 S-Video 케이블이 별도로 제공되었지만, S-Video 케이블은 일본의 소매점에서만 판매되었습니다.미국에서는 공식 S-Video 케이블은 미국 닌텐도에서만 직접 주문할 수 있었고 PAL 지역에서는 공식적으로 S-Video 케이블이 모두 판매되지 않았다.게다가 닌텐도는 PAL 콘솔의 S-Video 신호 경로에서 몇 가지 구성 요소를 생략했습니다. 즉, 수정되지 않은 NTSC S-Video 케이블을 사용하면 지나치게 밝거나 화려한 이미지가 생성되거나 이미지가 전혀 표시되지 않습니다.

시스템은 최대 480i(PAL 장치의 경우 576i)의 표준 해상도를 지원합니다.이 모드를 사용하는 게임은 거의 없습니다.또한 확장 Pak RAM 업그레이드를 필요로 하는 게임도 대부분입니다.대부분의 게임은 대신 시스템의 저화질 240p(PAL 모델의 경우 288p) 모드를 사용합니다.또한 많은 게임들이 아나모픽 와이드스크린 또는 레터박스를 사용하여 와이드스크린 디스플레이 비율을 지원합니다.이를 지원하는 게임은 Banjo-Tooie, Donkey Kong 64, GoldenEye 007, 007: The World Is Not Enough, Jet Force Gemini, Perfect Dark, Starshot: Space Circus Fever, Turok 2: 악의 씨앗, Turok 3: 망각의 그림자, 미션 임파서블 헤븐, 하이브리드 등이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ MIPS RISC 마이크로프로세서, MIPS 테크놀로지
  2. ^ https://ultra64.ca/files/documentation/silicon-graphics/SGI_Nintendo_64_RSP_Programmers_Guide.pdf, 페이지 23
  3. ^ 닌텐도 64는 역사상 가장 위대한 게임 기기 중 하나인 킨자
  4. ^ a b c "Is Ultra 64 as Good as Silicon Graphics Claims?". Next Generation. No. 14. Imagine Media. February 1996. pp. 6–11.
  5. ^ a b "Nintendo 64". Electronic Gaming Monthly. No. 86. Ziff Davis. September 1996. pp. 56–57.
  6. ^ a b c d e 차세대, 제24호(1996년 12월), 74페이지
  7. ^ a b RDP 프로그래밍, 닌텐도 64 프로그래밍 매뉴얼, 미국 닌텐도
  8. ^ "Ultra 64 Tech Specs". Next Generation. No. 14. Imagine Media. February 1996. p. 40.
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  10. ^ "R4300i MICROPROCESSOR" (PDF). mips. Archived from the original (PDF) on October 30, 2007. Retrieved March 5, 2009.
  11. ^ "User's Manual. VR4300™, VR4305™, VR4310™ 64-bit Microprocessor" (PDF). NEC. 2000. pp. 47, 208, 637, 639. Retrieved September 1, 2017.
  12. ^ "Gaming consoles". Archived from the original on March 27, 2010. Retrieved January 11, 2009.
  13. ^ a b "N64, God of all systems". Google Groups. July 26, 1997. Retrieved May 20, 2006.
  14. ^ "It's Alive!". IGN. March 12, 1999. Retrieved June 25, 2014.
  15. ^ "Reality Co-Processor − The Power In Nintendo64" (PDF). Silicon Graphics. Retrieved June 18, 2019.
  16. ^ "Archived copy". Archived from the original on August 13, 2017. Retrieved August 12, 2017.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  17. ^ "Microcode".
  18. ^ a b "Nintendo 64". Retrieved January 11, 2009.
  19. ^ "Summary history of F-Zero". IGN. Archived from the original on June 15, 2009. Retrieved March 22, 2008.
  20. ^ Schneider, Peer (August 25, 2003). "Guides: F-Zero GX Guide (History)". IGN. Archived from the original on June 15, 2009. Retrieved August 8, 2007.
  21. ^ 닌텐도 64 아키텍처 - 실용적인 분석, 로드리고 코페티.
  22. ^ "Nintendo Reveals New Details on 64DD at N64 Developer's Conference". Nintendo of America. 1997. Archived from the original on June 6, 1997. Retrieved January 11, 2015.
  23. ^ "Summary of Panel Discussion at Shoshinkai". Nintendo of America. Archived from the original on December 22, 1996. Retrieved January 11, 2015.
  24. ^ "Bringing Indy to N64 (Infernal Machine)". IGN. November 9, 2000. Retrieved March 27, 2008.
  25. ^ "Nintendo Support: Nintendo 64 AV to TV Hookup". Nintendo. Retrieved February 28, 2010.