Nový absolutní Rekord v celé historii encyklopedie Multimediaexpo.cz !!
Naše návštěvnost dne 25. února 2026 byla — 484 927 unikátních návštěvníků !!

Nintendo 64

Z Multimediaexpo.cz

Nintendo 64

Nintendo 64 (stylizováno jako NINTENDO64, zkráceně N64) je herní konzole páté generace vyvinutá firmou Nintendo. Herní konzole byla poprvé uvedena na trh 23. června 1996 v Japonsku.

Na západě se poprvé oficiálně objevila až 29. září 1996 v Severní Americe a 1. března 1997 v Evropě.[1] Konzole měla fungovat jako nástupce SNES (Super Nintendo Entertainment System). Celosvětově se prodalo 32,93 milionů kusů (ke 30. září 2024), což z ní dělá 3. nejméně prodávanou konzoli z hlavní linie od Nintenda.[2]

Obsah

Hardware

  • Procesor – 64bitový NEC VR4300 založený na MIPS R4300i o rychlosti 93,75 MHz, 32bitová systémová sběrnice
  • Paměť RAM – 4 MB Rambus RDRAM, rozšiřitelná na 8 MB
  • Grafika – koprocesor SGI Reality 62,5 MHz, rozlišení 320×240 (většina her) až 640×480 pixelů
  • Zvuk – 16bitové stereo, CD kvalita
  • Média pro hry – cartridge 4 MB až 64 MB

Procesor

Nintendo si za procesor do konzole vybralo mírně upravený NEC VR4300 (tj. VR4300). MIPS Technlogies, Inc. v roce 1993 přišlo s jeho předchůdcem R4200 a později v roce 1995 jej použili jako předlohu pro vylepšený model R4300i (nyní známý jako VR4300 nebo také NEC VR4300).[3]

Mezi jeho funkce patří:

  • Rychlost 93,75 MHz
  • 2 hlavní módy operace
    • 64bitový mód – Nativní režim procesoru. Je kompatibilní s 32bitovými programy
    • 32bitový mód
  • 5stupňový pipelining – Zpracovávání až 5 procesů naráz, které jsou rozděleny do 5 stupňů/kroků. To umožňuje využít všechny nevyužité zdroje procesoru a zvýšit tak počet procesů provedených za jednotku času.[4]
  • 24KB mezipaměť
  • Interní 64bitový bus napojený na externí 32bitový data bus
    • Procesor musí vynaložit více cyklů na přesun 64bitových dat
    • Výkon se ale nesnižuje při interních procesech
    • Byl to jeden z největší nedostatků VR4300 v té době
  • Integrovaný matematický koprocesor (FPU), který zrychluje 64bitové a 32bitové číselné operace s pohyblivou řádovou čárkou (tj. Floating-point numbers) [5][6]

Reality Display Processor

Nintendo 64 má vlastní grafický procesor (Reality Co-Processor, tj. RCP), který v té době dal konzoli výhodu nad ostatními konkurenty. To uvolnilo hlavní procesor od počítání grafických operací.
RCP je rozděleno do 2 částí, na Reality Signal Processor (RSP) a Reality Display Processor (RDP). Zatímco RSP se zaměřuje na geometrické transformace, tak RDP řeší rastrování polygonů na pixely, které vidíme na obrazovkách.[7]

Mezi další funkce RDP také patří:

  • Antialiasování
  • Mapování textur
  • Texturování perspektiv
  • Trojrozměrné zobrazování
  • Z-buffering[7]

Vykreslování snímků

RDP (Reality Display Processor) vykresluje snímky z polygonových dat. Grafická a také i audio data jsou v konzoli zpracovávány jedním jádrem koprocesoru označeným jako RSP (tj. Reality Signal Processor). Toto jádro uvolňuje zbytek procesoru od grafických výpočtu a může odvádět větší část svého výpočetního výkonu na např. herní logiku. RSP také vypočítává data pro osvětlení, stínování, redukce úrovní detailů a dekóduje audio kodeky.[8]

Po dokončení výpočtů polygonových dat, RSP pošle RSP procesoru příkazy na rasterizaci vektorů/míchání barev nebo mapování textur na polygony. Příkazy jsou hlavně posílány přes sběrnici zvanou XBUS a nebo také přes systémovou paměť (RAM).[5]

RDP má určitý systém procesů na vykreslování 3D objektů („rasterisation pipeline“). Do této pipeliny patří:[5]

  • Rasterizér – Převádí vektorové informace (hlavně tvary a struktury) na rastrovaný obrázek z pixelů. Hodnoty vektorů (např. barva, textura a osvětlení) jsou interpolovány z celé struktury. [9]
  • Texturovací jednotka – Zpracovává textury pomocí dedikované 4KB paměti TMEM (Transcedent memory), která umožňuje zpracovávat až 8 texturových dlaždic naráz. Tato paměť také zvládá:
    • Mapování 2D textur na 3D tvar. Mapovaná textura je následně vyhlazována aby se zabránilo pixelaci. Pixelace je způsobena např. nadměrným vzorkováním dat.
    • Mip-Mapping – Vybírání verze s textury s nižším rozlišením podle hodnoty LOD („level of detail“). Tento proces spoří výpočetní výkon a zabraňuje aliasování textur, které bychom viděli v dálce.
    • Korekci perspektivy
  • Míchač barev – Míchá a interpoluje vícero vrstev barev (více vrstev je potřeba ke stínování).
  • Blender – Tento prvek kombinuje pixely s frame bufferem pro aplikování průhlednosti, vyhlazování hran a ditheringu.
    • Frame buffer je vyhrazená část RAM, která uchovává snímky dat, které jsou odesílána na obrazovku. Obsahuje informace o velikosti a umístění každého pixelu zobrazeného snímku.[10]
  • Dedikovaná paměť na čtení a zapisování aktuálního frame bufferu v RAM nebo k vykonání procesů realizovaných TMEM. RDP má 4 režimy, které různě kombinují tyto procesy pro lepší optimalizaci konkrétních operací.[5]

Audio

Nintendo 64 nemá svůj dedikovaný zvukový čip. Místo toho je zvuk zpracováván procesorem. To znamenalo, že CPU muselo soutěžit o prostředky s ostatními procesy. Úlohy se tedy musely dělit mezi tyto 2 komponenty:[5]

  • CPU – To přenášelo audio data z ROM (Read-only memory) do systémové paměti, které pak jsou následně zpracovány RSP.
  • RSP (Reality Signal Procesor) – To interpretuje seznamy audio dat z RAM a následně provádí 2 různé operace: Sekvencování a mixování MIDI (Music Instrumental Digital Interface) dat za použití uložených zvukových bank a dekompresi ADPCM vzorků.[5][11]
    • ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) je ztrátový formát komprese pro PCM formát používaný nejčastěji ve videohrách nebo v médiích, kde se opakují zvukové efekty. [12]

Data o zvukových vlnách jsou následně poslána přes AI (Audio Interface) do Digital-to-Analog konvertoru. Výsledkem celého procesu je stereo audio s 16bitovou hloubkou.

Další vlastnosti systému:

  • Počet audio kanálů není omezený. Záleží kolik jich je RSP schopno smíchat. (16 až 24 kanálů při zpracování ADPCM, kolem 100 kanálů při PCM).
  • Vysoké vzorkovací frekvence jsou náročné na procesor. I frekvence 44,1 kHz si zabírá spousty cyklů, které se mohou využít na jiné procesy.
  • Zatímco konkurence spoléhala na jiná média (např. CD-ROM), herní kazety pro Nintendo 64 pojmou mnohem méně dat a musí sdílet paměť s ostatními komponenty.[5]
  • Tento systém na za důsledek své charakteristické audio. Nintendo 64 je známé horší audio kvalitou, která je způsobena silnou komprimací. Ta se poté musela maskovat dozvukem.[13]

Operační systém

Systém konzole běží na real-time preemptivním jádru. V konzoli je dodána sada funkcí běhové knihovny (Run-time library). To zajišťuje, že do běhového obrazu hry jsou zařazeny pouze ty části, které se skutečně použijí. [14]

Jádro je rozvrstvené na základní fukce a systémové služby vyšší úrovně takto:

  • Zprávy, události, vstupní a výstupní operace
    • Tyto funkce tvoří jádro operačního systému konzole. Na nich jsou postaveny další služby, které usnadňují přístup k samotnému hardwaru.
  • Debug
  • PAK Souborový systém – PAK soubory jsou často využívány ve videohrách k archivaci herních dat
  • Rozhraní herního ovladače
  • Časovač
  • Boot – Spuštění nebo restart konzole. Operační systém se zavádí ve vícestupňových úkonech do paměti. Mezi takové úkony patří
    • Diagnostika hardwaru
    • Kontrola paměti
    • Inicializace BIOSu hardwaru (tento úkon probíhá v mnoha jiných zařízeních; Ne v Nintendu 64. Konzole sama nemá žádné BIOS rutiny.)[5][14][15]

Reference

  1. ↑ Nintendo History. Nintendo of Europe AG [online].  [cit. 2024-11-08]. Dostupné online.  ( ) 
  2. ↑ IR Information : Sales Data - Dedicated Video Game Sales Units. Nintendo Co., Ltd. [online].  [cit. 2024-11-08]. Dostupné online.  ( ) 
  3. ↑ VR4300. N64brew Wiki [online]. 2024-10-07 [cit. 2024-11-08]. Dostupné online.  ( ) 
  4. ↑ Florida State University. LECTURE 7 Pipelining [online]. [cit. 2024-11-08]. Dostupné online.  
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 Nintendo 64 Architecture | A Practical Analysis. The Copetti site [online]. 2019-09-12 [cit. 2024-11-08]. Dostupné online.  ( ) 
  6. ↑ NEC Corporation, 1996, 1998; MIPS Technologies, Inc. 1994. User’s Manual VR4300, VR4305, VR4310 [online]. [cit. 2024-11-08]. Dostupné online.  
  7. ↑ 7,0 7,1 RetroReversing - The Home of Reverse Engineering Enthusiasts. www.retroreversing.com [online].  [cit. 2024-11-08]. Dostupné online.  ( ) 
  8. ↑ N64 RSP - Reality Signal Processor. www.retroreversing.com [online].  [cit. 2025-01-15]. Dostupné online.  ( ) 
  9. ↑ STEVEWHIMS. Rasterizer Stage - Win32 apps. learn.microsoft.com [online]. 2020-11-04 [cit. 2025-01-15]. Dostupné online.  ( ) 
  10. ↑ Definition of frame buffer. PCMAG [online].  [cit. 2025-01-15]. Dostupné online.  ( ) 
  11. ↑ N64 Introductory Manual. ultra64.ca [online].  [cit. 2025-01-21]. Dostupné online.  
  12. ↑ DREWBATGIT. ADPCM Overview - Win32 apps. learn.microsoft.com [online]. 2021-01-07 [cit. 2025-01-21]. Dostupné online.  ( ) 
  13. ↑ The N64's distinct sound. NeoGAF [online]. 2016-05-29 [cit. 2025-01-21]. Dostupné online.  ( ) 
  14. ↑ 14,0 14,1 N64 Programming Manual. ultra64.ca [online].  [cit. 2025-01-21]. Dostupné online.  
  15. ↑ Co je to Boot? - Správa.sítě.eu. www.sprava-site.eu [online].  [cit. 2025-01-21]. Dostupné online.  

Externí odkazy


Flickr.com nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Nintendo 64
Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Nintendo 64
Citováno z „http://ww2000w.multimediaexpo.cz/mmecz/index.php/Nintendo_64“