ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DO NINTENDO 64

ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DO NINTENDO 64

Hamilton Silva dos Santos

João Gabriel Evangelista dos Santos

Matheus Vinícius de Melo Silva

Matheus Silva das Mercês

Gustavo Henrique Silva Lira

Universidade Joaquim Nabuco – UNINABUCO

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Resumo. O terceiro console de videogame da empresa Nintendo, lançado simultaneamente no Brasil e EUA em 29 de setembro de 1996. Foi o último console doméstico a usar cartucho de memória ROM, possuía acessórios como controles, cartucho de expansão entre outros. Sua arquitetura era bem evoluída contando com um processador RISC com 5 estágios de pipeline operando a 93,75MHz de clock, seus gráficos eram em um processador vetorial projetado para realizar cálculos 3D.

Palavras – chaves: Nintendo 64, Arquitetura e Organização.

1. INTRODUÇÃO

        Nintendo 64 (N64) foi o terceiro console doméstico e o sucessor do Super Famicon (Super Nintendo), foi lançado em 23 de junho de 1996 no Japão e simultaneamente em 29 de setembro de 1996 no Brasil e nos EUA vinham com três jogos em seu lançamento: Super Mario 64, PilotWingns 64 e Saikyou Habu Shogi. Seu alto desempenho fez concorrer com Playstation e Sega Saturn mas foi ultrapassado em vendas na Europa e Brasil pela concorrência. Foi ultimo console domestico a utilizar cartucho, era dotado de um processador gráfico desenvolvido pela Silicon Graphics, e possuía um processador que áudio de até 100 canais PCM.

2. ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DO NINTENDO 64

2.1 CPU

        O console veio com processador NEC MIPS R4300i, era um processador RISC de 5 estágios de papeline operando a 93.75MHz de clock 2 24KB de cache L1(sendo 16kb para instruções e 8KB para dados). Operava de dois modos sendo 32 e 64 bits, sua interface externa era feita por um barramento de 32 bits. Seus principais papeis eram processar a logica do jogo, algumas vezes uma parte do processamento de áudio, IA e gerenciamento de Input.

2.2 REALTY COPROCESSOR

        O RCP é um processador que operava a 62.5 MHz, seu papel era acessar a memoria e por este fato outros componentes eram incapazes de acessar diretamente a memoria sem antes de passar pelo RCP. Este processador possuía as portas de saída de áudio e vídeo, entrada e saída de dados com a CPU, memória interna, Game Pack e entrada e saída de dados serial(controle). Praticamente era o comunicador universal do console, todos os dados passam por ele, sejam os dados da CPU, do I/O ou da memória. Possui duas unidades gráficas o Reality Drawing (RDP) e Reality Signal Processor (RSP). Seus barramentos se dividem e duas unidades de 128 bits e eram capazes de transmitir até 1gb/s de dados.

2.2.1 REALTY DISPLAY PROCESSOR

        Este barramento é responsável pela rasterização de objetos e manipular o Z-Buffer do console para gráficos 3D. Possuia um rasterizador, uma unidade de textura, uma unidade de filtro de texturas, um combinador de cores, um Blender e uma interface de memória. Era capaz de renderizar geometria com profundidade, processar sombras, aplicar Anti-Aliasing nas texturas, aplicar texturas e calcular transparências de pixels.

2.2.2 REALTY SIGNAL PROCESSOR

        Este barramento é responsável pelos cálculos 3D de áudio e vídeo, era capaz de realizar Edge Anti-Aliasing, mapeamento de texturas, cálculos de luz para iluminação. Possuía 4kB de memoria de dados e 4KB de memória de instrução, permitindo até 1024 instruções.

3. MEMÓRIA

        Sendo uns dos primeiros consoles a utilizar a arquitetura de memória unificada, com apenas 4MB de RAM e sendo expandida para 8MB usando o Expansion Pak. O console usava a RDRAM da Rambus, com barramento de 9 bits operando a 500MHz e taxa de transferência de 562.8MB/s. O tempo de acesso à memória é independente de quem está acessando e a quantidade a ser usada varia de acordo com a necessidade do jogo.

4. GAME PAK

        Os jogos do N64 eram armazenados em cartucho de ROM, o tamanho do cartucho varia de tamanho de acordo com jogo entre 4MB e 64MB menos de dez vezes a capacidade de CD-ROM que eram de 650MB. Este por sua vez possuía 3 tipos de memoria interna para armazenar os processos dos jogos:

• EEPROM – Um tipo de memória não volátil capaz de armazenar uma pequena quantidade de dados permitindo sejam apagados e reprogramado.
• Memória Flash – um tipo de memória que pode ser eletronicamente apagada e reprogramada, além de permitir que a escrita e leitura sejam feita por em blocos pequenos.
• RAM com backup de bateria – Uma memória convencional plugada a uma bateria para impedir que os dados se perdessem.

        Com relação a durabilidade e segurança, os cartuchos eram mais vantajosos mesmo que fossem menos resistentes aos efeitos do ambiente a longo prazo. A velocidade de um cartucho podia chegar ate 300MB/s muito menor que um CD-ROM que era de 300KB/s. Eles possuíam um chip de segurança para impedir que copias não autorizadas dos mesmos chips de segurança.

5 PRINCIPAIS PERIFÉRICOS

5.1 CONTROLLER PAK

        Esse dispositivo era semelhante ao memory card do Playstation foram desenvolvidos para fazer a troca de dados de jogos uma vez que a informação salva em um Game Pak não podia ser transferida para outro. Era plugado na parte traseira do controle e somente alguns jogos permitiam que seus dados fossem salvos nele. Os modelos originais, distribuídos pela Nintendo, possuíam uma memória do tipo SRAM alimentada por bateria, com uma capacidade de 32KB, limitada a armazenar apenas 16 arquivos contendo o progresso dos jogos.