Технические характеристики PlayStation 2

Технические характеристики PlayStation 2 описывают различные компоненты игровой консоли PlayStation 2 (PS2).

Аппаратное обеспечение шестого поколения игровой консоли PlayStation 2 состоит из различных компонентов. В основе конфигурации консоли лежит ее центральный процессор (ЦП), специальный процессор RISC, известный как Emotion Engine , который работает на частоте 294,912  МГц (299 МГц в более поздних консолях). ЦП в значительной степени полагается на свою интеграцию с двумя векторными процессорами , известными как VPU0 и VPU1, графическим синтезатором и блоком с плавающей точкой (FPU) для рендеринга 3D-графики . Другие компоненты, такие как оптический привод DVD-ROM системы и контроллер DualShock 2 , обеспечивают программное обеспечение и ввод пользовательского управления.

Программное обеспечение PlayStation 2 распространяется на CD-ROM и DVD-ROM. Кроме того, консоль может воспроизводить аудио CD и фильмы DVD, а также имеет обратную совместимость с оригинальными играми PlayStation . Это достигается за счет включения оригинального процессора PlayStation, который также служит процессором ввода-вывода PS2 , работающим на частоте 36,864 МГц в режиме PS2. ^[1] PS2 также поддерживает полную функциональность с оригинальными картами памяти и контроллерами PlayStation. Контроллер DualShock 2 для PS2 представляет собой улучшенную версию DualShock для PlayStation с аналоговыми кнопками на лице, плече и крестовине, заменяющими цифровые кнопки оригинала. ^[2] Как и его предшественник, контроллер DualShock 2 оснащен технологией обратной связи по усилию .

Стандартная карта памяти PlayStation 2 имеет емкость 8  МБ и использует шифрование Sony MagicGate . Это требование предотвратило производство карт памяти третьими лицами, которые не приобрели лицензию MagicGate. Карты памяти без шифрования могут использоваться для хранения сохранений игр PlayStation, но игры PlayStation не смогут считывать или записывать данные на карту — такую ​​карту можно использовать только в качестве резервной копии . Для PlayStation 2 доступно множество карт памяти, произведенных не Sony, которые позволяют увеличить емкость памяти по сравнению со стандартными 8 МБ. Однако их использование не поддерживается, и совместимость не гарантируется. Эти карты памяти могут иметь до 128 МБ дискового пространства.

Консоль также оснащена портами расширения USB и IEEE 1394. Совместимость с устройствами USB и IEEE 1394 зависит от программного обеспечения, поддерживающего устройство. Например, BIOS PS2 не будет загружать образ ISO с USB-флеш-накопителя или управлять USB-принтером, поскольку операционная система машины не включает эту функциональность. Напротив, Gran Turismo 4 и Tourist Trophy запрограммированы на сохранение снимков экрана на USB-накопитель и печать изображений на определенных USB-принтерах. Жесткий диск PlayStation 2 можно установить через отсек расширения на задней панели консоли, и он был необходим для запуска некоторых игр, в частности популярной Final Fantasy XI . ^[3]

• Процессор : MIPS III R5900 на базе " Emotion Engine ", с тактовой частотой 294,912 МГц (299 МГц в более новых версиях), с возможностями 128-битной SIMD ^{[4] [5] [ проверка не удалась ]}
• 250-нм производство КМОП (заканчивается 65-нм КМОП), 13,5 млн транзисторов , размер кристалла 225 мм², ^[6] рассеиваемая мощность 15 Вт (комбинированная EE+GS в SCPH-7500x и более поздних SCPH-7000x): 86 мм², 53,5 млн транзисторов) ^[7] (комбинированная EE+GS+RDRAM+DRAM в SCPH-7900x заканчивается 65-нм дизайном КМОП) ^[8]
  • Ядро ЦП: MIPS R5900 (COP0), 64-бит, little endian (mipsel). ЦП представляет собой суперскалярную конструкцию с последовательным выполнением 2-выпусков с 6-ступенчатыми конвейерами длинных целых чисел, 32 32-битными регистрами GPR, 32 128-битными линейными скалярными регистрами SIMD, двумя 64-битными целочисленными ALU, 128-битным блоком загрузки-хранения (LSU) и блоком выполнения ветвей (BXU).
  • Набор инструкций: MIPS III, подмножество MIPS IV с фирменными 107 векторными мультимедийными инструкциями SIMD (MMI) от Sony. Пользовательский набор инструкций был реализован путем группировки двух 64-битных целочисленных ALU.
    • 32-битный сопроцессор FPU (COP1) с 6-ступенчатым длинным конвейером (умножитель с плавающей точкой × 1, делитель с плавающей точкой × 1). FPU не соответствует стандарту IEEE.
  • Два 32-битных векторных блока VLIW-SIMD на частоте 294,912 МГц: VPU0 и VPU1 (с плавающей точкой умножитель аккумулятор × 9, делитель с плавающей точкой × 1), каждый VPU содержит векторный блок (VU), кэш инструкций, кэш данных и интерфейсный блок. Каждый векторный блок также имеет верхний исполнительный блок, содержащий 4 × FMAC, и нижний исполнительный блок, содержащий FDIV, целочисленный ALU, блок загрузки-хранения, логику ветвления, 16 16-битных целочисленных регистров и 32 128-битных регистра с плавающей точкой. VPU1 имеет дополнительный блок EFU.
    • VPU0 (COP2; FMAC × 4, FDIV × 1) тесно связан с основным ЦП и обычно используется для полигональных и геометрических преобразований (при параллельном или последовательном подключении), физики и других задач, связанных с игровым процессом.
    • VPU1 (элементарное функциональное устройство, EFU; FMAC × 5, FDIV × 2) работает независимо, управляется микрокодом, параллельно ядру ЦП, обычно используется для полигональных и геометрических преобразований, обрезки, отбраковки, освещения и других визуальных вычислений (текстурная матрица включает обработку координат UV и STQ) ^[9]
      • Параллельно: результаты VU0/FPU отправляются как другой список отображения через MFIFO (например, для сложных персонажей/транспортных средств и т. д.)
      • Последовательный: результаты VU0/FPU отправляются в VU1 (с помощью 3 методов) и могут выступать в качестве дополнительного препроцессора геометрии, который выполняет всю базовую работу по обновлению сцены в каждом кадре (например, для общих преобразований мирового пространства, связанных с игровым процессом, таких как скелетирование и анимация, физика и общее движение) ^[10]
  • Image Processing Unit (IPU): декодер макроблоков сжатого изображения MPEG-2 , позволяющий воспроизводить DVD и игровые FMV . Он также допускал векторное квантование для данных 2D-графики. ^[11]
  • Блок управления памятью (MMU), ^[12] контроллер RDRAM и контроллер DMA: управляют доступом к памяти в системе
  • Кэш-память : кэш инструкций 16 КБ , кэш данных блокнота (ScrP) 8 КБ + 16 КБ
  • Scratchpad (SPR) — это расширенная область памяти, видимая процессору EE. Эта расширенная память обеспечивает 16 килобайт быстрой оперативной памяти, доступной для использования приложением. Scratchpad-память может использоваться для хранения временных данных, ожидающих отправки через DMA, или для любого другого временного хранилища, которое может определить программист.

• Взаимодействие процессора ввода-вывода: удаленный вызов процедур по последовательному каналу, контроллер DMA для массовой передачи
• Основная шина памяти RDRAM. Пропускная способность: 3,2 ГБ/с
• Графический интерфейс (GIF), канал DMA, который соединяет ЦП EE с сопроцессором GS («Графический синтезатор»). Чтобы нарисовать что-то на экране, нужно отправить, используя 1 из 3 путей данных, команды рендеринга и ресурсы в GS через канал GIF: 64-битная шина 150 МГц, максимальная теоретическая пропускная способность 1,2 ГБ/с. ^[6]
• Списки отображения, сформированные CPU/VPU0 и VPU1, отправляются в GIF, который устанавливает их приоритет перед отправкой в ​​графический синтезатор для рендеринга.
• Интерфейс векторного блока (VIF) состоит из двух каналов DMA VIF0 для VPU0 и VIF1 для VPU1. Векторные блоки и основной ЦП взаимодействуют через каналы VIF DMA.
• SIF – последовательный интерфейс или интерфейс подсистемы, состоящий из 3 каналов DMA:
  • Интерфейс подсистемы 0 (SIF0) и интерфейс подсистемы 1 (SIF1), используемые для связи между основным ЦП EE и сопроцессором IOP. Это последовательные каналы DMA, где оба ЦП могут отправлять команды и устанавливать связь через протокол RPC.
  • Интерфейс подсистемы 2 (SIF2), используемый для обратной совместимости с играми PS1 и отладки.

• Производительность с плавающей точкой: 6,2  ГФЛОПС (одинарная точность, 32-битная плавающая точка)
  • FPU 0,64 ГФЛОПС
  • VU0 2,44 ГФЛОПС ^{[13] [14]}
  • VU1 3,08 ГФЛОПС (включая внутренний EFU 0,64 ГФЛОПС)
• Трехполосное геометрическое преобразование (VU0+VU1): 150 миллионов вершин в секунду ^[15]
  • Геометрическое преобразование 3D CG с использованием необработанных операций с 3D-перспективой (VU0+VU1): 66–80+ миллионов вершин в секунду ^[9]
  • Геометрические преобразования 3D CG на пиковых костях/движениях/эффектах (текстурах)/освещении (VU0+VU1, параллельно или последовательно): 15–20 миллионов вершин в секунду ^{[15] [16] [17] [18]}
  • Освещение: 38 миллионов полигонов/сек.
  • Туман: 36 миллионов полигонов/сек.
  • Генерация криволинейной поверхности (Безье): 16 миллионов полигонов/секунду ^[15]
  • Производительность обработки изображений: 150 миллионов пикселей в секунду
  • Фактические реальные полигоны (на кадр): диапазон 500–600 тыс. при 30  кадрах в секунду, 250–300 тыс. при 60  кадрах в секунду ^[17]
• Инструкций в секунду : 6000 MIPS (миллионов инструкций в секунду) ^[19]

• Общая память: 40 МБ (42 МБ после пересмотра IOP системы)
  • Основная память : 32  МБ PC800 32-битная двухканальная (2x 16-битная) RDRAM (Direct Rambus DRAM) @ 400 МГц, пиковая пропускная способность 3,2 ГБ/с ^[6]
    • Сохраняет все аспекты и ресурсы уровня приложения или игры для извлечения нужных данных в нужное время, при этом ресурсы передаются в соответствующие места назначения, когда это необходимо, например, геометрия уровня в любой векторный блок через VIF каждого блока, а текстуры в GS, графический процессор системы , через GIF ^{[20] [21] [9]}
  • Видеопамять : 4 МБ 2560-битной DRAM @ 150 МГц, пиковая пропускная способность 48 ГБ/с
    • Сохраняет временную работу или буферы рисования для операций рисования и процедур отображения; основная память, опять же, предварительно сохраняет все аспекты и ресурсы уровня, передавая в потоковом режиме в GIF только ту часть кадра, которая нуждается в обработке и отрисовке за один раз, накапливая один кадр небольшими, очень быстрыми дозами, бит за битом, используя буферы видеопамяти и высокую пропускную способность, наряду с предоставленными скоростями шины передачи ^{[22] [9] [21]}
  • Память IOP: 2 МБ 32-битной EDO-RAM @ 37,5 МГц, пиковая пропускная способность 150 МБ/с ^{[23] [24]}
    • Обеспечивает связь между внешними периферийными устройствами или устройствами и оборудованием, а также помогает передавать данные в SPU2, блок обработки звука системы, через ту же шину, причем ее 32-битная шина используется совместно SPU2, оптическим приводом, портами USB и другими устройствами ^{[25] [23]}
    • Обновлено до 4 МБ SDRAM в соответствии с пересмотром систем модели SCPH-7500x ^[24]
  • Звуковая память: 2 МБ 32-битной EDO-RAM @ 37,5 МГц ^[26]
    • Отдельная память, которая использует ту же локальную 32-битную шину для IOP, таким образом используя ту же полосу пропускания 150 Мбит/с

• Процессор параллельного рендеринга со встроенной DRAM «Графический синтезатор» (GS) с тактовой частотой 147,456 МГц
• Кристалл площадью 279 мм² (комбинированный EE+GS в SCPH-7500x: 86 мм², 53,5 млн транзисторов)
• Выделенное соединение от и до EE и VU1 через GIF
• Программируемый контроллер ЭЛТ (PCRTC) для вывода
  • Разрешение видеовыходов: от 256×224 до 1920×1080 ^{[27] [28]}
    • NTSC (чередующаяся/прогрессивная развертка): 256 x 448/224, 320 x 448/224, 384 x 448/224, 512 x 448/224 или 640 x 448/224
    • PAL (чередующаяся/прогрессивная развертка): 256 x 512/256, 320 x 512/256, 384 x 512/256, 512 x 512/256 или 640 x 512/256
    • VESA: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768 или 1280×1024 пикселей
    • DTV: 720 x 480 (480p) или 1920 x 1080 (1080i)
• 4 МБ встроенной DRAM в качестве видеопамяти
  • Пиковая пропускная способность 48  гигабайт в секунду
    • Пропускная способность буфера текстур: 9,6 ГБ/с
    • Пропускная способность буфера кадра: 38,4 ГБ/с
• Разрядность шины eDRAM: 2560 бит (состоит из трех независимых шин: 1024 бит записи, 1024 бит чтения, 512 бит чтения/записи)
• Конфигурация пикселей: RGB:альфа, 24:8, 15:1; 16-, 24- или 32-битный Z-буфер
• Глубина цвета дисплея: 32 бита (RGBA: по 8 бит каждый)
• Конвейеры пикселей/текселей: 16 (унифицированные) ^{[21] [29] [28]}
  • Настройка и выполнение растра состоит из целого блока из 16 пиксельных конвейеров, которые участвуют в каждом этапе отрисовки кадра параллельно, оборудованы для обработки функций, таких как затуманивание, наложение текстур, сглаживание и т. д., циклы разделены между всеми конвейерами ^[28]
    • Сами по себе 16 каналов выводят/обрабатывают 16 пикселей/цикл (1 пиксель/канал), обеспечивая максимальную пропускную способность 2400 мегапикселей/сек при максимальной тактовой частоте GS, которая включает 32-битные пиксели и все основные операции альфа-смешивания, Z-буферизации и фильтрации ^[28]
    • При необходимости наложения текстур 16 каналов выводят/обрабатывают 8 пикселей/цикл и 8 текселей/цикл на каждый канал параллельно, обеспечивая максимальную пропускную способность 1200 мегапикселей и 1200 мегатекселей ^[28]
    • Аппаратное туманообразование и сглаживание используют дополнительные циклы, что снижает общую пропускную способность; но сглаживание и туманообразование можно реализовать в качестве пост-эффекта, используя полноэкранные проходы или спрайты, а также операции визуализации VRAM, используя затем только часть указанного бюджета 2D VFX, в отличие от постоянного снижения потолка от указанного ранее значения текстурированной скорости заполнения ^{[30] [21] [9]}
• Общая скорость заполнения пикселей: 16 × 147  Мпикс/с = 2,352 гигапикселя/с
  • 1,2 гигапикселя/с (с Z-буфером, альфа-каналом и текстурой)
  • Без текстуры, с плоской заливкой: 2,4  Гпикс/с (75 000 000 32-пиксельных растровых треугольников)
  • С 1 полной текстурой (диффузная карта), затенение по Гуро : 1,2  Гпикс/с (37 750 000 32-битных пиксельных растровых треугольников)
  • Скорость заполнения текстур: 1,2 Гтекселя/с
  • Скорость отрисовки спрайтов: 18,75 млн/с (8×8 пикселей)
  • Скорость вытяжки частиц: 150 млн/с
• Скорость отрисовки полигонов: 75 млн/с (маленький полигон)
  • 50 миллионов/с (48-пиксельный квадрат с Z и A)
  • 30 миллионов/с (50-пиксельный треугольник с Z и A)
  • 25 миллионов/с (48-пиксельный квадрат с Z, A и T)
  • 16 миллионов/с (75-пиксельный треугольник с Z, A, T и туманом) ^[28]

Эффекты GS включают: рельефное отображение Dot3 ( нормальное отображение ), ^{[31] [21]} mipmapping , сферическое гармоническое освещение, ^[32] альфа-смешивание, альфа-тест, целевой альфа-тест, тест глубины, тест ножниц, эффекты прозрачности, эффекты кадрового буфера, эффекты постобработки, перспективно-корректное текстурное отображение, edge-AAx2 (требуется сортировка полигонов), ^[9] билинейная, трилинейная фильтрация текстур, многопроходная, палетизация (соотношение 6:1 4 бита; соотношение 3:1 8 бит), закадровое рисование, маска кадрового буфера, плоское затенение, затенение по Гуро, затенение cel, дизеринг, свизлинг текстур.

• Возможность многопроходной визуализации
  • Четыре прохода: 300  Мпикселей /с (75 Мпикселей/проход) ^[21]

• Аудио: двухъядерный звуковой процессор Sony SPU2
  • Локальная память: 2 МБ EDO RAM (совместно с IOP)
  • Ядра SPU: два 16-битных ядра Sony SPU с тактовой частотой 8 МГц (как у PS1)
    • Поддерживает источники ADPCM с 24 каналами на ядро, всего 48 каналов
    • В режиме обратной совместимости PS1 используется только одно ядро ​​SPU.
  • Один программно-определяемый источник звукового буфера через PCM (в основном используется для потокового аудио )
  • Частота дискретизации до 48 кГц или 44,1 кГц (по выбору)
    • Автоматически понижена до 44,1 кГц для обратной совместимости с PS1
  • Поддерживает применение цифровых эффектов для источников ADPCM
    • Цифровые эффекты включают в себя:
      • Модуляция высоты тона
      • Конверт
      • Цикл
      • Цифровая реверберация
  • Выход: Гауссовский интерполированный выход; стерео , объемный звук Dolby Digital 5.1 , DTS ( только полнокадровое видео ), более поздние игры достигли матрично-кодированного объемного звука 5.1 во время игры с помощью Dolby Pro Logic II

• Процессор ввода-вывода (IOP)
  • Память ввода-вывода: 2 МБ EDO DRAM
  • Ядро ЦП: оригинальный ЦП PlayStation (MIPS R3000A с тактовой частотой 33,8688 МГц или 36,864 МГц+PS1 GTE и MDEC для обратной совместимости с играми PS1)
    • Частота автоматически снижена до 33,8688 МГц для достижения обратной аппаратной совместимости с оригинальными играми формата PlayStation.
  • Дополнительная шина: 32-битная
  • Подключение к: SPU2 и контроллеру CD/DVD.
• Начиная с SCPH-7500x , заменен на IOP «Deckard» на базе PowerPC с 4 МБ SDRAM .

• Носители информации:
  • Карта памяти 8  МБ для сохраненных игр и переноса данных
    • Использует шифрование MagicGate
    • Скорость чтения до 130 КБ/с
    • Официально лицензированные карты памяти, совместно производимые Sony и сторонней компанией-производителем аксессуаров Katana, выпускаются с объемом памяти 16 МБ (2x 8 МБ) и 32 МБ (4x 8 МБ)
      • Неофициальные карты памяти от разных производителей могут иметь емкость 16 МБ (2x 8 МБ), 32 МБ (4x 8 МБ), 64 МБ (8x 8 МБ), 128 МБ (16x 8 МБ) или 256 МБ (2x 128 МБ или 32x 8 МБ) памяти.
  • Дополнительный жесткий диск емкостью 40  ГБ
    • Диски предоставлены IBM , Maxtor и Seagate
    • Использует форм-фактор 3,5" со скоростью вращения диска 5400 об/мин.
    • Для работы требуется сетевой адаптер.
    • Может использоваться для сохраненных игр и передачи данных, сокращая время загрузки и/или скачивания и обновления контента.

• Тип дисковода: фирменный интерфейс через специальный микроконтроллер + чип DSP. 24-кратная скорость CD-ROM [3,6 МБ/с], 4-кратная скорость DVD-ROM [5,28 МБ/с] — региональная блокировка с защитой от копирования .
• Поддерживаемые дисковые носители: CD-ROM формата PlayStation 2, CD-ROM формата PlayStation, CD-DA , DVD-ROM формата PlayStation 2, DVD Video . Поддерживаются DVD5 (однослойный, 4,7 ГБ) и DVD9 (двухслойный, 8,5 ГБ). Более поздние модели, начиная с SCPH-500xx, совместимы с DVD+RW и DVD-RW .

• 2 фирменных порта контроллера PlayStation (тактовая частота 250 кГц для контроллеров PS1 и 500 кГц для контроллеров PS2)
• 2 фирменных слота для карт памяти с шифрованием MagicGate (250 кГц для карт PS1. До 2 МГц для карт PS2 со средней последовательной скоростью чтения 130 КБ/с)
• 2 порта USB 1.1 с контроллером, совместимым с OHCI
• AV Multi Out ( композитный видеосигнал , S-Video , RGBS ^† ( SCART ), RGsB ( разъем SCART или VGA ^†† ), YP _B P _R ^††† (компонентный или D-терминал ))
• RFU DC Выход
• Цифровой выход S/PDIF
• Отсек расширения для 3,5-дюймового жесткого диска и сетевого адаптера (требуется только для жесткого диска SCPH-300xx - 500xx) ^[33]
• Слот PC Card для сетевого адаптера (типа PC Card) и внешнего жесткого диска (модели SCPH-10000, SCPH-15000, SCPH-18000) ^[34]
• Emotion Engine (EE) включает в себя встроенный последовательный порт ввода-вывода (SIO), используемый ядром EE для вывода отладочных данных и сообщений, а также для запуска отладчика ядра.
• Порт Ethernet (только для сетевого адаптера и Slim)
• Порт модема телефонной линии (только для сетевых адаптеров и Slim, некоторые модели)
• i.LINK S400 (также известный как FireWire 400 или IEEE 1394a) (только SCPH-10000 - 3900x) ^[35]
• Инфракрасный порт дистанционного управления (SCPH-500xx и новее) ^[36]

^† Стандартный режим RGB допускает только чересстрочные режимы до 480i (NTSC) и 576i (PAL) и прогрессивные режимы до 240p. Для более высоких режимов необходим дисплей или адаптер, поддерживающий синхронизацию по зеленому (RGsB). Кроме того, защита от копирования Macrovision PS2 несовместима ни с одним из режимов RGB, и поэтому DVD-диски не могут воспроизводиться с RGB. Однако известно, что модификации материнской платы позволяют обойти эти проблемы. ^†† Разъем VGA доступен только для игр с поддержкой прогрессивной развертки, систем с поддержкой homebrew и Linux для PlayStation 2 и требует монитора, поддерживающего сигналы RGsB или «синхронизацию по зеленому». ^††† _{Вопреки распространенному мнению, компонентный выход YP B} P _R PS2полностью поддерживает выходы 240p, включая игры с оригинальной PlayStation. Однако 240p не является частью стандарта YP _B P _R , поэтому не все телевизоры и HDTV поддерживают его. В качестве обходного пути можно использовать масштабирование.

• Технические характеристики PlayStation
• Технические характеристики PlayStation 3
• Технические характеристики PlayStation 4