Процессорная плата размерами 159x142мм имеет четыре слоя печатных проводников и двусторонний поверхностный монтаж. На плате установлены элементы следующих функциональных блоков:
— вычислительной системы (IС101—IС106, СN101);
— видеографической системы (IС201-IС206):
— канала звука (IС301— IС305, Х301, Х302);
— видеокодера (IС401);
— системного контроллера (IС501, СN501, СN502).




При выборе центрального процессора для DC его вычислительная мощность в графических приложениях учитывалась в первую очередь. Основными претендентами были 64-раз рядный процессор РоwеrРС6О3е фирмы Мотorolla и находившийся в 1997 г. еще в разработке РISС-процессор семейства SН-4 фирмы Hitachi, предназначенный для малогабаритных компьютеров с Интернет доступом и игровых автоматов. Чаша весов склонилась в сторону последнего.
Семейство SН-4 состоит из трех серий: SН7750, SН7751 и SН7091. которыми могут пользоваться только официальные разработчики игр для DC.
Обобщенная струкгурная схема процессора показана на рис. 11. Согласно классификации фирмы Нitachi, микросхемы семейства SН-4 называют микрокомпьютерами. Действительно, все необходимые для этого составляющие налицо: арифметико-логическое устройство с сопроцессором, внутренние магистрали шириной 32 и 64 разряда, канал прямого доступа в память, контроллер прерываний, последовательный интерфейс периферийных устройств, сторожевой таймер. Имеются встроенные часы реального времени с календарем, работающие от внешнего кварцевого резонатора частотой 32768 Гц.
Процессор тактируется внешним сигналом ХТАL частота которого перед подачей на внутренние узлы процессора утраивается. Общая производительность составляет 360 МIРS для обычных и 1.4GFLOРS для графических приложений.
Арифметико-логическое устройство процессора содержит 28 базовых регистров. В скобках перечислены их основные компоненты. Первая из цифр трехзначного позиционного номера элемента — условный номер блока. Номера элементов, не входящих ни в один блок, начинаются цифрой 6 (IС601, СN601, СN602).
Структурная скема процессорной плалы приведена на рис. 10. В каждой из них — несколько микросхем, отличающихся тактовой частотой, напряжением питания, типом корпуса. Для DC выбрали HD6417091RВР200 серии SН7091, применяемую и в японских игровых автоматах Nаomi Она очень похожа на HD6417750ВР200М широкодоступной серии SН7750, но, по предположениям специалистов, имеет несколько недокументированных команд,
Двумя банками по 16 регистров снабжен сопроцессор обработки чисел с плавающей запятой. Кэш память имеет Гарвардскую архитектуру с раздельным запоминанием команд и данных, как в Реntium. Это позволяет избегать конфликтов одновременного доступа на любой из пяти ступеней конвейера, подобного примененному в процессоре ИВП «РlayStation» 1.
Процессор, установленный в DC отличается суперскалярностью — способностью одновременно выполнять несколько команд (в данном случае две). На схеме рис. 11 Это условно показано удвоенным числом АLU и FPU. FPU может обрабатывать 32-, 64-и 128-разрядные данные, причем в последнем случае для выполнения специальных графических команд и матричных операций организуются блоки из четырех 32-разрядных векторных регистров.



Распределение адресного пространства центрального процессора DC по данным, имеющимся на различных Интернет сайтах, соответствует приведенному в табл. 2.



Итак, разрядность процессора по внутренним регистрам — 32, по шине данных — 64, по логической организации ядра графического сопроцессора— 128. Для сравнения: процессор Реntium -III имеет 32-разрядные регистры общего назначения, 64-разрядные для мульти­медийных команд и 128-разрядные для графических. Более того, в нем предусмотрены не логические, а физические регистры длиной 64 и 128 разрядов. Тем не менее, в отличие от DC, никто не называет 128-разрядными компьютеры, оснащенные процессорами Реntium -III Если судить по минимальной разрядности регистров процессора (а это — общепринятый критерий), DC следует отнести к 32-разрядным ИВП! Ловкий рекламный трюк фирмы SEGA, указавшей в технических характеристиках DC лишь максимальную разрядность графического сопроцессора, сработал на славу — за DC прочно укрепилось незаслуженное звание 128-разрядной ИВП.
Микросхема центрального процессора (IС101) выполнена по технологии 0,25 мкм и питается двумя напряжениями: интерфейсные узлы — 3,3 В, вычислительное ядро — 1,95 В. Это позволяет уменьшить потребляемую мощность и степень нагрева кристалла, не отказываясь от использования дешевых микросхем внешней памяти с напряжением питания 3,3 В. Под названием VRT подобный прием широко применяют в различных изделиях электронной техники.



Схема стабилизатора напряжений, питающих микросхемы IС101 и IС201, приведена на рис. 12. Параметры транзистора 2SА1615-Z: Uk max = 30 В, Ik max=10 А, Р max =1 Вт, F max=18О МГц, h21э=200.
Необычен по конструкции 256-выводный корпус процессора. У него нет традиционных штыревых или ленточных выводов. Вместо них на нижней плоскости корпуса — шарики припоя. Положив микросхему на плату, выводышарики расплавляют инфракрасным излучением, и они, равномерно оседая под тяж­стью микросхемы, надежно соединяют ее С контактными площадками. Такой корпус называют ВGА.
Через 64-разрядную шину данных процессор соединен с основной памятью емкостью 16 Мбайт на двух микросхемах фирмы МЕС (IС102, IС103). Эти синхронные динамические ОЗУ (SDRАМ) содержат по четыре банка из 512К 32-разрядных слов. Напряжение питания — 3...3.6 В, тактовая частота — 100 МГц, корпус — ТSОР-86. Полный 19-разрядный адрес вводится за два цикла 13-разрядной шины адреса.

ВИДЕОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Основой видеографической системы служит графический процессор (ГП) SEGA 315-6226 (IС201). Однако в построении изображений на экране участвует и центральный процессор, роль которого — расчет «каркасов» фигур и преобразование трехмерных координат вершин пространственных многоугольников (полигонов) в двумерные экранные. Кроме того, центральный процессор вычисляет освещенность объектов и отслеживает ИХ трансформацию при движении. При тактовой частоте 200 МГц он каждую секунду выдает координаты более 10 млн полигонов. Аналогичный показатель процессора Рentium-III при частоте 300 МГц на порядок ниже.
ГП облекает каркасы в красивые «одежды» — рассчитывает текстуры (рисунки и орнаменты на поверхности фигур) и раскрашивает их с учетом освещенности. ГП поддерживает скалярное рельефное текстурирование, суперсэмплинг (сглаживание) всей сцены, анизотропную фильтрацию, объемность.
Алгоритмов текстурирования и раскрашивания, как и технологий их реализации, известно множество. Применяемая в DC технология РоwerVR создана специально для видеографических приложений и отличается от обычной полигонной, характерной для стандартных графических 30-акселераторов. Ее особенности; замена медленного внешнего 2-буфера, хранящего информацию о глубине изображения, быстродействующими внутренними регистрами и аппаратное удаление скрытых поверхностей на основе tile-архитектуры. Термином (tile называют группу из 32x16 пикселов с полностью определенными параметрами глубины). За счет аппаратного удаления невидимых пикселов заметно сокращается объем вычислений, уменьшаются требуемые полоса пропускания канала данных и объем видеопамяти. ГП с 64-разрядной шиной данных, одним конвейером и 8 Мбайт видеопамяти эквивалентен традиционной 128-разрядной графической карте с двумя конвейерами и 18 Мбайт памяти.
Максимальная производительность ГП — 7 млн полигонов в секунду. Это меньше, чем способен выдать центральный процессор, следовательно, у последнего остается время на логические операции по управлению ходом игры.
Микросхема ГП помещена в 500-выводный ВGА-корпус с отводом тепла от верхней плоскости через изолирующую прокладку из специального теплопроводящего упругого материала. Для питания необходимы два напряжения 3.3 и 2,5 В. Микросхема многофункциональна, в частности, к ней идут двунаправленные шины данных джойстиков и модема.
Узел сброса ГП (рис.13) собран на микросхеме 1С206. При каждом включении питания он формирует импульс низкого логического уровня длительностью 0,4...0,5 с, зависящей от емкости конденсатора С246.



Видео-03У состоит из четырех соединенных попарно параллельно микросхем IС202-IС205 НУ57V161610D-ТС-В фирмы Нyundai (корпус ТSОР-50). Это SDRАМ, содержащие по два банка из 512 К 16-разрядных слов. Они работают с тактовой частотой 100 МГц при напря­жении питания 3.3,6 В. Возможная замена — НУ57V161610D-ТС-10.

КАНАЛ ЗВУКА

В состав звукового процессора SEGA 315-6232 (IС301) входят 32-разрядное вычислительное ядро АRМ7 производительностью 17 МIРS. контроллер внешней памяти, звуковой синтезатор, цифровой сигнальный процессор. Предусмотрено 64 канала формирования звуковых сигналов с частотой дискретизации 48 кГц.
Для обработки в реальном времени данных формата АDРСМ (адаптивная им пульснокодовая модуляция) требуется буфер, которым служит SDRАМ емкостью 2 Мбайт на точно такой же, как в видеопамяти, микросхеме IС302 НУ57V161610D. Тактовая частота — 67 МГц.
Исходная аудиоинформация приходит на процессорную плату от декодера, находящегося в контроллере GD-ROM. Выходные сигналы микросхемы IС301 в последовательном коде поступают на вход 16-разрядного аудио-ЦАП РСМ17251 (IС303).
Схема выходных аналоговых узлов канала звука показана на рис. 14 Стереосигналы АUD-R и АUD-L усиленные по мощности каскадами на ОУ микросхемы NJМ2100 (IС304), поступают на контакты 2 и 3 вилки СN602A «АV ОUТ». Коэффициенты усиления напряжения в обоих каналах одинаковы и равны 1,3 — отношению сопротивлений резисторов R305 к R319 (R313 к R311). Конденсаторы С336. С337 ограничивают полосу пропускания усилителей частотой 20 кГц.
Такое широкополосное звучание можно услышать только в стереотелефонах, подключенных непосредственно к вилке CN602а, или с помощью подключенного сюда же высококачественного УМЗЧ. Полоса пропускания канала звука телевизора не превышает 12,5 кГц, Для монофонического прослушивания, как и в «РlayStation», рекомендуется использовать сигнал левого стереоканала.
Ключи на транзисторах ТR301, ТRЗ0З блокируют канал звука на время, достаточное для завершения переходных процессов при включении питания. Продолжительность блокировки — приблизительно 0,5 с. Она зависит от номиналов элементов каскада на транзисторе ТR302.
Микросхему IС304 можно заменить любым сдвоенным ОУ в корпусе SОР-8 с напряжением питания 5 В, транзисторы ТRЗ01, ТR302, ТR305 — любыми маломощными кремниевыми соответствующей структуры.
Согласно нумерации элементов, к каналу звука отнесена и микросхема IС305 W129АG — программируемый генератор в корпусе SОР-16 (рис. 15). Сигнал с частотой кварцевого резонатора Х302, умноженной на пять, тактирует центральный процессор IС101, а на 2,5 — графический процессор IС201.