PlayStation 2の技術仕様

PlayStation 2の技術仕様書は、PlayStation 2（PS2）ビデオゲーム機の様々な構成要素について説明しています。

第6世代のPlayStation 2ゲーム機のハードウェアは、様々なコンポーネントで構成されています。本体の中核を成すのは、 Emotion Engineと呼ばれるカスタムRISCプロセッサである中央処理装置（CPU）で、 294.912MHz（後の機種では299MHz ）で動作します。CPUは、 3Dグラフィックスをレンダリングするために、VPU0とVPU1と呼ばれる2つのベクトル処理装置、グラフィックスシンセサイザ、および浮動小数点演算装置（FPU）との統合に大きく依存しています。システムのDVD-ROM光学ドライブやDualShock 2コントローラーなどの他のコンポーネントは、ソフトウェアとユーザー操作入力を提供します。  

PlayStation 2 のソフトウェアは CD-ROM と DVD-ROM で配布されます。さらに、このコンソールはオーディオ CD や DVD ムービーを再生でき、オリジナルのPlayStationゲームとの下位互換性があります。これは、PS2 のI/O プロセッサとしても機能するオリジナルの PlayStation の CPU を搭載することで実現され、 PS2 モードでは36.864 MHz で動作します。 ^{[ 1 ]} PS2 は、オリジナルの PlayStation のメモリー カードとコントローラーとの完全な機能もサポートしています。PS2 の DualShock 2 コントローラーは、オリジナルのデジタルボタンの代わりにアナログのフェイス ボタン、ショルダー ボタン、および D パッド ボタンを備えたPlayStation の DualShock のアップグレード バージョンです。 ^{[ 2 ]}前モデルと同様に、DualShock 2 コントローラーはフォース フィードバック技術を備えています。 

標準のPlayStation 2用メモリーカードは容量が8MBで、ソニーのMagicGate暗号化を使用しています。この要件により、MagicGateライセンスを購入していないサードパーティによるメモリーカードの製造が禁止されていました。暗号化されていないメモリーカードはPlayStationゲームのセーブデータを保存するために使用できますが、PlayStationゲームはカードへの読み書きができません。そのため、そのようなカードはバックアップとしてのみ使用できます。PlayStation 2向けには、ソニー製以外のメモリーカードが多数販売されており、標準の8MBよりも大容量のメモリーカードが提供されています。ただし、これらのメモリーカードの使用はサポートされておらず、互換性も保証されていません。これらのメモリーカードは最大128MBのストレージ容量を持つことができます。     

本体にはUSBおよびIEEE 1394拡張ポートも搭載されています。USBおよびIEEE 1394デバイスとの互換性は、デバイスをサポートするソフトウェアに依存します。たとえば、PS2 BIOSはUSBフラッシュドライブからISOイメージを起動したり、USBプリンターを操作したりすることはできません。これは、本体のオペレーティングシステムにこの機能が含まれていないためです。対照的に、グランツーリスモ4とツーリストトロフィーは、スクリーンショットをUSBマスストレージデバイスに保存し、特定のUSBプリンターで画像を印刷するようにプログラムされています。PlayStation 2 HDDは本体背面の拡張ベイからインストールでき、特に人気のファイナルファンタジーXIなど、特定のゲームをプレイするには必要でした。^{[ 3 ]}

• CPU : MIPS III R5900ベースの「Emotion Engine」、クロック周波数294.912  MHz（ 新バージョンでは299 MHz）、128ビットSIMD機能搭載^{[ 4 ] [ 5 ]}
• 250 nm CMOS製造（ 65 nm CMOSで終了）、1350万個のトランジスタ、225  mm ²ダイサイズ、^{[ 6 ]} 15  Wの消費電力（SCPH-7500xおよび後のSCPH-7000xのEE+GSの組み合わせ）：86  mm ^2、5350万個のトランジスタ）^{[ 7 ]}（SCPH-7900xのEE+RDRAM+DRAMの組み合わせは65 nm CMOS設計で終了 ）^{[ 8 ]}
  • CPUコア：MIPS R5900（COP0）、64ビット、リトルエンディアン（mipsel）。CPUは、6段の長整数パイプライン、32個の32ビットGPRレジスタ、32個の128ビットSIMD線形スカラーレジスタ、2つの64ビット整数ALU、128ビットロードストアユニット（LSU）、および分岐実行ユニット（BXU）を備えた、スーパースカラ、インオーダー実行2発行設計です。
  • 命令セット：MIPS III、MIPS IVのサブセットに、ソニー独自の107個のベクトルSIMDマルチメディア命令（MMI）を追加。このカスタム命令セットは、2つの64ビット整数ALUをグループ化することで実装された。
    • 6段ロングパイプライン（浮動小数点乗算器×1、浮動小数点除算器×1）を備えた32ビットFPUコプロセッサ（COP1）。FPUはIEEE規格に準拠していません。
  • 294.912 MHzで動作する2つの32ビットVLIW-SIMDベクトルユニット ：VPU0とVPU1（浮動小数点乗算アキュムレータ×9、浮動小数点除算器×1）。各VPUは、ベクトルユニット（VU）、命令キャッシュ、データキャッシュ、およびインターフェースユニットを備えています。各ベクトルユニットには、4×FMACを含む上位実行ユニットと、FDIV、整数ALU、ロードストアユニット、分岐ロジック、16個の16ビット整数レジスタ、および32個の128ビット浮動小数点レジスタを含む下位実行ユニットも備わっています。VPU1には、さらにEFUユニットがあります。
    • VPU0（COP2、FMAC×4、FDIV×1）はメインCPUと密接に結合しており、通常はポリゴンやジオメトリの変換（並列接続または直列接続）、物理演算、その他のゲームプレイ関連タスクに使用されます。
    • VPU1（基本機能ユニット、EFU、FMAC × 5、FDIV × 2）はマイクロコードによって独立して制御され、CPUコアと並行して動作し、通常はポリゴンとジオメトリの変換、クリッピング、カリング、ライティング、その他のビジュアルベースの計算（テクスチャマトリックスにはUVおよびSTQ座標の処理が含まれる）に使用されます^{[ 9 ]。}
      • 並列処理：VU0/FPUの結果をMFIFO経由で別の表示リストとして送信します（複雑な文字や車両など）。
      • シリアル: VU0/FPU の結果が VU1 に送信され (3 つの方法を介して)、シーンを毎フレーム更新するためのすべての基本作業 (たとえば、ボーンやアニメーション、物理、一般的な動きなど、ゲームプレイに関連するワールド空間の一般的な変換) を実行するオプションのジオメトリ前処理器として機能します^{[ 10 ]}
  • 画像処理ユニット（IPU）： DVDやゲームのFMVの再生を可能にするMPEG-2圧縮画像のマクロブロック層デコーダ。2Dグラフィックスデータのベクトル量子化も可能。^{[ 11 ]}
  • メモリ管理ユニット（MMU）^{[ 12 ]} 、 RDRAMコントローラ、およびDMAコントローラ：システム内のメモリアクセスを処理する
  • キャッシュメモリ：16KB命令キャッシュ、8KB データキャッシュ、16KB スクラッチパッド（ScrP）データキャッシュ^{[ 13 ]}
  • スクラッチパッド（SPR）は、EE CPUからアクセス可能な拡張メモリ領域です。この拡張メモリは、 アプリケーションが使用できる16キロバイトの高速RAMを提供します。スクラッチパッドメモリは、DMA経由で送信されるのを待っている一時データや、プログラマが定義できるその他の一時ストレージとして使用できます。

• 総メモリ容量：40MB  （ システムIOP改訂後42MB）
  • メインメモリ：32 MB PC800 32ビットデュアルチャネル（2x 16ビット）RDRAM（Direct Rambus DRAM）@ 400 MHz、ピーク帯域幅3.2 GB/s ^{[ 6 ]}   
    • アプリケーションやゲームのレベルのすべての側面とアセットを保存し、適切なタイミングで適切なデータを取得します。必要に応じて、アセットは適切な宛先にストリーミングされます。たとえば、レベルのジオメトリは、各ユニットの VIF を介していずれかのベクトルユニットに、テクスチャはGIF を介してシステムのGPUである GS にストリーミングされます^{[ 21 ] [ 22 ] [ 9 ]。}
  • ビデオメモリ：4MB の2560ビットDRAM（150MHz  ）、 ピーク帯域幅48GB/秒
    • 描画操作とマッピング手順のための一時的な作業バッファまたは描画バッファを格納します。メインメモリは、レベルのすべての側面とアセットを事前に格納し、フレームのその部分で処理および描画が必要なものだけを一度に GIF にストリーミングし、ビデオメモリのバッファと高帯域幅を使用して、提供された転送バス速度に沿って、小さな非常に高速な単位で、ビットごとに単一のフレームを蓄積します^{[ 23 ] [ 9 ] [ 22 ] 。}
  • IOPメモリ： 37.5MHzで2MBの32ビットEDO-RAM  、 ピーク帯域幅150MB/秒^{[ 24 ] [ 25 ]}
    • 外部周辺機器やデバイスとハードウェア間の通信を処理し、同じバスを介してシステムのサウンド処理ユニットであるSPU2にデータを転送するのにも役立ちます。その32ビットバスは、SPU2、光学ドライブ、USBポートなどの間で共有されています^{[ 26 ] [ 24 ]。}
    • SCPH-7500xモデルシステムへの改訂に伴い、 4MB SDRAMにアップデートされました^{[ 25 ]}
  • サウンドメモリ: 37.5 MHz の32ビットEDO-RAM 2 MB ^{[ 27 ]} 
    • IOPと同じローカル32ビットバスを共有する別のメモリにより、同じ150  Mbit/sの帯域幅が使用される。

• 組み込みDRAM「グラフィックスシンセサイザ」（GS）を搭載した並列レンダリングプロセッサ、クロック周波数 147.456MHz
• 279  mm²^のダイ（SCPH-7500xのEE+GSの合計：86  mm² 、5350万トランジスタ）（SCPH-7900xのGSは90 nm CMOS設計で^終了 ）
• GIF経由でEEとVU1との間で専用接続を確立
• 出力用プログラマブルCRTコントローラ（PCRTC）
  • ビデオ出力解像度：256×224から2048×1024まで可変^{[ 28 ] [ 29 ]}
    • NTSC（インターリーブ/プログレッシブスキャン）：256 x 448/224、320 x 448/224、384 x 448/224、512 x 448/224、640 x 448/224、または704 x 448/224
    • PAL（インターリーブ/プログレッシブスキャン）：256 x 512/256、320 x 512/256、384 x 512/256、512 x 512/256、640 x 512/256、または704 x 512/256
    • VESA規格：640 x 480、720 x 512、800 x 600、1024 x 768、1024 x 1024、または1280 x 1024ピクセル
    • DTV：704 x 480（480p）または2048 x 1024（1080i）
    • 対応可能なビデオモード：15kHz、24kHz、31kHz、33kHz
•  ビデオメモリとして4MBの組み込みDRAMを 搭載
  • ピーク帯域幅 48ギガバイト/秒 
    • テクスチャバッファ帯域幅：9.6  GB/秒
    • フレームバッファ帯域幅：38.4  GB/秒
• eDRAMバス幅：256ビット（3つの独立したバスで構成：1024ビット書き込み、1024ビット読み出し、512ビット読み書き）
• ピクセル構成：RGB:alpha、24:8、15:1、16ビット、24ビット、または32ビットZバッファ
• 表示色深度：32ビット（RGBA：各8ビット）
• ピクセル/テクセルパイプライン: 16 (統合) ^{[ 22 ] [ 30 ] [ 29 ]}
  • ラスタ設定と実行は、フレームの描画のすべての段階に関与する 16 ピクセル パイプのブロック全体で構成され、並列でフォギング、テクスチャ マッピング、AA などの処理機能を処理できるように装備されており、サイクルはすべてのパイプ間で分割されます^{[ 29 ] 。}
    • 16本のパイプはそれぞれ単独で1サイクルあたり16ピクセル（1ピクセル/パイプ）を出力/処理し、GSの最大クロック速度で最大2400メガピクセル/秒のスループットを実現します。これには32ビットピクセルと、システムの基本的なアルファブレンディング、Zバッファリング、フィルタリング操作すべてが含まれます^{[ 29 ]。}
    • テクスチャマッピングを行う必要がある場合、16本のパイプは、各パイプごとに8ピクセル/サイクルおよび8テクセル/サイクルを並列に出力/処理し、最大スループットは1200メガピクセルおよび1200メガテクセルになります^{[ 29 ]。}
    • ハードウェアのネイティブなフォギングとAAは追加のサイクルを使用するため、全体のスループットが低下します。しかし、AAとフォギングは、フルスクリーンパスまたはスプライトとVRAMイメージング操作を使用してポストエフェクトとして実行でき、その場合、前述の2D VFX予算の一部のみを使用し、前述のテクスチャ付きフィルレートの数値から常に上限を下げるのではなく^{[ 31 ] [ 22 ] [ 9 ]、}
• 全体のピクセルフィルレート：16 × 147  Mpix/s = 2.352 ギガピクセル/s
  • 1.2ギガピクセル/秒（Zバッファ、アルファ、テクスチャを含む）
  • テクスチャなし、フラットシェーディング：2.4  Gpix/秒（75,000,000個の32ピクセルラスタ三角形）
  • フルテクスチャ（拡散マップ）1枚、グーローシェーディング：1.2  Gpix/s（37,750,000個の32ビットピクセルラスタ三角形）
  • テクスチャフィルレート：1.2  Gtexel/秒
  • スプライト描画速度：1875万/秒（8×8ピクセル）
  • 粒子描画速度：1億5000万個/秒
• ポリゴン描画速度：7500万/秒（小型ポリゴン）
  • 5000万/秒（Z軸とA軸を含む48ピクセルクワッド）
  • 3000万/秒（ZとAを含む50ピクセルの三角形）
  • 2500万/秒（Z、A、Tを備えた48ピクセルのクワッド）
  • 1600万/秒（Z、A、Tと霧を含む75ピクセルの三角形）^{[ 29 ]}
• マルチパスレンダリング機能
  • 4回のパス：300メガピクセル/秒（75メガピクセル/パス）^{[ 22 ]}  
• GS 効果には、Dot3 バンプ マッピング (法線マッピング)、^{[ 32 ] [ 22 ]}ミップ マッピング、球面調和照明、^{[ 33 ]}アルファ ブレンディング、アルファ テスト、デスティネーション アルファ テスト、深度テスト、シザー テスト、透明度効果、フレーム バッファ効果、ポストプロセス効果、透視補正テクスチャ マッピング、エッジ AAx2 (ポリゴン ソートが必要)、^{[ 9 ]}バイリニア、トリリニア テクスチャ フィルタリング、マルチ パス、パレット化 (6:1 比 4 ビット、3:1 比 8 ビット)、オフ スクリーン描画、フレーム バッファ マスク、フラット シェーディング、グーロー シェーディング、セル シェーディング、ディザリング、テクスチャ スウィズリングが含まれます。

• 音声：ソニーSPU2デュアルコアサウンドプロセッシングユニット
  • ローカルメモリ：2MB  EDO RAM（IOPとは別）
  • SPUコア：8MHzで動作する16ビットのソニー製SPU コア2基（PS1と同じ）
    • コアあたり最大24チャンネル、合計48チャンネルのADPCMソースをサポート
    • PS1との後方互換モードでは、SPUコアは1つしか使用されません。
  • PCMによるソフトウェア定義のサウンドバッファソース1つ（主にストリーミングオーディオに使用）
  • 最大48kHz または44.1kHzのサンプリングレート （選択可能）
    • PS1との互換性のために自動的に44.1kHzにダウンサンプリングされます。 
  • ADPCMソースへのデジタルエフェクトの適用をサポート
    • デジタルエフェクトには以下が含まれます。
      • ピッチ変調
      • 封筒
      • ループ
      • デジタルリバーブ
  • 出力：ガウス補間出力、ステレオ、ドルビーデジタル5.1サラウンドサウンド（フルモーションビデオのみ）、DTS （一部のゲームでは4.0のみ）、後のゲームではドルビープロロジックIIによりゲームプレイ中にマトリックスエンコードされた5.1サラウンドを実現

• 入出力プロセッサ（IOP）
  • 入出力メモリ：2MB  EDO DRAM
  • CPUコア：初代PlayStation CPU（MIPS R3000A、クロック周波数33.8688MHz または36.864MHz  、PS1 GTEおよびMDEC搭載、PS1ゲームとの下位互換性あり）
    •  オリジナルのPlayStationフォーマットのゲームとのハードウェア互換性を確保するため、クロック周波数は自動的に33.8688MHzにアンダークロックされます。
  • サブバス：32ビット
  • 接続先：SPU2およびCD/DVDコントローラー。
• SCPH-7500x以降は、4MB SDRAMを搭載したPowerPCベースの「Deckard」IOPに置き換えられました。 

公式PS2メモリーカード（8MB  ）

公式PS2ハードディスクドライブ（40GB  ）

• 記憶媒体：
  • セーブデータやデータ転送 用の8MBメモリーカード 
    • MagicGate暗号化を使用しています
    • 最大130KB  /秒の読み取り速度
    • サードパーティ製メモリーカードの場合、最大128MB または256MB  （128MB×2 ）の容量に対応。 
  • オプションの40GBハードディスクドライブ（ネットワークアダプタが必要） 

• ディスクドライブタイプ：カスタムマイクロコントローラとDSPチップを介した独自のインターフェース。24倍速CD-ROM [3.6  MB/秒]、4倍速DVD-ROM [5.28  MB/秒] — リージョンロックとコピープロテクション付き。
• 対応ディスクメディア：PlayStation 2フォーマットCD-ROM、PlayStationフォーマットCD-ROM、CD-DA、PlayStation 2フォーマットDVD-ROM、DVDビデオ。DVD5（シングルレイヤー、4.7GB  ）およびDVD9（デュアルレイヤー、8.5GB  ）に対応。SCPH-500xx以降のモデルはDVD+RWおよびDVD-RWに対応。

PlayStationコンポーネントケーブル（YP _B P _R）（左）とA/V（コンポジットビデオ/ステレオオーディオ）ケーブル（右）

• PlayStation専用コントローラーポート×2（ PS1コントローラー用250kHzクロック、 PS2コントローラー用500kHzクロック）
• MagicGate暗号化を採用した独自のメモリーカードスロット2基（ PS1カードは250kHz、PS2カードは最大2MHz  、平均シーケンシャル読み出し速度130KB  /秒）
• OHCI互換コントローラー搭載のUSB 1.1ポート×2
• AVマルチ出力（コンポジットビデオ、Sビデオ、RGBS ^†（SCART）、RGsB（SCARTまたはVGAコネクタ^††）、YP _B P _R ^†††（コンポーネントまたはD端子））
• RFU DC アウト
• S/PDIFデジタル出力
• ネットワークアダプタ（PCカードタイプ）および外付けHDD用のPCカードスロット（SCPH-10000、SCPH-15000、SCPH-18000のみ）^{[ 34 ]}
• 3.5インチHDDおよびネットワークアダプタ用の拡張ベイ（HDDに必要。SCPH-300xx～500xxのみ） ^{[ 35 ]}
• Emotion Engine (EE) には、EE のカーネルがデバッグ情報やメッセージを出力したり、カーネルデバッガを起動したりするために内部的に使用するオンチップのシリアル I/O ポート (SIO) が含まれています。
• イーサネットポート（ネットワークアダプタおよびスリムモデルのみ）
• 電話回線モデムポート（ネットワークアダプタおよびスリムモデルのみ、一部機種）
• i.LINK S400（FireWire 400またはIEEE 1394aとも呼ばれる）（SCPH-10000～3900xのみ）^{[ 36 ]}
• 赤外線リモコンポート（SCPH-500xx以降）^{[ 37 ]}

^†標準の RGB モードでは、インターレース モード480i(NTSC) および576i(PAL)までプログレッシブ モードは240p までしかサポートされていません。より高いモードでは、同期オングリーン (RGsB) に対応したディスプレイまたはアダプタが必要です。さらに、PS2 のMacrovisionコピー プロテクションはどちらの RGB モードとも互換性がないため、DVD を RGB で再生することはできません。ただし、マザーボードの改造でこれらの問題を回避できることが知られています。 ^†† VGA コネクタは、プログレッシブ スキャン対応ゲーム、自作ソフト対応システム、およびLinux for PlayStation 2で、RGsB、つまり「同期オングリーン」信号に対応したモニターが必要です。 ^†††一般的な認識とは異なり、PS2 の YP_BP_RBP_Rの一部ではないため、すべてのテレビや HDTV がサポートしているわけではありません。スケールアップは回避策として利用できます。

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• PlayStation 3の技術仕様
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