GameCube'un Mimarisi

SGI'ın grafik pazarındaki hakimiyetini kaybetmesinin ardından Nintendo'nun ortaklık kuracağı yeni oyunculara ihtiyacı vardı.

Umut verici bir aday IBM gibi görünüyor: Ana bilgisayarlar üzerindeki ünlü çalışmalarının yanı sıra, yakın zamanda Motorola ve Apple ile Intel'in PC pazarındaki hakimiyetiyle rekabet edebilecek kadar güçlü bir CPU yaratmak için ittifak kurdular. Ortaya çıkan ürün, PowerPC adını taşıyan ve Apple'ın Macintosh'larının ve bazı gömülü sistemlerinin %99'una güç vermek üzere seçilen bir dizi işlemcidir.

PowerPC Gekko çipi. Bu, GameCube'un barındırdığı şeydir.

GameCube için bunun ne anlama geldiğini anlamak için, PowerPC CPU ile gelen yeniliklere bir göz atalım.

PowerPC'nin Kökenleri

IBM, RISC CPU tasarımını ana akım pazara iten üç erken güçten biriydi. 80'ler sırasında, Berkeley 'RISC CPU' geliştirirken ve Stanford akademisyenleri MIPS'i henüz kurarken, IBM zaten 801 ve ROMP CPU'larını üretmişti. Bu, daha sonra 'RISC modeli' olarak bilinen bir dizi yönergeyi uygulayan, çığır açıcı ancak ticari olarak başarısız silikonlardı .

Ticari kilometre taşı

90'lara girerken, IBM 'IBM RS/6000' adını verdiği yeni bir UNIX iş istasyonu serisiyle yeniden denedi ve bu seride, yeni bir yerleşik RISC CPU: POWER1. Instruction-level parallelism odaklı olarak, bu sonuncusu, cazip gelişmeler sundu, örneğin :

• POWER adı verilen tam 32-bitlik bir komut seti.
• Bir 64-bit kayan nokta birimi.
• Bir Harvard önbellek mimarisi, bu, veri ve komut alanını ayırarak bant genişliğini artırır.
• Talimatları üç ayrı birime (branch, fixed-point ve floating-point) dağıtarak aynı anda iki talimatı yürütebilme yeteneği. Bu nedenle, POWER1 two-way superscalar olarak tanınmaktadır.
• Static branch prediction, control hazards'ı yürütme hızını hızlandırma fırsatına dönüştüren bir tekniktir.
• Out-of-order execution aracılığıyla kayan nokta işlemleri, register renaming . Sonuç olarak, bu, CPU'nun birim zamanda yürüttüğü instruction sayısını büyük ölçüde artırır (ve data hazards'ı ortadan kaldırır).
  • Temel tasarım, IBM'in ana bilgisayar döneminden kaynaklanmaktadır. Bu tasarım, Tomasulo algoritması olarak yayınlanmış ve ardından IBM System/360 (1966) üzerinde uygulanmıştır. POWER1 ile IBM, bunun bir kısmını iş istasyonu ekipmanlarına taşımayı başardı.

Buna rağmen, POWER1 CPU birden fazla çipten oluşan büyük ve pahalı bir paketti. Bu nedenle, IBM'in bir sonraki girişimi için tasarımını küçülterek tek bir çipe sığdırdı. Hâlâ POWER uyumlu olmasına rağmen, bu, 32 bit FPU'ya sahip olmanın maliyetinden, bir von Neumann önbellek mimarisinden ve sıralı yürütmeye geri dönmenin maliyetine yol açtı. Yeni çip, RISC Tek Çipli (veya 'RSC') olarak adlandırıldı ve RS/6000 iş istasyonlarının düşük hat textle gönderildi.

Ortalama kullanıcıya ulaşmak

IBM'nin POWER geliştirme kartı (1992), Apple tarafından kullanıldı.

Bu gelişmelerin ortasında, IBM ayrıca Intel-Microsoft tekelini masaüstü pazarında alt edebilmek için Apple ve Motorola ile güçlerini birleştirmeyi kabul ederek AIM ittifakını oluşturdu. Böylece, düşük seviyede rekabetçi bir CPU için yeni bir proje tasarlandı. Bu, üç şirketin fikri mülkiyeti içerir ve şunları kapsar:

• IBM'in RSC işlemci tasarımı.
• Motorola'nın veri yolu mimarisi (şirketin kendi RISC işlemcisi Motorola 88110'da bulunur).
• Apple ve Motorola'nın son kullanıcının ihtiyaçları hakkındaki bilgisi.

Motorola 88110 ekibinin bir üyesi olan Keith Diefendorff, baş mimar olarak işe alındı ve 1993 yılında proje şu sonuçlarla tamamlandı:

• PowerPC instruction set: POWER'ın bir subset'i olup, çarpma işlemleri için ek instructionlar, symmetric multiprocessor desteği ve isteğe bağlı 64 bit modu içerir.
  • Bundan sonra, IBM'in POWER CPU serisi PowerPC ISA'yı kullanmaya başladı. Bu durum ilk olarak 1998 yılında PowerPC'nin 64 bit spesifikasyonunu uygulayan yüksek performanslı bir CPU olan POWER3'ün piyasaya sürülmesiyle ortaya çıktı.
  • Bu makale serisinde, Xbox 360 ve Wii U piyasaya çıkana kadar symmetric multiprocessor (simetrik çoklu işlemci) kurulumunu görmeyeceğiz.
• PowerPC CPU, PowerPC ISA'yı uygulayan yeni bir masaüstü CPU serisi olup, PowerPC 601 ile başlar. Bu, RSC mikro mimarisinin uygun maliyetli bir versiyonuydu.
  • Motorola da bu yeni seriye odaklanmak için 88000 CPU'nun geliştirilmesini tamamen bıraktı.

PowerPC'yi Yaygınlaştırmak

Yeni serinin hem teknik olarak rekabetçi hem de ticari olarak uygulanabilir olmasını sağlamak için, PowerPC 601, komut paralelliği konusunda bazı gelişmeleri kitlelere sunmaya çalıştı. Bunlardan bazıları şunlardır :

• POWER geliştiricilerinin PowerPC'ye geçişine yardımcı olmak için hem POWER hem de PowerPC ISA'ların kullanılması.
• Üç ayrı execution unit (FPU, branch ve ALU) kullanan three-way superscalar execution . Önceki tasarımlara göre bir iyileştirme.
• Motorola'nın modeline dayanan, Bus Interface Unit adlı yeni bir veri yolu tasarımı, aşağıdakileri sağlar:
  • Bir 64 bit veri yolu ve bir 32 bit adres yolu, ilki süperskaler özelliklerinden yararlanmak için çok önemlidir.
  • Burst işlemleri, tek bir komutla 32 baytlık bellek (L1 önbellek boyutu) aktarımı sağlar .
• Memory Management Unit (MMU), aynı pakette sanal bellek sunar.

Son kullanıcılar için, bu yeni CPU artık IBM'in düşük kaliteli RS/6000 serisinde ve Apple'ın 'Power Macintosh' adlı yeni Macintosh bilgisayar serisinde yer alacaktı.

Çağdaş eser

PowerPC 601, PowerPC serisinin ivmesini başlatmak için tasarlanmıştı, ancak sonraki yıllarda mikro mimaride büyük değişiklikler oldu.

Bireysel gelişmeler

601 piyasaya sürüldükten sonra, Motorola ve IBM bir sonraki nesil üzerinde bağımsız olarak çalışmaya karar verdiler. Bu, iki ayrı ürün grubu olarak somutlaşan saf bir PowerPC uygulaması (POWER ISA izlerini ortadan kaldırarak) olabilir :

• Motorola'nın öncülüğünü yaptığı düşük kaliteli PowerPC 603, taşınabilir pazar için tasarlanmıştır. Böylece, daha küçük bir L1 önbellek (Harvard mimarisine dayalı), iki ilave execution unit sunarken, çoklu işlemci desteği sunmadı. Tasarım kararları, toplam tüketim oranının 1,8-2,0 Watt olmasına neden oldu.
• IBM tarafından geliştirilen yüksek teknoloji ürünü PowerPC 604. Yüksek fiyat ve yüksek güç tüketimi (14,5-18,5 Watt) karşılığında, 4-issue execution, out-of-order execution'ın geri dönüşü, dynamic branch prediction ve çoklu işlemci desteği gibi gelişmiş paralellik özellikleri (MIPS tarzı) sunuyordu.

603, verimli gücüyle öne çıkması gerekirken, mevcut iş uygulamaları onun yeniliklerini gölgede bıraktı. Örneğin, Apple'ın yazılım mimarisi hala 68000 komutlarını emüle etmeye dayanıyordu ve bu da 603'ün küçük cache boyutunu darboğaza sokuyordu.

Ek olarak, IBM ayrıca masaüstü CPU yerine mikrodenetleyici çözümü olarak tasarlanan PowerPC 4xx serisini de geliştirmiştir . Küçük cache'leri bir araya getirir ve MMU ve FPU gibi karmaşık modülleri atlarlar. Ancak, bunların varyantları, üreticinin ihtiyaçlarına göre uyarlanabilmesi için özelleştirilebilir bir paket olarak sunuldu. Bununla birlikte, 4xx bu makale için özel bir ilgi konusu olmasa da, ünlü bir rakip onu ikincil görevler için benimsemiştir.

Yeniden güç birliği

Sonuç olarak, ikinci nesil masaüstü PowerPC yongaları ya çok pahalı ya da Intel'e karşı rekabet edemeyecek kadar zayıf olarak değerlendirildi. Böylece Apple, IBM ve Motorola'yı, her iki dünyanın en iyi özelliklerini bir araya getiren yeni birleşik nesilde yeniden işbirliği yapmaya ikna etti. Enerji verimli 603, yeni tasarımın temeli olarak seçildi. Bu temeli geliştirmek için bazı kararlar alındı:

• Darboğazları gidermek için daha büyük önbellek ve daha yüksek bellek bant genişliği sağlamak.
• 604'ün dynamic branch prediction ve out-of-order execution (şimdilik bellek işlemleriyle sınırlı) gibi tasarım fikirlerini içermektedir.
• Yeni geliştirmelerin uygulanması, örneğin daha fazla paralellik için ekstra ALU.

Bu, Apple tarafından PowerPC G3 olarak popüler hale getirilen 750 serisi oldu. O zamandan itibaren IBM ve Motorola, 750 modelinin varyantları ve iyileştirmeleri üzerinde çalışmaya devam etti. Bunlar, daha yüksek saat hızları, daha büyük cache ve daha küçük üretim sürecine odaklanıyordu.

İlginçtir ki, geliştirme sürecindeki çalkantıları atlatmayı başaranlar her zaman en enerji verimli CPU'lardır, diğerleri (MIPS, Intel ve ARM) daha sonra bunu doğrulayacaktır.

Grup dağılıyor

Zaman geçtikçe, üç şirket giderek daha da uzaklaştı. PowerPC G3'ün piyasaya sürülmesinden iki yıl sonra, Motorola kendi başına 7400 adlı yeni bir seri çıkardı (Apple bu seriye G4 adını verdi). Bu, 64 bit FPU, 'MPX' adı verilen daha hızlı bir veri yolu mimarisi ve 'Altivec' adı verilen bir dizi SIMD komutunu içeriyordu. Masaüstü pazarında popüler olmasına rağmen (Apple sayesinde), IBM yalnızca kendi özel POWER CPU serisine odaklandı.

Yıllar sonra, 2003 yılında Motorola nihayet CPU işinden vazgeçti ve yarı iletken bölümünü elinden çıkardı, bu da 'Freescale' şirketinin kurulmasına yol açtı. Bu şirket de PowerPC yongaları üzerinde çalışmakla ilgilenmiyordu ve böylece AIM ittifakı sona erdi. Her ne olursa olsun, Apple'ın hala yeni CPU'lara ihtiyacı vardı, bu yüzden IBM, POWER4 tasarımını alıp küçülterek bu seriyi devam ettirdi ve PowerPC 970 CPU'yu (aynı zamanda 'G5' olarak da bilinir) ortaya çıkardı.

Ve tarih bölümü burada sona eriyor. Bu nedenle, GameCube'ün benzersiz CPU'suna (750/G3 ile 7400/G4 arasında yer alır) bir göz atmanın zamanı geldi. Şimdi, bundan sonra GameCube donanımına odaklanacağım, ancak bu sapma dikkatinizi çektiyse, PlayStation 3, Xbox 360 ve Wii U çalışmalarını da okumak isteyebilirsiniz.

PowerPC Gekko

2001 yılına geri dönersek, Nintendo güçlü ama ucuz bir şeye ihtiyaç duyuyordu. Hızlı bir şekilde ilerlediğimizde, Nintendo'nun güçlü ama ucuz bir şeye ihtiyacı vardı, bu yüzden IBM bu kırmızı çizgilere uymak için eski tasarımlarından biri olan PowerPC 750CXe'yi (Early-Summer 2001 olarak bilinen son iMac G3'te bulunan) aldı ve oyun geliştiricilerini memnun edecek yeteneklerle güçlendirdi. Sonuç PowerPC Gekko oldu ve 486 MHz hızında çalışıyor.

Gekko'nun mimarisi.

Gekko'yu bu kadar özel yapan şeyin ne olduğunu bulalım ve bunu yapmak için önce 750CXe'nin sunduklarına bakmamız gerekiyor. PowerPC'nin tarihçesini inceledikten sonra, bu bilgilerin birçoğunun önceki tasarımlarla örtüştüğünü fark edebilirsiniz (bu çalışmaların amacı da budur!). Bununla birlikte, 750CXe şunları sunmaktadır:

• PowerPC ISA: Fazla ayrıntıya girmeden, başka bir 32 bit RISC komut setidir. 750CXe v1.10 spesifikasyonunu uygular.
• Harici 64-bit veri yolu: ISA 32 bitlik bir veri yoluna sığabilse de, daha geniş veri parçalarını (bir sonraki bölümde açıklanmıştır) performans cezalarına çarpmadan taşımamız gerekir.
• Dual-issue superscalar: Gerekli birimler mevcutsa, CPU boru hattının aynı aşamasında en fazla iki talimatı işleyebilir. Sıranın bir branch talimatı içermesi durumunda, olası eşzamanlı talimatların sayısı üçe yükseltilir.
• Sıra dışı yürütme: CPU, tüm birimlerinin çalışmasını sağlamak için talimat sırasını yeniden düzenleyebilir, böylece verimliliği ve performansı artırır.
• İki Tamsayı Birimi: Superscalar ve out-of-order modeli ile birlikte, birim zamanda yapılan tamsayı işlemlerinin sayısını artırır.
• 32-bit ve 64-bit kayıtlara sahip entegre FPU: Kayan ve çift sayılarla yapılan işlemleri hızlandırır.
• Dört aşamalı pipeline (bonus ile): İşte komut ardışık düzenine önceki bir giriş. 750CXe'de FPU işlemleri üç aşamaya daha bölünürken (toplamda 7 aşama), load-store işlemleri ikiye bölünmüştür (toplamda 5 aşama).
  • Sonuç olarak bu, komut verimini kontrolden çıkmadan artırır.

Ayrıca, CPU belirli hesaplamaları hızlandırmak için özel birimler de içerir :

• Branch Prediction Unit: Değerlendirilmesi gereken bir koşul olduğunda (CPU'nun 'A' yolunu mu yoksa 'B' yolunu mu izlemesi gerektiğine karar verecek olan), CPU bunun yerine önceki yürütmelere dayalı yollardan birini izleyecek ve ardından koşulu değerlendirecektir. Eğer tahmin doğru çıkarsa, CPU zaman kazanmış olacak, doğru çıkmazsa tersine dönecek ve doğru yolu izleyecektir.
• Dedicated load-store unit: Kayıtları işleyen birimler ile ana belleği işleyen birimleri birbirinden ayırır.
• Entegre Bellek Yönetim Birimi: CPU'dan gelen tüm bellek erişimlerinin arayüzünü oluşturur.
  • Önceki konsollar bu bileşeni başka bir yardımcı işlemci olarak içeriyordu, MMU artık aynı çipin içinde bulunuyor ve üretim maliyetlerini düşürüyor.

Ve elbette, bellek bant genişliğini hızlandırmak için bir miktar önbellek de dahil edilmiştir:

• 64 KB L1 cache: Talimatlar için 32 KB ve veriler için 32 KB'a bölünmüştür.
• 256 KB L2 cache: Bant genişliğini büyük ölçüde artıran talimatlar ve verilerle doldurulabilir.

IBM'in geliştirmeleri

Önceki özelliklerin listesi (önceki nesillere göre) çok takdir edilse de, bu CPU hala oyun performansı açısından diğerlerinden geride kalır (unutmayalım ki bu hala bir genel amaçlı CPU'dur, elektronik tablolarda iyidir ancak ortalama fizikte). Bunu telafi etmek için IBM, Gekko'yu oluşturacak aşağıdaki ince ayarları ekledi:

• 50 yeni SIMD komutu ile geliştirilmiş komut seti: Bunlar iki 32 bit kayan noktalı sayıyı veya bir 64 bit kayan noktalı sayıyı yalnızca bir döngü kullanarak işler. Sonuç olarak, yeni SIMD talimatları vektör hesaplamalarını hızlandıracak ve özellikle geometri dönüşümleri sırasında faydalı olacaktır.
  • PowerPC 7400/G4 ile birlikte sunulan Motorola'nın SIMD uzantısı (AltiVec) ile karıştırılmamalıdır. Birbirleriyle uyumlu değiller. İlginç bir şekilde, IBM sonunda Altivec'i POWER4 CPU'suna ve dolayısıyla 970/G5 serisine, Cell ve Xenon serisiyle de dahil etti.
• 32 floating-point kaydı: Bunlar yeni SIMD talimatlarıyla birlikte gelir.
• Write Gather pipe: Kullanılabilen özel bir bellek yazma mekanizması. Etkinleştirilirse, tek vuruşlu aktarımlar gerçekleştirmek yerine, tüm bellek yazma isteklerini %25 dolana kadar 128 baytlık bir arabellekte tutar, ardından istenen yazmaları 32 baytlık veri bloklarını bir kerede taşıyabilen burst transaction adlı bir teknik kullanarak gerçekleştirir.
  • Tahmin edebileceğiniz gibi bu, mevcut veri yollarının tam olarak kullanılmasını sağlayarak çok fazla bant genişliği tasarrufu sağlar.
• Locked L1 cache: Programlar 16 KB'lık L1 veri önbelleğini 'scratchpad' (inanılmaz hızlı bellek) olarak kullanmak üzere alabilirler.

Bu geliştirmeler, oyun mantığını (fizik, çarpışmalar, vb.) ele almanın yanı sıra, CPU'nun grafik işlem hattının bazı bölümlerini (geometri dönüşümleri, aydınlatma, vb.) kabul edilebilir bir performansla uygulamasına olanak tanıyacaktır. GPU yalnızca sınırlı sayıda işlemi hızlandırabildiği için bu çok önemlidir, bu nedenle nihai sonuç GPU'nun sınırlamalarına bağlı değildir.

İleriye doğru bir adım mı yoksa geriye doğru bir adım mı?

Nintendo 64 makalenizde, sistemin 64 bit CPU'ya sahip olduğunu, ancak GameCube'ün 32 bit olduğunu açıkladık. Nintendo konsollarının güçünü mü düşürdü?

Gerçekten de Gekko 32-bit PowerPC spesifikasyonunu uygularken MIPS R4300i 32-bit ve 64-bit modları arasında geçiş yapabilmektedir. Bunun bir gelişme olup olmadığını yanıtlamak için kendinize sormanız gerekir: Neden '64-bitliğe' ihtiyacınız olsun ki?

• 4 GB'den fazla belleği adreslemek için -> GameCube'de bu miktarda bellek konumu yoktur, bu nedenle bu bir gereklilik değildir.
• Daha az döngü ve bant genişliği kullanarak daha büyük veri parçalarını çalıştırmak -> Bu, Gekko'nun yeni SIMD talimatları, 64 bit FPU ve veri yolu ve yazma-toplama borusu tarafından kapsanmaktadır.
• Daha fazla reklam terimi bulmak için -> Evet... Bunun artık insanları ikna ettiğini sanmıyorum.

Gördüğünüz gibi GameCube, '64-bit konsol' olarak adlandırılmadan 64-bit sistemlerin avantajlarından yararlanmaktadır. İşte bu yüzden siz ve ben iki karmaşık makineyi 'bit sayıları' ile özetleyemeyiz.

Akıllı bellek sistemi

Yeni nesil mimarinin tasarımı sırasında, Nintendo'nun mimarları önceki tasarımlarının ölüm sonrası analizini gerçekleştirdiler ve bazı yüksek gecikmeli bileşenlerle (RDRAM) birlikte Birleşik Bellek mimarisinin kullanılmasının darboğazların en büyük nedenlerinden birine yol açtığını keşfettiler (CPU döngülerinin neredeyse %50'si boşta çalışırken boşa harcanıyordu) . Ayrıca, birden fazla bağımsız birimin dahil edilmesi, bellek veri yolu için ilgili bir rekabete katkıda bulunmuştur.

Bu nedenle GameCube mühendisleri, ayrılmış bellek alanı sağlayan ve düşük gecikmeli yongalar kullanan yeni bir bellek sistemi geliştirdiler. Yeni tasarımla birlikte GPU ve CPU artık aynı RAM için rekabet etmeyecek (doluluk oranı sorunlarına neden olacak) çünkü GPU artık kendi dahili ve şaşırtıcı derecede hızlı belleğine sahip olacak. Diğer taraftan, GPU hala G/Ç'ye erişim konusunda hakemlik yapmaktan sorumlu olacaktır.

Bu sistemin bellek düzeni.

Sonuç olarak iki ana otobüsle organize edilen bir sistem ortaya çıktı:

• Kuzey Köprüsü: 64 bit genişliğindedir ve CPU ile GPU'yu birbirine bağlar. CPU saatinden 3 kat daha yavaş çalışır, bu nedenle görevlerin GPU'ya çok fazla güvenmeyecek şekilde optimize edilmesi gerekecektir. DMA ve önbellek gibi diğer bileşenler kullanışlı olabilir.
• Güney Köprüsü: Aynı zamanda 64 bit genişliğindedir ve GPU'yu 'Splash' adı verilen 24 MB 1T-SRAM ile bağlar. Bu RAM türü DRAM'den yapılmıştır (en popüler türdür ancak aynı zamanda daha ucuz ve yavaştır) ancak SRAM gibi davranması için ekstra devre ile geliştirilmiştir (daha hızlı ve pahalıdır, çoğunlukla önbellek için kullanılır). Veri yolu, muhtemelen GPU'nun CPU ve ana bellek arasında sabit bir bant genişliği sağlamasına olanak tanımak için GPU'dan iki kat daha hızlıdır.

Ayrıca, bu tasarım daha fazla belleğin bulunabileceği ek (ancak alışılmadık) bir veri yolu içerir:

• Doğu Köprüsü: GPU'yu Audio RAM veya 'ARAM' adı verilen başka bir bellek yongasına bağlar. Genel amaçlı kullanım için 16 MB SRAM sağlar, bu da yedek bellek için oldukça büyüktür. Ancak, veri yoluna normal yollardan (bellek adresleri) erişilemez. Bunun yerine, yalnızca DMA aracılığıyla erişilebilen 8 bitlik bir seri uç noktaya (GPU'dan iki kat ve CPU'dan dört kat daha yavaştır) bağlanır.

Genel olarak bu, ARAM'ın önemli miktarda RAM sağlarken, ses tamponu olarak hareket etmek veya belirli aksesuarlar tarafından kullanılmak gibi daha az kritik görevlerle sınırlı olacağı anlamına gelir (G/Ç bölümünde açıklanmıştır).

ARAM'dan en iyi şekilde yararlanmak

Şimdiye kadar, kağıt üzerinde bellek özelliklerinin selefinden şüphesiz daha üstün olduğunu gördük, ancak hala iyileştirme için yer var. Örneğin Nintendo, ARAM'ı CPU'nun bellek haritasına dahil etmek için daha fazla donanım takabilirdi.

İlgili bir not olarak, Gekko'da kullanılan MMU'yu tekrar gözden geçirelim. CPU, 32 bit adres veri yolu ile 4 GB'a kadar belleğe erişebilir, ancak sistem bu miktarın yakınında bile değildir. Bu nedenle, boş (ve tahmin edilemez) bellek adreslerini açığa çıkarmamak için, 'sanal bellek' adresleme varsayılan olarak etkinleştirilir ve fiziksel adresleri daha güvenli, kolayca önbelleğe alınabilir ve sürekli bir 'sanal' adres haritası ile maskelenir .

Bu işi yapmak için, Gekko (ve diğer PowerPC mimarileri) sanal adresleri fiziksel adreslere aşağıdaki işlemle çevirir:

1. Block Address Translation (BAT) gerçekleştirin: Her bir çiftin bir sanal adres aralığını sürekli bir fiziksel adres aralığına eşlediği sekiz çift programlanabilir kayıt vardır (dördü veri ve dördü talimatlar için). MMU, bu aralıklar içinde bulunursa fiziksel adresi bulmaya çalışır.
2. BAT işe yaramadıysa, Page Table'ı okur: MMU ayrıca sayfaların fiziksel konumunu (sanal adres blokları) kataloglayan bir tablo da saklar.
   • MMU'nun bir sayfa tablosunu okuması zaman alabilir, bu nedenle son okumaları önbelleğe almak için bir Translation look-aside buffer (TLB) eklenmiştir.
   • X86 veya MIPS gibi diğer mimariler de sayfalama sağlar, ancak hepsi bir TLB sunmayacaktır.
3. Son olarak, istenen sanal adres hala çevrilemiyorsa, MMU CPU'da bir 'sayfa hatası' istisnası tetikler ve işletim sisteminin bundan sonra ne yapacağına karar vermesini sağlar.

Peki bunun geliştiriciler için ne faydası var? Nintendo'nun Aram kullanarak ana RAM'i sayfalama yardımıyla genişleten bazı kütüphaneler yayınladığı ortaya çıktı. Özetlemek gerekirse, ARAM adreslenebilir değildir, ancak CPU buradan veri almak ve depolamak için DMA'yı çağırabilir. Böylece CPU, diğer kaynaklara yer açmak için sayfaları ana RAM'den taşıyabilir ve bunları geçici olarak ARAM'de depolayabilir. Daha sonra, bir sayfa hatası oluştuğunda, işletim sistemi ARAM'deki eksik sayfaları aramak ve bunları ana RAM'deki orijinal konumlarına geri yüklemek için rutinler içerir.

Sonuç olarak, bazı akıllıca hilelerle, bu genel amaçlı yetenekler GameCube oyunlarının teknik olarak izin verilenden daha fazla bellekten yararlanmasını ve böylece daha yüksek kalite seviyelerine ulaşmasını sağladı. Ancak, bu tür hilelerin bazı performans cezalarıyla birlikte gelebileceğini akılda tutmak önemlidir (özellikle de hafife alınırlarsa).