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PlayStation 2硬件架构

Chapter 7: I/O


目录

  1. 特殊CPU
    1. 特殊升级
    2. 继承兼容性
  2. 接口
    1. 不同寻常的以太网和硬盘组合
    2. 瘦身
  3. 互动配件

最初,PS2的I/O接口并不特别复杂。 然而,该游戏机的后续改版彻底打乱了内部和外部设计。 因此,总体而言,这款游戏机的I/O形式多种多样,分布在不同的版本中。

特殊CPU

首先,有一个专用处理器负责协调不同组件之间的通信,这个CPU就是PlayStation 1基于MIPS R3000的原版核心。 这次,它被称为I/O 处理器(I/O Processor,IOP),运行频率为37.5 MHz,连接32位总线

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PlayStation 2的主架构图。 请注意,I/O处理器显示出对大部分I/O的独占访问权限。

IOP 通过一个名为系统接口(System Interface,"SIF")的专用I/O接口与情感引擎通信,两个端点都使用各自的DMA单元在彼此间传输数据。 IOP还配有专用内存,即2 MB EDO RAM(与PS1类似),用作缓冲区。

总之,该处理器可以访问前端端口、DVD控制器、SPU2、BIOS ROM 和PC卡插槽。

特殊升级

无论如何,在2005年"Slim"版本发布一年后,MIPS核心被一个异常特殊的SoC所取代,这个芯片内部集成了以下组件:

芯片旁边还有4 MB的SDRAM,比以前多2 MB,且这次采用的真是SDRAM。

这个新芯片被称为PPC-IOP,并以惊人的440 MHz运行。 有趣的是,PPC CPU仍然负责运行MIPS代码。 这是通过一个名为DECKARD的MIPS模拟器实现的,该模拟器存储在BIOS ROM中,它利用额外的SDRAM和APU来加速运行MIPS代码。

由于PPC-IOP的内部工作和运行速度与原始IOP大不相同,因此有一个额外的补丁数据库,每个受影响的游戏都有一个条目。 此外,DECKARD试图使用事件句柄来近似定时, 但在某些指令期间性能会降低。 此外,几乎有24%的SDRAM因某种原因未被使用。

考虑到所有这些,我不明白为什么索尼要以这种方式重新设计I/O生态系统,这不仅会降低性能,还会浪费其所有特性。 也许,这只是为了在保持向后兼容性的同时降低制造成本(我将在接下来的段落中解释更多)。 值得一提的是,大约在同一时间,索尼刚刚与IBM达成了一项协议,共同制造Cell处理器

继承兼容性

对于那些捆绑了前代CPU的机型,我们可以猜测,PS1兼容性也是其中的一部分。 索尼确实捆绑了一个PS1模拟器(名为PS1DRV),只要插入PS1光盘,它就会加载。 在这种情况下,IOP的频率会降低,以PS1的速度运行,EE 会被"再利用"以模拟旧的GPU,SPU2会被重新映射,以类似于原版SPU

在采用PowerPC架构的型号上,PS1DRV是建立在DECKARD模拟器之上的

接口

这款游戏机保留了原版PlayStation的前端端口,同时还配备了几个 "实验性 "接口,这些接口最初看起来非常有前景。

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PS2的正面,显示包括控制器和存储卡在内的常用端口。 此外,还有新的USB和i.Link端口。

最受欢迎的是两个USB 1.1端口。 其理论速度为12 Mbps,但这在很大程度上取决于IOP的带宽(往往要慢很多)。 尽管如此,它还是被第三方配件广泛采用。

还有一些"实验"并没有持续很长时间。 例如,前置i.Link端口(也称为IEEE 1394端口,或苹果世界中的"火线"(FireWire))。 该端口曾用于连接两台PS2进行本地多人游戏,但在第三次改版后被取消(可能被"网卡"取代,详情见下文)。

不同寻常的以太网和硬盘组合

控制台背面还有一个PC卡插槽。 为此,你可以从索尼购买"网络适配器卡",它提供了两个额外的接口:

在后来的版本中,PCMCIA端口被扩展槽(Expansion Bay)取代,3.5英寸硬盘可以安装在控制台内部。 您必须先购买一个网络适配器,它不仅提供调制解调器和/或以太网端口(取决于型号),还包括可插入ATA-66硬盘的插座。

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PS2背面的扩展槽(去掉挡板后)

在幕后,硬盘中的数据采用名为"PFS"的文件系统进行结构化处理。 奇怪的是,该布局不包含分区表,只有一个非常原始的目录,称为对齐分区分配(Aligned Partition Allocation,APA)。 这可能是因为索尼只供应40 GB的硬盘。 因此,可扩展性并不在他们的优先考虑之列。

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从正面看网络适配器。 该型号提供调制解调器和以太网端口。

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网络适配器背面,安装有硬盘。

适配器内的以太网收发器支持高达100 Mbps(12.5 MB/s)的传输速率。 然而,观察到的传输速率却很低(在某些情况下低至2 MB/s)。 原因很简单: 要实现可用的网络通信,需要实现标准"OSI 模型"的所有层;而收发器只是其中的一个部分。 其余部分通常委托给IOP(因此是在软件中完成的),但由于IOP的性能有限,这就造成了瓶颈。

瘦身

薄型机对整个以太网+硬盘型号进行了修改:没有了扩展槽,但在背面永久安装了一个以太网端口(特定型号还包括一个Modem)。

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薄型机的背面,显示固定的以太网端口

除此以外,新版本还增加了一个新的红外传感器,可与索尼品牌的遥控器(需单独购买)配合使用。

互动配件

新版控制器DualShock 2是DualShock的略微改进版。

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DualShock 2手柄

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官方记忆卡(8 MB型号)

在最初的PlayStation时代,原版手柄曾推出过多个版本,功能各不相同(同时也给市场带来了碎片化)。 现在,为了开发者的方便,有了一款统一了之前所有特性的控制器。

与初代DualShock相比,新版本稍作重新设计,包括两个模拟摇杆和两个振动电机,分别提供更丰富的输入和反馈。

控制器插槽旁边是记忆卡(Memory Card)插槽,现在可兼容PS1和PS2记忆卡。 后者的记忆卡嵌入了用于安全目的的额外电路,称为MagicGate,可使游戏限制不同记忆卡之间的数据传输。 IOP负责对内容进行加密和解密,并在MagicGate芯片组(记忆卡内部)和DVD驱动器的帮助下完成,后者捆绑了加密密钥。

不过,有些第三方记忆卡不支持MagicGate。


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