首先，让我们来看看主机的物理屏幕，这是用户可以欣赏到本节将要讨论的所有内容的地方。
显示
PSP 配备了4.3 英寸 TFT 液晶屏。 分辨率为480x272 （作为参考，像素数量相当于任天堂 DS 的 2.6 倍），最多可显示 16,777,216 种颜色。 色彩深度为 24 位（即所谓的 "真彩色"）。
长宽比为几乎16:9，这种比例在当时正逐渐成为家用电视机的标准。 请注意，更大的视野范围也为游戏设计师提供了改进游戏体验的机会（尤其是在第一人称射击类游戏中）。
Graphics Engine介绍
现在我们来谈谈负责生成像素的组件-Graphics Engine (GE)。 该引擎位于"系统组"中，因此可以将其视为 "组中组"。 下面是它取得的一些成果：
王国之心：梦中诞生（2010）
蜘蛛侠3（2007）
侠盗猎车手：罪恶都市传奇（2006）
模拟人生2（2005）
OutRun 2006：海岸至海岸（2006）
乐克乐克（2006）
GE 负责绘制带有多种特性的 3D 图形（多边形），包括纹理映射、光照等，稍后您将看到这些特性。
Graphics Engine架构
GE子系统有许多有趣的特点值得一提，所以这部分会非常复杂。 别害怕！ 为了避免混淆，我会尽量一步一步来。
首先，GE 由三个部分组成：
- 图形核心（graphics core）：实际图形功能计算的地方。
- eDRAM 控制器（eDRAM controller）：在 eDRAM 内存和核心之间调解访问。
- 总线矩阵（bus matrix）：在系统总线和 GE 内部设备之间充当"总线仲裁器"（请记住，GE 位于系统组内）。
- 实际上，这个组件是一个带有逻辑的线网，但为了解释方便，我们可以用一个黑盒来简化表示。
采用这种设计的原因是主 CPU 和图形核心都可以访问这 2 MB 的 eDRAM。 因此，为防止拥塞，GE 内部的流量会通过另一条名为本地总线的高级高性能总线（AHB）（从 GE 的角度看是"本地"）。 这允许图形核心执行其功能时无需系统总线来移动数据，防止系统其他部分阻塞。
Graphics Engine架构
本地总线与系统总线（128 位）一样宽，如果这还不够，图形核心还通过 512 位总线（由两条单向 256 位总线组成）直接连接 eDRAM。 在下一节中，您将看到它的必要性。
CPU 和 GE 之间如何通信？ 如前所述，CPU 和图形核心都可以读取 eDRAM。 此外，图形核心还可以访问系统总线，从任何其他组件（包括主 RAM）获取数据。 这一切并不是凭空发生的。
简而言之，两个总线矩阵重新配置了本地总线和系统总线之间的连接。 每当有组件要访问"外部"总线时，总线矩阵就会对通信进行配置，使其中一个单元成为两条总线的主控单元，而不会出现其他重叠，这种情况会持续到指定的单元完成内存传输。
这种行为让我想起了众所周知的总线控制技术，即主导组件是"总线主控"，完全控制总线，其余组件是"从属"，等待命令。 不过，我不确定索尼工程师试图复制的是哪种协议/标准。 根据我的理解，我认为它可能与 I²C 有些类似，它是一种用于串行通信的协议（尤其适用于嵌入式系统），也执行总线控制。
硬件组织
现在，我们已经了解了各个组件及其相互之间的交互方式，让我们来看看有哪些与图形相关的信息可以存入内存。
GE 最终将向三个内存位置提取或填充数据：
- 2 MB eDRAM：前述 eDRAM。 用于存储帧缓冲区（frame-buffer）、深度缓冲区（z-buffer）和纹理缓冲区（texture buffer） 其内容由 GE 直接写入。 这块内存空间也被称为 "本地内存"。
- 如果需要，CPU 可以访问该内存，尽管其速度并不理想。
- 32 MB DDR SDRAM：CPU 的工作区，用于构建显示列表、顶点数据、纹理数据和颜色查找表（CLUTs，Colour lookup tables）。 在图形上下文中，这个内存块被称为"主机内存"（host memory）。
- 16 KB SRAM：一块便笺存储器，CPU 和 GE 都可以访问。
功能
与 PSP 的家用表亲一样，PSP 的图形系统侧重于光栅化。 不过，PSP 的 VRAM 只有 PS2 的一半大，总线速度也没有 PS2 快。 作为补偿，PSP的图形引擎采用了矢量处理器！
Graphics Engine管线设计
跳过了复杂的接口部分
图形管线与 PS2 非常相似，只是增加了矢量处理阶段。 图形核心分为两个部分：表面引擎，负责矢量处理；渲染引擎，顾名思义，负责光栅化和效果处理。
虽然过去 已对其功能进行过解释，但图形管线本身的细节尚未说明。 事实上，程序员并不依赖这些信息来制作游戏。 不过，为了进行分析，我自己推导出了一个模型。
另外，我决定让这篇文章比以前的文章更具技术性。 我认为这是学习新概念和拓宽对计算机图形学视野的好机会。 说到这里，我强烈建议大家在继续阅读之前先了解一下 PS1 和 PS2 图形系统。
指令
指令处理阶段
Graphics Engine通过存储在主内存中的传统"显示列表"（display lists）进行控制。 CPU 构建它们，GPU 通过 DMA 读取。 显示列表告诉GPU要绘制什么、如何绘制以及在哪里绘制。 对于 PSP 而言，显示列表不仅限于渲染任务，还可以包括矢量转换。
为了确保 CPU 和 GPU 能够并行工作而不相互阻塞，处理列表的策略至关重要。 我们希望GPU加速操作，而不是成为负担。 因此，CPU 和 GPU 支持延迟渲染（deferred rendering），这种技术允许 CPU 在 GPU 处理前一组显示列表时构建下一组显示列表。 GE 通过指定显示列表在内存中的起始位置（基地址）和终止位置（停滞地址）来配置。 因此，有两种分配列表的方式：
- 双缓冲（Double buffered）：有两块独立的显示列表区域。 一个传输到GPU，同时另一个由CPU填充。 当两个处理器都完成工作后，交换显示列表的位置。
- 存储控制（Store controlled）：CPU填充的列表与DMA单元传输给GPU的列表相同，但CPU领先一些列表项，以避免重叠。 这种方法使用的内存较少，但如果 GPU 跟上 CPU 的速度，就会出现阻塞。
此外，索尼还表示 GPU 的 DMA 单元不仅仅是一个 "傻瓜式内存复制器"，它还能理解传输的数据 。 因此，显示列表可以包括 jump 和 return 等 命令，以触发 DMA 分支并从其他地方获取数据。 这样，CPU 就不必在显示列表中嵌入模型、纹理等大型资源，减少了内存复制和带宽消耗。 这个系统继承自 PS2。
最后，DMA 还可以解释边界数据：结合存储在 GE 中的信息，DMA 将跳过不在显示区域内的绘制命令。 也可以在其他边界框内声明边界框，不过这个话题留到以后再说吧！
矢量处理
矢量处理阶段
图形引擎首次具备了操作矢量的能力，这有助于减轻 CPU 的负担。 索尼公司使用它来加速过去经常由 PS2 的 VPU（矢量处理单元）通过微码 执行的任务。 虽然 GE 不如 VPU 灵活（GE 是一个固定功能单元），但它确实简化了许多编码工作（考虑到微码的学习曲线）。 GE 的矢量处理器被称为表面引擎（surface engine）。
表面引擎承担三种任务。 首先是对参数曲面的操作 。 还记得"无限世界"（Infinite Worlds）章节吗？ 索尼公司解释说，虽然 PS2 有能力实现，但最终只有少数游戏使用了这个功能。 可能的原因包括多边形性能，以及设计和实现的难度。
为了解决这个问题，表面引擎实现了两种参数曲线：
- 贝塞尔曲线（Bézier）：相对较快的函数，但其参数会改变整体形状。 此外，它还存在"连续性问题"，表现为表面裂纹，因此不鼓励在动画中使用。 它通常用于地形生成。
- B-样条曲线（B-spline）：需要更多计算，但可以解决连续性问题，并提供局部控制能力。 潜在的应用场景包括角色建模和动画。
两者都支持细节层次（levels of detail），这意味着开发人员可以设置任意值来改变细分级别，以影响生成模型的质量。
第二项任务称为顶点混合（vertex blending），这是一种用于动画的技术。 表面引擎提供了两种类型：
- 蒙皮（Skinning，又称骨架动画）：运动依赖于附着在角色模型上的"关节"结构。 它通常用于行走、跳跃等普通动画。
- 变形（Morphing）：使用一个模型的多个实例，并对使用线性插值它们进行平均，以获得"过渡效果"。 它通常用于人工动画（如面部动作）和特效。 这会带来更大的内存消耗和更陡峭的学习曲线。
需要指出的是，CPU 可能仍需要计算动画来处理游戏逻辑（如碰撞检测），因此它无法分担 CPU 上的所有工作。
最后，曲面引擎还提供剪切功能，即丢弃视口/矩形区域外的顶点。
光栅化
光栅化阶段
图形生成的下一阶段在渲染引擎（rendering engine）中进行（跳过指令处理器）。 在这里，矢量数据被转化为像素，与市面上的其他 GPU 基本一致。
引擎可绘制多种类型的图元，包括点、线、线段、三角形、三角形条、三角扇形，以及由二维矩形组成的精灵。 它还包含一个名为"数字差分分析器"（digital differential analyse）的单元，用于在光栅化和纹理映射过程中对数值进行插值。
开发人员可以提供一个投影矩阵来应用透视变换。 这将把他们的 3D 世界发送到 2D 空间（这样你就能在屏幕上看到它），并使用虚拟摄像头作为模型。
索尼并没有提供太多关于光栅工作原理的具体信息，因此也不清楚每个周期能够处理多少像素。 亚像素精度等现代功能被认为已经实现（否则，用户就会立即发现其缺失）。
纹理
纹理映射阶段
对于一些人来说，这可能是最感兴趣的话题。 已是像素的多边形上可以绘制纹理。 在这一阶段，纹理贴图从内存中获取，并通过多种功能进行处理。 这一过程被称为纹理映射。
渲染引擎有三种映射模式，换句话说，有三种处理纹理贴图的方法：
- UV映射：模型的每个坐标都会映射到纹理的一个坐标上。
- 投影映射：简而言之，它模拟物理投影仪将纹理贴图投射到表面上。
- 阴影映射：在模型上最多可投射四种灯光（环境光、方向光、点光源或聚光灯）。 在将结果与另一张贴图混合时非常有用（您将在下一节看到更多内容）。
- 如果程序员提供的是纹理贴图而不是纯色贴图，就会产生"鱼眼"效果（适用于反射 ，又称环境贴图）。
- 该模式还允许卡通着色。
纹理可使用颜色查找表（CLUTs，Colour Lookup Tables）。 此外，该引擎还应用透视校正和双线性或三线性过滤进行插值。
另外，GE 中有 8 KB 纹理缓存，以节省带宽。 它采用"最近最少使用"（Lru）的方式管理。
最后，虽然该管线不可编程，但开发人员可以发送额外的颜色与纹理混合。 此外，还有颜色加倍（将颜色的 RGB 值翻倍）、颜色添加（将主要颜色与次要颜色结合）和雾化 （在远处的多边形上添加雾效果）。
像素操作
像素操作阶段
我们即将到达管线的尽头。 最初的几何图形已经转化为丰富多彩的像素，是时候决定如何处理它们了。
有些像素可能对应于本帧不需要的几何图形（它可能被遮挡、遮罩等）。 为了过滤掉这些像素，GE可以执行以下测试：
- 剪裁（Scissoring）：丢弃远离任意区域的多边形。
- 深度范围（Depth range）：放弃太远或太近的多边形（由开发人员设置参考值）。
- 颜色（Colour）：丢弃等于或不等于 RGB 值的像素。
- Alpha：比较像素的 Alpha 值和参考值。
- 模版（Stencil）：与 alpha 测试类似，但依赖于模版值。
- 深度测试（Depth test）：延迟Z缓冲处理。
之后，像素还会通过以下可选的模块进行进一步的效果处理：
- Alpha混合（Alpha blending）：使用不同的算术运算符将非不透明像素与帧缓冲区中的像素结合。
- 抖动（Dithering）：平滑颜色变化。
- 颜色钳位（Colour clamping）：对齐 RGB 值，使其适合帧缓冲区格式。
- 逻辑运算（Logical operation）：使用逻辑运算符（
AND、OR等）决定如何将新帧与现有帧缓冲区合并。 - 屏蔽（Masking）：顾名思义，屏蔽z缓冲区或帧缓冲区。
像 抗锯齿 这样的复杂功能是通过上述功能策略性组合实现的。 最后，输出的像素被写入帧缓冲区，然后再发送显示。
观察
事实证明，PSP 继承了 PS2 的各种功能。 但与提供许多需要手动配置的通用可编程单元相比，现在的功能都被硬编码在芯片上。 我推测这样做有两个原因：一是为了减少晶体管的数量，这样它就能装入 Tachyon 并保持主板的"便携性"，二是为了方便将 PS2 代码移植到新的主机上。
交互模型
为了说明该系统对模型设计的影响，并将其与 PS2 和 Nintendo DS 进行比较，以下是两个为 PSP 设计的模型示例。 别忘了，查看器是可互动的！
"现代版本"中可用的互动模型
合金装备：掌上行动 加强版（2006）
1,383个三角形
"现代版本"中可用的互动模型
Daxter（2006）.
1,374个三角形
视频输出
该控制台的第一个型号（1000）在左下角（音频插孔旁边）有一个名为远程端口（remote port）的专有视频端口。
PSP（3000 型）右下角的专有"视频输出"接口
远程端口使用 RS-232 协议 ，这是一种古老的串行数据传输标准。 尽管这个协议没有公开给开发者，也没有文档记录，但市场上还是出现了几款带有控制按钮的音频耳机。 显然，它们使用串行端口向主机发送播放、暂停等命令。
在后来的型号（2000 和 3000）中，远程端口增加了一个额外的 YCbCr 引脚。 索尼提供了三种视频线缆（component、S-Video 和composite），用户可以通过该接口在电视上看到 PSP 屏幕上的内容。
视频电缆将以逐行或隔行扫描模式发送分辨率为720x480（NTSC）或 720x576（PAL）的图像（后一种仅适用于 3000 型）。 由于 PSP 的分辨率为 480x272 像素，游戏将显示黑边以校正宽高比。 不过，当控制台运行"XMB"可视化界面时，黑边将不会显示，该界面原生支持根据视频线缆调整其分辨率。