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硅图形（SGI）是一名领导者和高度尊敬的工作站开发人员，在1981年推出了VLSI几何处理器之后升级为名利和财富。在接下来的几年里，SGI开发了领先的高端图形技术。那时，超高性能工作站可能花费超过10万美元。
因此，将这种最新技术适应消费者产品的想法，如视频游戏控制台，被卖掉几百美元的视频游戏机被认为是大胆的，挑战性和疯狂的。尽管如此，1992年和1993年，SGI创始人兼首席执行官Jim Clark与任天堂CEO Hiroshi Yamauchi相遇，刚刚将SGI图形系统挤压为控制台。因此，任天堂64的想法出生。
即使是数字，64，指的是比特数，似乎非常令人发指。当时的大多数游戏机正在努力从8位转移到32位。在视频游戏行业中，64位或多或少被视为科幻小说。
但尽管困难重重，他们还是做到了。1995年11月24日，在任天堂一年一度的Shoshinkai贸易展上，该公司发布了任天堂64游戏机。1996年5月，在洛杉矶的E3大会上，任天堂展示了任天堂64，并宣布将于9月在美国上市。
这是一个惊人的技术，挤进小包装，价格低于250美元（今天大约420美元）。
这个小游戏超级计算机将被认为是今天丰富的功能，而不是时钟速度，将是一个竞争设备。
任天堂64个功能：
- 64位自定义MIP R4300 CPU，时钟速度为93.75 MHz
- Rambus DRAM (4mb)，最大带宽为4500mbps
- 以62.5 MHz的时钟速度运行的声音和图形，以及像素绘图协同处理器
- 分辨率在256 × 224到640之间
- 正常分辨率为320 × 240, 24bpp
- 32位RGBA帧缓冲，具有21位彩色视频输出
- 图形处理器（RPC）包括：
- z缓冲区
- 抗锯齿
- 纹理映射:三线性插值与mip地图，环境映射，和透视校正
- 尺寸：10.23英寸乘48英寸达2.87英寸
- 重量：2.42磅
- 该系统配有多功能2D和3D游戏控制器，包括数字和模拟操纵杆，以及大量不同的按钮。
- MIPS和RPC处理器是NEC公司用0.35µ工艺为任天堂生产的。
系统的架构由两个主要筹码：主CPU和由SGI设计的现实协处理器（RCP）组成。下图显示了整体排列。
主VR4300 CPU是64位微处理器，运行频率为93.75 MHz，具有64位寄存器、数据路径和缓冲区，用于处理芯片内的高速数据移动。对于视频和图形处理的核心特性，如位流解码和矩阵操作，宽的数据路径尤为重要。VR4300还支持用于高性能图形的双精度浮点计算。大型片上缓存(16kb指令和8kb数据)通过减少频繁的内存访问需求，为交互式应用程序提供了高性能。采用0.35µNEC工艺制备。
在RCP中有两个主要的子系统，现实信号处理器(RSP)和现实显示处理器(RDP)。
也被称为RSP，它包含:
- 标量单元:一个基于MIPS R400的CPU，实现了R400指令集的一个子集。
- 矢量单位:一种用32个128位寄存器执行矢量运算的协处理器。每个寄存器被分成8个部分，以同时操作8个16位向量(就像传统gpu上的SIMD指令一样)。
- 系统控制：另一个协处理器，提供DMA功能并控制邻居显示处理器模块。
为了操作RSP, CPU在RAM中存储一系列被称为显示列表的命令以及将被操作的数据。RSP将读取列表并对其应用所需的操作。可用的功能包括:
- 几何转换。
- 剪切和剔除(删除不必要和不可见的多边形)。
RSP馈送现实显示处理器（RDP），其在以下框图中示出。
RSP处理完多边形数据后，向RDP发送光栅化命令。这些命令要么通过称为XBUS的专用总线发送，要么通过主RAM发送。
RDP只是另一个具有固定功能的处理器，它包含多个引擎，用于在多边形上应用纹理，并将它们投影到2D位图上。它可以将三角形或矩形作为基元进行处理。矩形用于绘制精灵。RDP的光栅化管道包含以下块:
- 分配作为帧缓冲区的初始位图的光栅化器。
- 一个纹理单元，使用4kb的专用内存(称为TMEM)将纹理应用到多边形上，允许多达8个贴图用于纹理。它还可以执行以下操作:
- 4比1双线性滤波平滑纹理。
- 透视校正，以提高坐标精度的纹理。
- 一个混合和插入多个颜色层的颜色组合器(例如，应用着色器)。
- 混合像素对电流帧缓冲器的混合器，以应用半透明，抗锯齿，雾，抖动和Z缓冲。最后一个功能对于从相机视点有效地剔除不间断的多边形是至关重要的（替换可以耗尽大量CPU资源的软件的多边形排序方法）。
- 一种内存接口，由多个块使用来读写RAM中的当前帧缓冲区和/或填充TMEM。
RDP提供了四种功能模式，每种模式都以不同的方式组合这些块，以优化特定的操作。
RDP支持1680万种颜色。该系统可以显示分辨率从320 × 240到640 × 480像素。大多数进入系统高分辨率640 × 480模式的游戏都需要使用扩展Pak RAM升级。
该系统有几个先进的、高端的图形功能，包括:
- 实时抗锯齿 - 从对象中删除锯齿状边缘，创建一个平滑和现实的视图，因为玩家通过一个场景。
- 先进的纹理映射技术 - 生成高质量的纹理并保留场景中每个物体的自然纹理，与玩家是对象的关闭。
- 实时深度缓冲——在场景的实时渲染过程中移除隐藏的表面，允许游戏开发者有效地创建3D环境。
- 自动负载管理 - 通过自动调整图形处理，使场景中的对象顺利且现实地移动。
这款游戏机配备了一个新的三手柄控制器，可以进行360度的精确移动。“3D摇杆”可以让玩家在360度范围内识别任何角度，并控制角色的移动速度。其他新添加的功能还包括“C按钮”，可以用来改变玩家的视角，以及射击游戏的“Z触发器”。
此外，控制器特色内存包配件，允许玩家使用特殊的存储卡来保存在其控制器上的游戏播放信息。这使播放器能够使用他们的游戏与它们进行数据并在其他任天堂64系统上播放。超过350,000名任天堂64岁，在其释放后几天出售。
控制台的战争
当前，控制台市场得到了很高的争议。新公司正在进入市场，因为较老的被驱逐出来。结果，供应商开始了价格战，几乎毁了他们所有人。
1996年8月，任天堂宣布计划在美国推出之前将任天堂64至200美元以下的价格降低。该公司正在寻求将32位系统与索尼和SEGA头部匹配的定价匹配。索尼通过将许多视频游戏的价格降低到39.99美元而作出反应。另一方面，SEGA拒绝降低其控制台的价格。
然后，半年后，也就是1997年5月，任天堂宣布任天堂64的新定价为149.95美元。当时，该公司表示，由于全球销量计划回升，加上汇率有利，导致了生产效率的下降。由于索尼、世嘉和任天堂都推出了低于150美元的主机，所以期待1997年圣诞节不到100美元的销量也不是不合理的。
到1998年5月，游戏机市场上只有两家玩家，索尼PlayStation和任天堂64。土星系统仍然存在，但时间不长了。
然后，在1999年8月，随着假日市场的升温，任天堂将任天堂64的价格降至100美元以下。
结论
许多先进的技术和解决方案在任天堂64已经成为现代3D游戏的基础。硬件本身有一系列主要功能:
以下是其中一些软件功能开发人员与现代游戏发动机铺平了道路。
- 三线性MIPMAPPAPPAP，最常被吹捧。
- 基于边缘的抗锯齿，我们今天有FXAA和MLAA。
- 基本实时照明，意味着N64的GPU是硬件T＆L GPU）。
- 但是，当谈到现实协处理器(RCP)时，我的印象是，它可能是第一个(如果不是第一个的话)完全可编程的gpu。处理器运行在微码上，开发人员可以调整以满足他们的需求。问题是任天堂直到N64寿命的后期才发布开发工具。但一旦他们这么做了，几家公司(尤其是Rare和Factor5)便将这个系统推向了极限。
游戏工作室所使用的其他功能还包括:
- 聪明使用剪报。任天堂赞成使用墨盒的速度。通过剪辑，在玩家非常接近他们之前，不会渲染留在球员视线的游戏世界的部分。
- 这个游戏Banjo Kazooie.推出了一种推出了向详细环境推出大纹理的新方法。其中一个挑战是它导致了记忆碎片，这意味着即使技术上都有足够的记忆，也没有足够的连续内存来存储一些东西。要解决问题，游戏耗尽了一个实时记忆缩小。
- 纹理流。这是由开发者Factor5在游戏中引入的印第安纳琼斯和地狱机器．这种技术允许他们流纹理被渲染，从而克服了4kb的纹理内存限制。
- 帧缓冲效果。这是用于效果，如运动模糊，阴影映射，“隐身，”和一个技术，仍然令我惊讶:渲染纹理。使用它，可以在运行时创建和更新纹理。
- 细节水平（LOD）。如果模型很远，这种技术用于将其交换为低聚模型。
任天堂64确实走在了时代的前面，但与其他先驱者不同的是，任天堂并没有因为推出如此先进的系统而遭受损失。任天堂64做得很好，并推动行业向更真实和高性能的计算机图像发展。
后记
任天堂可能刺激了PlayStation的开发。在20世纪90年代早期，任天堂与索尼合作，为超级任天堂系统开发了一款新的CD-ROM主机和附件，并由此产生了一款名为任天堂PlayStation的原型机。
然而，索尼对任天堂的应对落下。索尼最终决定沟通任天堂，并自己推出PlayStation - 这是一个完全改变视频游戏行业课程的决定。最终导致索尼大规模的Playstation品牌的诞生，以及任天堂的主要和长期竞争对手。
1999年5月，任天堂决定将IBM的400兆位128位PowerPC芯片Gekko用于任天堂的新款海豚游戏机。
任天堂还表示，新系统将使用ArtX设计的新图形芯片。ArtX是1998年由开发任天堂64图形处理器的前sgi /MIPS员工创立的。
然后，在2001年5月，任天堂宣布了同年晚些时候推出的GameCube。Gamecube从ATI（通过ATI的收购ARTX）为特色。集成处理器已加入2D和3D图形引擎和用于从Macronix的音频处理的DSP。它还集成了所有系统I / O功能，包括CPU，系统内存，操纵杆，光盘，闪存卡，调制解调器和视频接口，以及片上高带宽帧缓冲区。IBM提供了485-MHz Gekko微处理器。
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