Emotion Engine

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Emotion Engine
Sony EmotionEngine CXD9615GB top.jpg
Emotion Engine CXD9615GB
生産時期 2000年から2012年まで
販売者 ソニー・コンピュータエンタテインメント
設計者 ソニー・コンピュータエンタテインメント、東芝
CPU周波数 294.912 MHz
プロセスルール 0.25μm から 0.09μm
命令セット MIPS IVに107個のマルチメディア拡張命令を追加
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ワンチップ化されたEmotion EngineとGraphics Synthesizer CXD9833GB（SCPH-70000CB に実装されていたもの）

Emotion Engine（エモーション エンジン）は、ソニー・コンピュータエンタテインメント (SCE) と東芝によって開発され、主にPlayStation 2向けに設計・使用されたMIPSアーキテクチャベースの128ビットRISCマイクロプロセッサである。

ここでは、ソニー・コンピュータエンタテインメントによって開発され、同じくPlayStation 2向けに設計・使用されたGPUのGraphics Synthesizer（グラフィックス シンセサイザ）についても扱う。

この2つのチップはセットで使われる事が多く、当初は単独のチップであったが、後にシュリンクが進んだためワンチップ化が行われた。初期のPlayStation 3にもPlayStation 2用ゲームソフトの互換性を確保するために搭載されている[1]。

目次

概要 [編集]

CPUコアの浮動小数点演算ユニット（FPU）以外に、VLIWを採用した2系統のベクトル演算ユニット（Vector Unit：VU）を搭載する。そのためFPU及び2系統のVUを合計した浮動小数点演算能力は、ピーク時で6.2GFLOPSとなった。

また、DMAコントローラが統合されており、内部の各ユニットを128bitバスで接続した世界初[2]の完全な128ビットプロセッサでもある。

メインメモリとは、ラムバス社のDirect RDRAMインターフェイス2チャネルにより3.2GB/秒のメモリ帯域で接続されている。また、イメージプロセッシングユニットと呼ばれるMPEG-2デコーダユニットを内蔵し、MPEG-2形式のビデオを単体で再生する能力を持つ。

プレイステーション2発売前に当時SCEI社長だった久夛良木健は、このチップをゲーム機での採用だけにとどまらずマルチメディアワークステーションにも活用する構想を明らかにしていた[3]が（詳しくは#GScube 16を参照）、結果としてソニー製品としてはPS2とPSX、WEGA[4]、QUALIA 005[5]以外での採用は特になかった。ちなみに久夛良木はPlayStation 3のCPUであるCellでも同様の構想を明らかにしていた[6]。

また、ナムコ（ゲームメーカー）と山佐（パチスロメーカー）がパチスロ用基板「P246」を共同開発する際、Graphics Synthesizerと共にEmotion Engineも採用された。

仕様 [編集]

Emotion Engine CXD9542GB
Emotion Engine CXD9708GB（SCPH-70000 に実装されていたもの）
Emotion Engine CXD9832GB（SCPH-70000 CW に実装されていたもの）
  • MIPS R5900ベース（MIPS IV命令セットに107個のマルチメディア拡張命令を追加）
    • スーパースカラ 64bit整数演算ユニット×2
    • 8KBデータキャッシュ
    • 16KB命令キャッシュ
  • クロック周波数: 294.912MHz
  • スクラッチパッドRAM: 16KB
  • コプロセッサ (FPU): 浮動小数点積和演算ユニット×1 + 浮動小数点除算ユニット×1
  • ベクトル演算ユニット (Vector Unit: VU): 128ビット 150MHz
    • VU0: 浮動小数点積和演算ユニット×4 + 浮動小数点除算ユニット×1
    • VU1: 浮動小数点積和演算ユニット×5 + 浮動小数点除算ユニット×2
  • DMAコントローラ: 10チャネル
  • MPEG-2デコーダ
  • メモリインタフェース: 16bit×2 400MHz Direct Rambusチャネル（Direct RDRAM）
  • メモリ帯域幅: 3.2GB/秒
  • 集積トランジスタ数: 1050万個
  • 半導体製造プロセス: 0.25μm（のちに0.09μmまで縮小）
  • ダイサイズ: 240平方mm（初期型）
  • BogoMIPS: 392.40 BogoMIPS[7]
  • 浮動小数点演算能力: 6.2GFLOPS
    • FPU: 0.64GFLOPS
    • VU0: 2.44GFLOPS
    • VU1: 3.08GFLOPS
  • 各種性能（SCE公表値）
    • 頂点演算性能: 6600万頂点/秒（座標変換+透視変換）
      • 3800万頂点/秒（座標変換+透視変換+光源計算）
      • 3600万頂点/秒（座標変換+透視変換+光源計算＋フォグ）
    • 曲面生成性能: 1600万頂点/秒
    • 画像処理性能: 1億5000万ピクセル/秒

Graphics Synthesizer [編集]

Graphics Synthesizer CXD2934GB (8-752-404-01?)（SCPH-10000 に実装されていたもの）
Graphics Synthesizer CXD2949GB（SCPH-70000 に実装されていたもの）

Graphics Synthesizerは、ソニー・コンピュータエンタテインメントによって開発され、PlayStation 2向けに設計・使用されたGPUである。

概要 [編集]

4MBのDRAMを混載[8]していることにより、2560 bit（内訳は読み込み 1024 bit、書き込み 1024 bit、テクスチャ 512 bit）という超広帯域のバス幅を備え、48GB/秒という転送速度が特徴。 その他のスペックとしては、ピクセルエンジンと呼ばれるパイプラインを16基備え、147.456 MHzで動作する。なお集積トランジスタ数は4300万、0.25μmプロセス製造でダイ面積が279平方mmとなっており、発表当時としてはPC向けハイエンドチップの2倍以上の規模で、その後のコンピュータグラフィックス業界に少なからずとも影響を与えた。

仕様 [編集]

各世代のGSの比較表 [編集]

GS#1 GS#2 GS#3 GS#4 GS#5 GS#6
チップ面積(mm2) 279 188 108 96 83 73
設計ルール(nm) 250 250 180 180 180 180
消費電力(W) 9 9 5 5 5 5

GScube 16 [編集]

GScube 16は、搭載メモリが4倍の128MBに増量されているEmotion Engineと、混載メモリを32MBに増量したGraphics Synthesizer 1-32と呼ばれる派生チップを16基搭載したグラフィック・ワークステーションのプロトタイプである。 形状は正方形で、上部にGSユニットの稼働状況を表すイルミネーションが搭載されている。

ただし、GScubeは単独で稼働するワークステーションではないため、ホストシステムを必要とする。 また、チップを64個並列に搭載した「GScube 64」や、さらにそれを拡張し4000×2000ピクセルで120fpsでの映像出力が可能なワークステーションも予定されていた。

GScube 16の仕様 [編集]

表記されていないスペックは基本的に元のチップと同等。

  • CPU: Emotion Engine 16基
    • メモリ容量: 2GB（128MB×16基）
    • メモリ帯域幅: 50.3GB/秒（3.1GB/秒×16基）
    • 浮動小数点演算能力: 97.5GFLOPS（6.1GFLOPS×16基）
  • GPU: Graphics Synthesizer 1-32 16基
    • 内蔵DRAM（VRAM）: 512MB（32MB混載×16基）
    • DRAM帯域幅: 755GB/秒（47.2GB/秒×16基）
    • ピクセルフィルレート: 37.7GB/秒（2.36GB/秒×16基）
    • 最大ポリゴン描画性能: 12億ポリゴン/秒（7,370万ポリゴン/秒×16基）
    • 最大表示解像度: 1,080/60p
    • プロセスルール: 0.18μm
    • ダイサイズ: 462平方mm
  • サウンド: Emotion Engine ネイティブ・オーディオ
    • 最大出力チャンネル数: 16
    • サンプリング周波数: 48KHz
    • 出力データ長: 16ビット
  • 外形寸法: 424×424×424mm
  • 質量: 約48kg

脚注 [編集]

  1. ^ 例外としてPlayStation 3の一部モデルではGraphics Synthesizerしか搭載していない。
  2. ^ “次世代プレイステーション向け世界最高速の１２８ビットＣＰＵ Emotion Engine を開発 (PDF)”. ソニー・コンピュータエンタテインメント (1999年3月2日). 2013年3月23日閲覧。
  3. ^ PlayStation2ベースのワークステーションが登場!、PC Watch、1999年10月7日
  4. ^ テレビのさらなる高画質・高音質と新しい操作性を実現した＜ベガ＞HVXシリーズ 計6機種　発売、ソニーマーケティング、2004年8月19日
  5. ^ 世界初、感動の記憶色を再現する広色域LEDバックライト搭載の液晶テレビ 発売、ソニーマーケティング、2004年8月19日
  6. ^ IBM/SCE/ソニーのCellプロセッサワークステーション、PC Watch、2004年5月14日
  7. ^ “dmesg でごあいさつ”. 2001年4月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年5月9日閲覧。
  8. ^ 複数チップの組み合わせではなく、本当に1枚のチップ内に混載している。

関連項目 [編集]

外部リンク [編集]

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