Playstation 2

By James Thesing & Michael Loper

Overview ● Introduction ● Features ● Emotion Engine ○ Vector Processors ○ CPU ‐ MIPS III  ○ Image Processor ● I/O Processor ● Graphics Synthesizer ● Main Memory ● Conclusion

Introduction ● Console Gaming ○ Design methodology based on system lifetime ● Sony founded in 1946 ● Contracted by Nintendo to make a CD add on ○ development of a console to compliment this called the “Play  Station” ○ Contract dispute led to independent development of the  “Playstation” ● Sony Computer Entertainment formed in 1994  ● Released PS2 March 2000 (Japan), Oct 2000 (NA)

Features ● DVD Player ○ 8 to 28 times storage capacity of Playstation one ● Backwards Compatibility ● Two Memory Card Capacity ○ 8 MB ● Two Controllers

Specifications ● ● ●

● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ● ●

CPU:  128‐bit Playstatoin 2 CPU System Clock Frequency:  249.912 MHz Cache Memory ○ Instruction:  16KB ○ Data: 8KB Main Memory:  Direct Rambus ( Direct RDRAM ) Memory Size:  32MB Memory Bus Bandwidth:  3.2GB per Second Vector Units: ○ VU0 ○ VU1 Floating Point Performance:  6.2 GFLOPS 3D CG Geometric Transformation:  66 Million Polygons per Second Graphics:  Graphics Synthesizer Clock Frequency:  147.456MHz Embedded DRAM:  4MB DRAM Bus bandwidth:  48GB Per Second DRAM Bus width:  2560 Bits Emotion Engine Clock Frequency:  33.86MHz

Schematic

Emotion Engine ‐ CPU •

MIPS III(R4000) Two issue superscalar core o

•

o

128‐bit multimedia extension SCE redefined the 64‐bit SIMD instructions for 128‐bit

Split L1 Cache o o

16K two‐way set associative instruction cache 8K two‐way set associative data cache

Emotion Engine ‐ CPU (cont) • •

300‐MHz Clock o

6.2 GFLOPS

Branch Prediction o o o

64‐bit Branch Target‐Address Cache (BTAC) 2 ‐ bit Branch History Table Speculative Operation

Emotion Engine ‐ Vector  Processor •

2 Processors VPU0 and VPU1 o o

• •

o

32 128‐bit FP, 16 16‐bit integer Registers 4 FP Multiply‐Accumulate Units 1 FP Divide Unit

VPU0 o

Tightly Coupled with CPU

VPU1 o

Tightly Coupled with graphic interface unit (GIF)

Emotion Engine ‐ Image  Processor ● Decode MPEG‐2 ○

color conversion, vector quantization

● Parallel Operation with CPU ● Decompression of 3D ‐ Texture Maps

I/O Interface & Data Bus •

Main Bus o

•

o

128‐bit wide 150MHz Packets of eight 128‐bit words

I/O Bus o o

32‐bits wide 33.8 MHz Identical bus as the PS1

Graphics Synthesizer • •

Embedded 4MB DRAM for storing frame buffers, z buffers  and textures. o

Fill Rate o o

•

Quick polygon set up 1.2 Giga pixels/second for textured 2.4 Giga pixels/second for Gourand‐shaded, Z‐buffered, and alpha‐ blended polygons.

Polygons o o

2.4 Billion pixels/second 10 times that of Dreamcast

Graphics Synthesizer (cont)

•

GIF:  o

• •

o

Receives graphics‐display‐list from VPU1 Prioritizes code for GS through 64‐bit bus

On chip shared 128‐bit bus o

Direct Rambus DRAM memory controller

Bi‐linear/Tri‐linear filtering

Graphics Synthesizer (cont) •

Memory Bandwidth o

•

o

Frame Buffer 38.4Gb/sec Texture Bandwidth 9.6Gb/sec

16 Parallel Pixel Processors o

150 MHz

Main Memory • •

Two Channels of DRDRAM o

3.2 GBytes/s Each

Used mainly for: o o o

Conditional Branching Data Input Operations Display Lists

Conclusion • • • • •

Sold over 150 million consoles o

Hit 150 million at the 10 year 11 month mark

Over 10,000 games created Finally off the market after 12 years Most successful console of all time Even through the Playstation 3’s release, Playstation 2  continued better sales

References • • • • •

David Carter. (2002, August) Introducing PS2 to PC Programmers. Presentation at Australian Game Developer Conference  2002. http://develop.scee.net/files/presentations/agdc2002/PS2forPCprogrammers.pdf Date accessed 05 Dec 2013 Diefendorff, Keith (19 April 1999). "Sony's Emotionally Charged Chip". Microprocessor Report (Microdesign Resources) Dominic Mallinson. Benefits of A Micro‐programmable Graphics Architecture. Available:  http://www.philvaz.com/games/PS2.htm Masaaki Oka Masakazu Suzuoki. Designing and Programming the Emotion Engine, Sony Computer Entertainment. IEEE  Micro, pp. 20‐28 Harry ( May 2001). PlayStation 2 System Specifications. Available: http://www.ps2fantasy.com/hardware/ps2/system.php

Questions?