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全景

除了明显的架构差异之外，纹理和着色处理器还具有许多功能，可以让人们了解这台游戏机与旧的 土星 差距多大。 以下是一些值得注意的例子：

• Alpha混合 ：组合重叠图层的颜色以实现透明效果。
  • 在这个系统中所使用的实现透明度的方法被称为 顺序无关透明度 该算法在混合颜色之前自动对图元进行排序，虽然这减慢了渲染过程，但避免了依赖游戏本身手动进行的所有排序。 也因为如此，Dreamcast游戏擅长显示透明对象。
  • 结合基于图块的系统，顺序独立透明度完全解决了以前的 显示灾难 。
• Mip-Map ：根据所需的详细级别自动选择纹理的缩小版本。 这样做是为了防止处理远离相机的大纹理（这将浪费处理能力并产生锯齿现象）。
• 环境映射 ：对纹理应用反射。
• 双线性、三线性和各向异性过滤 ：这些是用于平滑纹理和防止像素化的不同算法。 它们按“最差”到“最佳”排序，其中每一个的结果质量与所需的计算量成正比。
  • 这是从土星以来一个巨大的进步，因为前者没有提供任何纹理过滤器！
• 凹凸映射 ：在不额外消耗多边形的情况下模拟表面缺陷。

获取细节

Holly现在可以绘制比其 前代 多10倍的多边形，这里有一个 之前和之后 示例，展示了模型设计如何不再受限制。 试着调整他们！

视频模式

视频系统被设计为支持多种类型的屏幕和格式，因此视频编码器输出到一个统一形状的插口，该插口支持以下类型的信号：

• 复合视频接口（译注：就是AV线） ：将显示视频所需的三个信号（色度、亮度和同步）组合成一个信号，只需要一根单针电缆。
  • 这是用于旧的PAL和NTSC电视与RCA连接。
• S-Video ：结合亮度和同步，同时保持色度分离（总共两条视频线）。
• RGB ：发送单独的红-绿-蓝信号并提供不同的同步类型可供选择（复合同步或从视频合成或S-Video中提取）。
  • SCART电缆将使用这种类型。
• VGA ：将RGB与两个同步信号（水平和垂直）相结合，总共徐亚五条视频线。 这使得能够在逐行模式下显示尽可能高的分辨率（720x480），因此这种模式通常被称为‘480p’。 VGA在当时实际上已经成为计算机显示器使用的标准格式/介质一段时间了。
  • 为了使用这种类型，世嘉提供了一个VGA适配器作为额外的配件。

Dreamcast 无法同时对所有这些信号进行编码，因此 GPU 和音频处理器包含了一个名为 图像模式 的寄存器，用于协调哪些视频/音频总线会被激活以生成所需的信号。 CPU检测插入的电缆类型（通过检查视频连接器的哪些“选择位”处于活动状态）并将所需值写入GPU。 最后，这些值被转发到音频处理器。

由于VGA严格来说是一种逐行信号（与传统的 隔行扫描 相反），因此仅为隔行扫描视频设计的游戏会出现一些兼容性问题。 这些游戏会在其代码中明确声明不会在VGA上显示，这将让CPU阻止游戏执行，直到用户将VGA电缆换成另一种类型。

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音频

音频功能由雅马哈制造的名为 AICA 的定制芯片处理，它是 土星中使用的 SCSP的改进版本，由四个组件组成：

• 声音集成电路 或“IC”：一组模块（合成器、DSP和混音器），用于生成音频信号并对其施加效果。 它支持多达 64个PCM通道 ，分辨率为 16或8位 ，采样率为 44.1 kHz 。 总的来说，这是播放音频的最佳质量。
  • 此外，它还包括一个 ADPCM解码器 ，用以减轻CPU的部分工作负担。
  • 奇怪的是，它还提供了 两个MIDI引脚 来连接MIDI乐器，尽管这是在开发过程中使用的。
• 2 MB的SDRAM ：存储声音数据和程序。 它由主CPU使用DMA填充。
• 运行频率为 ~2.82 MHz 的 ARM7DI ：控制声音IC。 该CPU通过启动存储在SRAM中的小型软件（称为 驱动程序 ）进行编程，该软件解释音频数据并相应地操作声音IC。
  • 如果您想知道的话，在 Game Boy Advance 中也可以找到类似但更强大的CPU。
• 内存控制器 ：接口连接2 MB的SDRAM。

为了帮助开发，官方SDK包含多个满足不同需求（排序、解码等）的声音驱动程序。

进化

自从 Mega Drive/Genesis（译注：日版和美版MD） 问世以来，我们已经走了这么远，为了展示声音合成取得了很大的进步。这里有两个游戏的例子，一个是Mega Drive，另一个是Dreamcast，它们使用了相同的作品：

如果您想在播放乐谱时在两者之间切换，也可以尝试此小部件：

MegaDrive / Genesis	Dreamcast
点击启用交互功能

补充说明

索尼克大冒险的作曲家并没有对FM芯片进行编程，而是在内部制作了他们的配乐，然后将其编码为“ADX”，这是一种由CRI中间件开发的有损格式。 因此，它只使用64个PCM通道（立体声）中的两个。

ADX压缩使游戏能够解码并将数据从GD-ROM流式传输到声卡IC，而不会运行内存溢出或带宽。 此外，也可以通过多种方式实现相应的驱动程序，因为有多种方法可以平衡主CPU和ARM7的工作负载。

保持活动状态

不知何故，该芯片还负责为BIOS提供 实时时钟 （RTC），它还连接到时钟电池以在没有交流电源的情况下继续工作。

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操作系统

有 2 MB的“系统ROM” 存储 BIOS 。 这是CPU在启动时读取的第一个位置。 ROM中包含的代码指示CPU要么启动游戏，要么显示交互界面。

此外，BIOS还包含游戏可用于简化I/O功能的例程 ^[13] ，例如从GD-ROM驱动器读取数据。

交互界面

就像 世嘉土星 一样，如果没有插入有效的游戏光盘，游戏机将启动一个可视交互界面。

界面包含一个简单的图形用户交互界面，使用户能够执行基本但必要的任务，例如：

• 开始游戏，如果它并没有在执行。
• 操作存储在VMU中的保存数据（稍后会解释有关此设备的更多详细信息）。
• 如果插入了音频CD，则播放音乐。
• 更改某些设置，如日期、时间、声音等。

Windows CE

自从Dreamcast宣布之后，就被传成该游戏机是运行 Windows CE 的。 事实上，您只需查看游戏机的A面即可注意到Microsoft的logo…… 这是怎么回事？

首先，Windows CE到底是什么？ 这只是微软在90年代中期开始的众多项目之一，旨在征服传统个人电脑市场之外的领域。 随着比x86更高效的中央处理器架构和手持设备的出现，微软的一个新团队负责将Windows生态系统引入这些新设备 ^[14] 。

这导致了Windows CE的诞生：一个完整的操作系统，从头开始开发，同时还提供了现有Windows API、开发工具和服务的子集。

与Windows 95或NT不同，新系统具有以下优点：

• 它运行在各种CPU架构 ^[15] 上，包括SuperH甚至 NEC/MIPS VR4300 （任天堂64使用）。
• 它的设计考虑了受限的硬件，例如有限的电源（AA电池）、内存（2 MB RAM）和存储（4 MB ROM）。

此外，Windows CE作为一组 构建块 出售给制造商，允许他们挑选要捆绑的组件。 然后，制造商可以将其集成到各种硬件中（例如手持设备、零售点终端甚至汽车系统里）。 不管怎样，Windows CE作为掌上电脑（PDA的前身）的操作系统获得了重要的关注，有效地与Apple Newton和Palm竞争。

随着90年代后期手机行业的蓬勃发展，微软利用Windows CE的模块化构建了 PocketPC ，这是另一个完全专注于PDA和手机的操作系统（后来称为“Windows Mobile”）。

那么，所有这些和Dreamcast有什么关系呢？ 在那阶段的某个时候，微软和世嘉提出了为Dreamcast ^[16] 制作Windows CE包的想法。 毕竟，Windows CE已经运行在日立的CPU之上。 最后，这并没有在完整的桌面界面或与微软在线服务的集成中实现。 与之替代的是，它是作为充当 可选抽象层以简化硬件操作 而存在的。

与任天堂提供的 Nintendo 64 类似，微软发布了一个基于Windows CE的SDK（通常称为 Dragon SDK ），用于为世嘉Dreamcast编写应用程序。 这些库包括CE的一个子集，其中包含辅助图形、音频和调试所需的最少组件。 作为“加入微软俱乐部”的一部分，开发人员现在可以利用微软的明星IDE（ Visual Studio 6.0 ）和 VisualC++6.0 进行开发。

一些开发人员发现这个选项非常有吸引力。 由于CE中包含的音频/图形框架正是 DirectX 6 ，因此理论上，大量PC游戏可以轻松移植到Dreamcast。 然而，Dreamcast和传统PC之间的架构差异太大，不容忽视。 因此最终，程序员必须经过大量优化才能达到最佳性能 ^[17] 。 此外，由于Dreamcast的BIOS没有捆绑任何Microsoft的框架，因此SDK必须静态链接到游戏。 因此，与世嘉接近硬件级别的库相比，Dragon SDK增加了游戏的加载时间（毕竟，必须从游戏光盘上加载一个单独的操作系统层），并且在整个游戏运行过程中，Windows CE层消耗了大量的资源。

总之，“Windows CE for Dreamcast”只是开发人员选择的辅助SDK。 尽管如此，相当多的Dreamcast游戏最终还是利用了它。

顺便说下，如果你对Windows CE和Windows Mobile的命运感到好奇，那么可以告诉你，微软在手持设备市场的情况并不特别好。 Windows CE于2013年被放弃。 而在前一年，Windows Mobile基于CE的核心也被Windows NT取代（与基于桌面的Windows 8保持一致）。 尽管如此，Windows Mobile最终宣告了对新平台（安卓和iOS）的败北宣言，并于2019年停产。

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I/O

GPU还包括另一个用于处理大部分I/O的模块，称为 系统总线 。 它提供以下接口：

• G1 接口：可以访问 BIOS ROM 及其保存的配置和 GD-ROM 内容。
• G2 接口：提供对 调制解调器 和 声音控制器 的访问。
• Maple 接口：在控制器（以及连接到它们的附件）和CPU之间传输数据块。 它是一个 串行总线 并提供专用的DMA。
• SH-4 接口：连接主CPU以进行通用通信。
• DDT 接口：控制CPU总线以在DMA传输期间访问其主存储器。
• PVR 接口：使用专用DMA将CPU与图块加速器连接起来。

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游戏

开发主要用 C 或 C++ 开发完成。 起初，C是最被推荐的选择，因为可用的C++编译器最初在功能（和质量）上非常有限。

世嘉还提供了开发硬件，形式类似于一台PC塔式机，被称为 Sega Katana 开发盒（译注：当年妖刀katana也是DC的开发代号） 。 这包含用于开发的增强I/O的Dreamcast硬件。 它还附带一张CD，其中包含要安装在Windows 98 PC上的官方 Katana SDK 。

如前所述，开发人员还可以选择在Sega之上采用Microsoft的Dragon SDK。 在这种情况下，DirectX 6.0和VisualC++6.0也可以用。

存储介质

游戏存储在GD-ROM中，它们只是具有更高坑密度（达到千兆字节容量）的 CD-ROM 。 速度是12倍速，与土星的2倍速光驱相比，这至少不算太寒酸。

在线平台

Dreamcast附带安装了 调制解调器 模块，游戏可以使用该模块“拨号联网”在线游戏的拨号服务。 世嘉提供了两项服务： 世嘉网 （在美国和日本使用）和 梦幻竞技场 （欧洲同行）。

玩家使用 DreamKey 注册服务，这是与一些游戏捆绑在一起的额外光盘。 DreamKey提供了一个网络浏览器来注册一个帐户。 最初，DreamKey是根据地区预设的服务，但后来的修订允许用户更改其ISP设置以连接到其中任何一个。

还有一个Dreamcast品牌的键盘和鼠标可供购买，方便喜欢用 PC风格 上网的用户。

不幸的是，世嘉网和梦想竞技场在推出两年后就停止服务了。 因此，完全依赖它们的游戏变得无法使用，除非使用额外的工具（如DreamPi，一种在用户社区维护的服务器的帮助下复制它们的树莓派映像）来模拟这些服务。

交互式存储卡

Dreamcast的另一个创新功能是 视觉记忆单元 或称之为“VMU”。 它连接到控制器上，并且除了作为记忆卡之外，还是一个完全功能的设备，包括 ^[18] ：

VMU有两种操作模式：

• 插在手柄上 ：官方手柄有两个插槽来连接VMU和其他形状相同的配件，如果VMU插入第一个插槽（从手柄正面可见），它可以在游戏过程中显示图像。 此外，Dreamcast可以在VMU上存储存档和程序。
• 与控制器分离 ：该小工具变成了带有时钟和保存管理器的类似Tamagotchi（译注：宠物蛋，万代南梦宫出的，俗称拓麻歌子）的设备，并且还可以运行Dreamcast之前传输的任何程序。 两个VMU也可以连接以共享内容。

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反盗版&自制

使用专有的GD-ROM格式有助于禁止生产未经授权的游戏副本（并在其他游戏机上运行它们）。 Dreamcast游戏也是 区域锁定 的，这意味着游戏机将拒绝运行不同区域的游戏。

破解

实际上，由于世嘉留下了一个巨大的后门： MIL-CD ，这将导致其反盗版措施完全没用。 音乐互动直播光盘或“MIL-CD”是世嘉创建的一种格式，用于通过互动节目扩展音频光盘… Dreamcast被设计与它兼容 ^[19] 。

最终，未经世嘉批准，未经授权的商业光盘（作弊加载器、电影播放器等）伪装成MIL-CD在游戏机上运行。 后来，不同的黑客社区剖析了这个漏洞，并想出了一个使用CD-ROM启动盗版游戏的变通方法。 这引起了一股势不可挡的ISO网上发布浪潮。

之后出现了一些问题：尽管GD-ROM可以存储1GB的数据，但CD-ROM只能容纳大约700MB，那么“破解者”如何才能将较大的游戏压缩以适应CD呢？ 最终想出了通过重新压缩音乐和图形，直到它缩减到合适的大小。 他们甚至尝试将其分成两张盘来解决这个问题。 毕竟，游戏数据不再是一个单一的整体（像旧式的卡带那样），而是现在被组织成文件和目录的层级结构。

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这就是全部了，伙计们。

我希望你喜欢这篇文章。 我在大学最后一年开始时完成了它。

从现在开始我可能会很忙，但是我确实喜欢写这些文章，所以希望你能在几周内收到下一篇文章！

下篇文章见！
Rodrigo

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- Nothing else, unless you got something in mind worth checking out
### Acquired tools used
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    url = {https://www.copetti.org/writings/consoles/dreamcast/},
    title = {Dreamcast Architecture - A Practical Analysis},
    author = {Rodrigo Copetti},
    year = {2019}

or a IEEE style citation:

[1]R. Copetti, "Dreamcast Architecture - A Practical Analysis", Copetti.org, 2019. [Online]. Available: https://www.copetti.org/writings/consoles/dreamcast/. [Accessed: day- month- year].

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来源 / 继续阅读

反盗版

• DCEmulation, A history of media and booting on the sega dreamcast . ↩︎

CPU

• Sega Enterprises Development Department, Dreamcast hardware specification outline . 1999. ↩︎
• Eiichiro Akiba, Dreamcast/dev.box system architecture . 1999. ↩︎
• Marcus Comstedt, Dreamcast programming - memory map . ↩︎
• Renesas, SH-4 - user’s manual - software manual . ↩︎
• Hitachi, CPU core architecture - volume 1 system . ↩︎
• J-core project, J-core open processor - J2 open processor . ↩︎
• Nathan Willis, Resurrecting the SuperH architecture . ↩︎

游戏

• Sebastian Wloch of Kalisto Entertainment, Optimizing dreamcast microsoft Direct3D performance . Microsoft, 1999.
• Redream, Syscalls.c . Github. ↩︎
• Retro Reversing, Sega dreamcast microsoft windows CE SDK . ↩︎
• Sega, Dreamcast VMU programming manual . ↩︎

图形

• Kristof Beets, A look at the PowerVR graphics architecture: Tile-based rendering . Imagination Technologies. ↩︎
• Marcus Comstedt, Dreamcast programming - PowerVR . ↩︎
• Imagination Technologies, Hidden surface removal efficiency . ↩︎
• Imagination Technologies, PowerVR hardware architecture overview for developers . ↩︎

操作系统

• dreamcast.wiki, Boot process .
• HPC:Factor, The history of microsoft windows CE - windows CE 1.0x . ↩︎
• Microsoft, Windows CE version 2.12 supported processors (Archived). ↩︎

影像

• Evan Amos, The vanamo online game museum .
• Rodrigo Copetti (Me), Diagrams, motherboard, slim model photos, screenshots and videos .

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Rodrigo Copetti

希望你能喜欢这篇文章！如果想了解本文作者的相关信息， 点击这里 如果你想支持他， 请点击这里

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