Scopriamo l'hardware del Nintendo 64, la storica console della grande N

Retrospettiva e analisi dell'hardware del Nintendo 64, la console di Nintendo che ha gettato le basi per i giochi 3D su console.

Scopriamo l'hardware del Nintendo 64, la storica console della grande N
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A seguito dell'enorme successo di NES e SNES, Nintendo si era ormai confermata come uno dei più grandi attori del mercato videoludico. Per consolidare ulteriormente questa posizione nel 1993 decise di cominciare lo sviluppo di quello che sarebbe stato il successore del Super Nintendo, console che aveva riscosso un enorme successo riuscendo a vendere circa 50 milioni di copie. Il 23 agosto 1993 James H. Clark, l'allora presidente di SGI (Silicon Graphics, Inc.) durante una conferenza stampa annunciò la partnership con Nintendo, affermando che Project Reality, il nome in codice scelto per la nuova console, avrebbe avuto la potenza di centinaia di PC a soli 250$.
Ovviamente una dichiarazione così reboante ebbe forti ripercussioni, sia nelle dirette concorrenti, sia nel cuore degli appassionati di tutto il mondo che bramavano la nuova console di Nintendo. Il 1993 è stato un anno incredibile per SGI, infatti moltissime delle migliori workstation che venivano utilizzate in ambito cinematografico utilizzavano hardware SGI, e film di enorme successo come Terminator II e Jurassic Park avevano mostrato le enormi possibilità della grafica 3D.

Una strada tortuosa

Con una premessa così altisonante mancava solo un piccolissimo particolare: realizzare una console in grado di sostenere queste enormi aspettative. Nintendo voleva fare le cose in grande e per riuscire in questa impresa mise insieme un "Dream Team" composto sviluppatori e ingegneri di varie aziende, tra cui SGI, Time Warner Interactive, Rare e molte altre. Ma il compito non era affatto facile e tra una defezione e l'altra, lo sviluppo procedeva molto lentamente. Nel maggio del 1994 Nintendo fece un importante annuncio: la sua nuova console si sarebbe chiamata Nintendo Ultra 64 e avrebbe continuato ad utilizzare i vecchi supporti a cartuccia invece dei CD, molto più economici e capienti, questo a detta loro per ridurre i costi della console di circa 100$.
Al Convention Center di Los Angeles durante il primo E3 della storia del maggio 1995, vennero mostrati alcuni prototipi della console che facevano girare una versione alpha di Killer Instinct, tuttavia il focus di Nintendo era il suo Virtual Boy, che avrebbe debuttato di lì a poco in Giappone.

Durante quella fiera vennero inoltre presentati i diretti competitor della quinta generazione di console: Sega Saturn e Sony Playstation (In questo articolo ne analizziamo hardware e storia). Nel novembre del 1995 durante il suo show annuale Nintendo mostrò i prototipi di altri due giochi: Zelda 64 (che poi sarebbe diventato Ocarina of time) e Mario 64, venne inoltre mostrato per la prima volta il nuovo pad con il tipico design a tre punte e stick analogico centrale e venne inoltre annunciato un nuovo cambio di nome. La nuova console si sarebbe chiamata Nintendo 64. Dopo molti rinvii e dopo una lunga e travagliata gestazione il Nintendo 64 fece il suo debutto in Giappone il 23 giugno del 1996 e arrivò sui nostri scaffali solo il 1° marzo 1997.

Un hardware complesso

Il processore scelto per il Nintendo 64 era un NEC VR4300 a 64 bit e a 350 nm, derivato direttamente dal MIPS R4300i di Silicon Graphics, ma capace di operare in due modalità a 32 e 64 bit. Il VR4300 utilizzava una pipeline a 5 stadi, che permetteva alla CPU di accodare fino a 5 operazioni consecutive così da limitare quasi completamente i tempi morti. Come molte altre CPU montate sulle console dell'epoca anche quella di N64 poteva eseguire solo operazioni in un dato ordine, inoltre utilizzava una cache Direct Mapped a 24 bit (16kb per le istruzioni e 8kb per i dati) e comunicava con la memoria tramite un bus a 32 bit. Nonostante le straordinarie capacità della CPU di Nintendo 64, sicuramente la più potente della sua generazione, la maggior parte degli sviluppatori preferivano utilizzarne la modalità a 32 bit, più che sufficiente a generare immagini in 3D, meno dispendiosa per quanto riguarda il limitatissimo spazio di storage e nettamente più veloce rispetto alla modalità 64 bit.

La CPU non aveva un accesso diretto alla memoria di sistema ma doveva farlo passando per l'unità grafica che quindi fungeva anche da controller DMA (Direct Memory Access). Nintendo utilizzava un unico processore per audio e video e a differenza dei suoi competitor il Nintendo 64 era un'unità molto più complessa, questo perché non solo doveva occuparsi della rasterizzazione dell'immagine ma anche di accelerare il calcolo delle geometrie andando ad alleggerire il carico della CPU. Il Reality Coprocessor era un processore a 64-bit e 62.5 MHz progettato da Silicon Graphics e al suo interno ospitava due unità distinte che comunicavano tra loro tramite un bus a 128 bit: il Reality Signal Processor (RSP) e il Reality Display Processor (RDP).

Il RSP si occupava di fornire alla CPU accesso alla RAM, di gestire la componente audio e di cominciare una prima elaborazione dell'immagine tramite un'unità vettoriale, inoltre gestiva prospettiva, clipping (il ritaglio di texture al fine di utilizzarne una sola porzione) e illuminazione. Il segnale generato in questa prima fase passava poi al Reality Display Processor per essere ulteriormente trasformato. Il RDP si occupava di rasterizzare i vettori, mappare le texture sui poligoni e mixare i colori, così da generare un frame completo.
Il frame veniva poi inviato all'encoder video così da poter essere riprodotto su schermo ad una risoluzione massima teorica di 640x480 a 24 bit (16.8 milioni di colori), tuttavia pochissimi sviluppatori utilizzavano risoluzioni così elevate, in questo modo potevano liberare risorse per geometrie più complesse o effetti.

L'enorme complessità di questa pipeline di lavoro, che prevedeva vari passaggi tra una componente e l'altra del sistema e introduceva un certo ritardo a ogni passaggio, ha creato non pochi grattacapi agli sviluppatori, costringendoli a trovare escamotage tecnici per ottenere i risultati sperati.

Nintendo 64 disponeva di 4,5 megabyte di memoria RDRAM che veniva utilizzata con architettura UMA (Uniform Memory Access: in questo tipo di configurazione le componenti non hanno una loro memoria sulla quale lavorare ma condividono tutte la stessa RAM), 4MB erano utilizzabili dal sistema mentre lo 0.5 rimanente era ad uso esclusivo della scheda video e veniva utilizzato per gestire Z-buffer e antialiasing.
Era inoltre possibile utilizzare un pack di espansione venduto separatamente e installabile in uno slot specifico presente sulla console per aumentare la RAM fino a 8MB, questa configurazione era indispensabile per lanciare alcuni titoli come Donkey Kong 64 e The Legend of Zelda: Majora's Mask.

Come da tradizione Nintendo anche il controller scelto per Nintendo 64 introduceva interessanti innovazioni tra le quali la presenza di uno stick analogico, indispensabile per muoversi agevolmente in ambienti 3D, e un trigger presente nella parte posteriore. Sul pad inoltre era presente un ingresso per utilizzare tutta una serie di accessori, tra cui memory card, rumble pack e molti altri. Anche dal punto di vista del design Nintendo diede una forte personalità al controller della sua nuova console, infatti il pad di N64 aveva un peculiare design a tre punte o a M, sicuramente molto affascinante ma con un'ergonomia non propriamente funzionale. Sulla console erano presenti ben quattro ingressi per i controller.

Uno degli aspetti più aspramente criticati del Nintendo 64 è stata sicuramente la scelta dei supporti. I giochi infatti venivano memorizzati su cartucce dalla capienza variabile che poteva andare da un minimo di 4MB a un massimo di 64MB, questa scelta, come precedentemente accennato giustificata dalla volontà di contenere i costi di vendita della console, ha creato tutta una serie di problematiche che hanno contribuito ad allontanare molti sviluppatori dalla console di Nintendo. Le cartucce, infatti, avevano un costo di base molto più elevato rispetto agli economici CD-Rom, supporto che si era ormai imposto da anni in ambito PC e che veniva utilizzato sia da Sony che da Sega nelle console di quella generazione. Questo causò un aumento nel costo dei giochi, inoltre costringeva gli sviluppatori a fare degli sforzi enormi ed importanti rinunce dal punto di vista qualitativo per riuscire a far stare i giochi, che in quel periodo richiedevano sempre più spazio, nei soli 64 MB disponibili sulle cartucce di N64.

Un successo tra alti e bassi

Nei suoi sei anni di commercializzazione Nintendo 64 ha venduto 32.93 milioni di unità, e a fronte di qualche scelta tecnica discutibile, una su tutte la scelta delle cartucce come supporto di memorizzazione, ha saputo regalarci perle dal valore inestimabile come The Legend of Zelda: Ocarina of Time, Super Mario 64, Mario Kart 64, Super Smash Bros e molti altri, insomma come amavano dire i giocatori del tempo: qualità e non quantità. Basti pensare che per N64 vennero rilasciati "solo" 393 titoli, di cui alcuni esclusivi per il mercato giapponese, un numero nettamente inferiore a rispetto agli oltre 1100 disponibili su Playstation, ormai affermatasi sua diretta concorrente.
A causa delle costose royalty che Nintendo chiedeva per pubblicare sulla sua console, lo sviluppo difficile causato da un hardware particolarmente complesso e il problema dei supporti che comportava enormi limiti creativi e perdite economiche, molti sviluppatori da sempre legati alle piattaforme Nintendo decisero di passare alla concorrenza, andando a polarizzare le vendite.
Nonostante alcune problematiche Nintendo 64, grazie al supporto degli appassionati, ad una libreria che ha ospitato alcuni dei titoli ritenuti ancora oggi pietre miliari e alla capacità di innovare e rivoluzionare il gaming 3D, merita ancora oggi un posto speciale nell'olimpo delle console.