Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- gte [2026/07/17 12:40] – gecko
+++ gte [2026/10/16 09:59] (текущий) – gecko
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
 ====== GTE ======
-GTE (Geometry Transformation Engine) - это сопроцессор 2 (COP2), выполняющий векторно-матричные операции. Он не имеет портов, отображенных в память [[CPU]], и полностью управляется специальными опкодами.
+GTE (Geometry Transformation Engine) - это сопроцессор 2 (COP2), выполняющий векторно-матричные операции. Он не имеет портов, отображенных в системную память, и управляется только специальными опкодами.
-Перед использованием GTE должен быть включен. Для этого нужно установить бит 30 в статусном регистре COP0:
+Заявленные характеристики GTE:
+  * 90000 текстурированных и освещенных полигонов в секунду;
+  * 180000 текстурированных неосвещенных полигонов в секунду;
+  * 360000 полигонов сплошного цвета в секунду.
+Соответственно, при 50 FPS консоль способна обрабатывать в пределе около 1800-3600 полигонов на кадр. На практике это число несколько меньше, поскольку часть ресурсов уходит на игровую логику, ввод-вывод и операции копирования данных.
+Перед использованием GTE должен быть включен. Для этого нужно установить бит 30 в статусном регистре [[COP0]]:
 <code>
-mfc0   $8, $12             # t0 = SR
+mfc0   $8, $12
-ori    $8, $8, 0x40000000  # Set bit 30 in t0 (CU2)
+ori    $8, $8, 0x40000000
-mtc0   $8, $12             # SR = t0
+mtc0   $8, $12
 nop
 </code>
-## Инструкции GTE
+===== Инструкции =====
+  * mtc2 $r, $d - Move To Coprocessor 2. Записывает значение из регистра общего назначения в регистр данных GTE. $d = $r
+  * mfc2 $r, $d - Move From Coprocessor 2. Читает значение из регистра данных GTE в регистр общего назначения. $r = $d
+  * ctc2 $r, $c - записывает значение из регистра общего назначения в контрольный регистр GTE. $c = $r
+  * cfc2 $r, $c - читает значение из контрольного регистра GTE в регистр общего назначения. $r = $c
+  * lwc2 $d, imm(base) - загружает значение из памяти в регистр данных GTE.
+  * swc2 $d, imm(base) - выгружает значение из регистра данных GTE в память.
+  * cop2 imm - выполняет команду GTE.
+Загрузка и выгрузка регистров GTE имеют задержку в 2 инструкции для любых операций, которые используют эти регистры.
+===== Регистры =====
+GTE имеет две группы регистров - регистры данных и контрольные регистры. Регистры данных используются для передачи в сопроцессор входных векторов (позиций вершин, значений цвета). Контрольные регистры предназначены для передачи во сопроцессор матриц трансформации и параметров функций. Все регистры 32-битные, но вещественные значения чаще всего 16-битные с фиксированной запятой (Q3.12 или Q7.8). Многие регистры принимают два упакованных 16-битных значения в верхнем и нижнем полусловах.
+Регистры данных (достп через mfc2 / mtc2):
+  * $0 - VXY0  - Vector0 X and Y, 2 packed signed 16-bit integers
+  * $1 - VZ0   - Vector0 Z, signed 16-bit integer
+  * $2 - VXY1  - Vector1 X and Y, 2 packed signed 16-bit integers
+  * $3 - VZ1   - Vector1 Z, signed 16-bit integer
+  * $4 - VXY2  - Vector2 X and Y, 2 packed signed 16-bit integers
+  * $5 - VZ2   - Vector2 Z, signed 16-bit integer
+  * $6 - RGBC  - Color/code value, 4 packed unsigned bytes
+  * $7 - OTZ   - Average Z value (for Ordering Table), unsigned 16-bit integer
+  * $8 - IR0   - 16-bit Accumulator (Interpolate), signed 16-bit integer
+  * $9 - IR1   - 16-bit Accumulator (Vector X), signed 16-bit integer
+  * $10 - IR2  - 16-bit Accumulator (Vector Y), signed 16-bit integer
+  * $11 - IR3  - 16-bit Accumulator (Vector Z), signed 16-bit integer
+  * $12 - SXY0 - Screen XY-coordinate FIFO stage1, 2 packed signed 16-bit integers
+  * $13 - SXY1 - Screen XY-coordinate FIFO stage2, 2 packed signed 16-bit integers
+  * $14 - SXY2 - Screen XY-coordinate FIFO stage3, 2 packed signed 16-bit integers
+  * $15 - SXYP - Screen XY-coordinate FIFO stage4, 2 packed signed 16-bit integers
+  * $16 - SZ0 - Screen Z-coordinate FIFO stage1, unsigned 16-bit integer
+  * $17 - SZ1 - Screen Z-coordinate FIFO stage2, unsigned 16-bit integer
+  * $18 - SZ2 - Screen Z-coordinate FIFO stage3, unsigned 16-bit integer
+  * $19 - SZ3 - Screen Z-coordinate FIFO stage4, unsigned 16-bit integer
+  * $20 - RGB0 - Color CRGB-code/color FIFO stage1, 4 packed unsigned bytes
+  * $21 - RGB1 - Color CRGB-code/color FIFO stage2, 4 packed unsigned bytes
+  * $22 - RGB2 - Color CRGB-code/color FIFO stage3, 4 packed unsigned bytes
+  * $23 - undefined/prohibited
+  * $24 - MAC0 - 32bit Maths Accumulators (Value), signed 32-bit integer
+  * $25 - MAC1 - 32bit Maths Accumulators (Vector X), signed 32-bit integer
+  * $26 - MAC2 - 32bit Maths Accumulators (Vector Y), signed 32-bit integer
+  * $27 - MAC3 - 32bit Maths Accumulators (Vector Z), signed 32-bit integer
+  * $28 - IRGB - Convert RGB Color (48bit vs 15bit), unsigned 16-bit integer
+  * $29 - ORGB -
+  * $30 - LZCS - Count Leading-Zeroes/Ones (sign bits), 2 packed signed 32-bit integers
+  * $31 - LZCR - Count Leading-Zeroes/Ones (sign bits), 2 packed signed 32-bit integers
+Контрольные регистры (доступ через cfc2 / ctc2):
+  * $0  - R11R12 - Rotation matrix 3x3 (r11, r12), 2 signed 16-bit integers
+  * $1  - R13R21 - Rotation matrix 3x3 (r13, r21), 2 signed 16-bit integers
+  * $2  - R22R23 - Rotation matrix 3x3 (r22, r23), 2 signed 16-bit integers
+  * $3  - R31R32 - Rotation matrix 3x3 (r31, r32), 2 signed 16-bit integers
+  * $4  - R33    - Rotation matrix 3x3 (r33), signed 16-bit integer
+  * $5  - TRX    - Translation vector X, signed 32-bit integer
+  * $6  - TRY    - Translation vector Y, signed 32-bit integer
+  * $7  - TRZ    - Translation vector Z, signed 32-bit integer
+  * $8  - L11L12 - Light source matrix 3x3 (l11, l12), 2 signed 16-bit integers
+  * $9  - L13L21 - Light source matrix 3x3 (l13, l21), 2 signed 16-bit integers
+  * $10 - L22L23 - Light source matrix 3x3 (l22, l23), 2 signed 16-bit integers
+  * $11 - L31L32 - Light source matrix 3x3 (l31, l32), 2 signed 16-bit integers
+  * $12 - L33    - Light source matrix 3x3 (l33), signed 16-bit integer
+  * $13 - RBK    - Background color R, unsigned 32-bit integer
+  * $14 - GBK    - Background color G, unsigned 32-bit integer
+  * $15 - BBK    - Background color B, unsigned 32-bit integer
+  * $16 - LR1LR2 - Light color matrix source (lr1, lr2), 2 signed 16-bit integers
+  * $17 - LR3LG1 - Light color matrix source (lr3, lg1), 2 signed 16-bit integers
+  * $18 - LG2LG3 - Light color matrix source (lg2, lg3), 2 signed 16-bit integers
+  * $19 - LB1LB2 - Light color matrix source (lb1, lb2), 2 signed 16-bit integers
+  * $20 - LB3    - Light color matrix source (lb3), signed 16-bit integer
+  * $21 - RFC    - Far color R, unsigned 32-bit integer
+  * $22 - GFC    - Far color G, unsigned 32-bit integer
+  * $23 - BFC    - Far color B, unsigned 32-bit integer
+  * $24 - OFX    - Screen offset X, signed 32-bit integer
+  * $25 - OFY    - Screen offset Y, signed 32-bit integer
+  * $26 - H      - Projection plane distance, unsigned 16-bit integer
+  * $27 - DQA    - Depth queing parameter A (coefficient), signed 16-bit integer
+  * $28 - DQB    - Depth queing parameter B (offset), unsigned 32-bit integer
+  * $29 - ZSF3   - Z-averaging scale factor, signed 16-bit integer
+  * $30 - ZSF4   - Z-averaging scale factor, signed 16-bit integer
+  * $31 - FLAG   - Flag (read-only), returns any calculation errors, 20 bits
+===== Команды =====
+[[RTPS]] - cop2 0x0180001 - Поворот, перенос и перспективное преобразование одной точки. Сначала точка умножается на матрицу поворота (R), затем к ней применяется перенос (TR). В завершение выполняется перспективное преобразование, результатом которого являются экранные координаты. Команда также возвращает значение интерполяции, используемое в различных инструкциях учета глубины (depth cueing).
+[[RTPT]] - cop2 0x0280030 - Поворот, перенос и перспективное преобразование трех точек.
+MVMVA - cop2 0x0400012 - Умножение матрицы на вектор и сложение. Умножает вектор на матрицу поворота, матрицу освещения или матрицу цвета, а затем прибавляет вектор переноса или вектор цвета фона.
+DCPL - cop2 0x0680029 - Цвет освещения с учетом глубины (Depth Cue Light Color). Сначала вычисляет цвет на основе вектора освещения (нормаль плоскости, умноженная на матрицу освещения, с ограничением минимального значения нулем) и заданного значения RGB. Затем выполняет коррекцию цвета по глубине (depth cueing) путем интерполяции между вектором цвета для дальней точки (far color) и полученным цветом.
+DPCS - cop2 0x0780010 - Коррекция цвета по глубине (один цвет). Выполняет коррекцию цвета по глубине путем интерполяции между исходным цветом и цветом для дальней точки (для одного цвета).
+DPCT - cop2 0x0f8002a - Коррекция цвета по глубине (три цвета). Выполняет коррекцию цвета по глубине путем интерполяции между исходным цветом и цветом для дальней точки (для трех цветов).
+INTPL - cop2 0x0980011 - Интерполяция. Выполняет интерполяцию между вектором и цветом для дальней точки.
+SQR - cop2 0x0a00428 - Вычисляет квадрат вектора.
+NCS - cop2 0x0c8041e - Цвет по нормали. Вычисляет цвет на основе нормали точки или плоскости, а также источников света и их цветов. Базовый цвет плоскости или точки, к которой относится нормаль, принимается за белый.
+NCT - cop2 0x0d80420 -
+NCDS - cop2 0x0e80413 - Цвет по нормали с коррекцией по глубине. Аналогична NCS, но также выполняет коррекцию цвета по глубине (как DPCS).
+NCDT - cop2 0x0f80416 - Цвет по нормали с коррекцией по глубине. Аналогична NCT, но также выполняет коррекцию цвета по глубине (как DPCT).
+NCCS - cop2 0x108041b - Аналогична NCS, но учитывает базовый цвет плоскости или точки.
+NCCT - cop2 0x118043f - Аналогична NCT, но учитывает базовый цвет плоскости или точки.
+CDP - cop2 0x1280414 - Цвет вычисляется на основе вектора освещения (базовый цвет принимается за белый), также выполняется коррекция цвета с учетом глубины (аналогично DPCS).
+CC - cop2 0x138041c - Цвет вычисляется на основе вектора освещения и базового цвета.
+NCLIP - cop2 0x1400006 - Отсечение по нормали (Normal Clipping). Вычисляет внешнее произведение трех двумерных точек (т. е. трех вершин, определяющих плоскость после проецирования).
+AVSZ3 - cop2 0x158002d - Усреднение Z-координат. Складывает три значения Z и умножает их на коэффициент с фиксированной запятой. Этот коэффициент обычно подбирается так, чтобы функция возвращала среднее арифметическое значений Z (как правило, с последующим делением на 2 или 4 для удобства добавления в таблицу упорядочивания - OT).
+AVSZ4 - cop2 0x168002e - Усреднение Z-координат. Складывает четыре значения Z и умножает их на коэффициент с фиксированной запятой. Этот коэффициент обычно подбирается так, чтобы функция возвращала среднее арифметическое значений Z (как правило, с последующим делением на 2 или 4 для удобства добавления в таблицу упорядочивания - OT).
+OP - cop2 0x170000c - Вычисляет внешнее произведение двух векторов.
+GPF - cop2 0x190003d - Перемножает два вектора. Также возвращает результат в виде 24-битного значения RGB.
+GPL - cop2 0x1a0003e - Умножает вектор на скаляр и прибавляет результат к другому вектору. Также возвращает результат в виде 24-битного значения RGB.
-- `mtc2 $r, $d` - Move To Coprocessor 2. Записывает значение из регистра общего назначения в регистр данных GTE. `$d = $r`
-- `mfc2 $r, $d` - Move From Coprocessor 2. Читает значение из регистра данных GTE в регистр общего назначения. `$r = $d`
-- `ctc2 $r, $c` - Записывает значение из регистра общего назначения в контрольный регистр GTE. `$c = $r`
-- `cfc2 $r, $c` - Читает значение из контрольного регистра GTE в регистр общего назначения. `$r = $c`
-- `lwc2 $d, imm(base)` - загружает значение из памяти в регистр данных GTE.
-- `swc2 $d, imm(base)` - выгружает значение из регистра данных GTE в память.
-- `cop2 imm` - выполняет команду GTE.