Emotion Engine

Emotion Engineを特徴付けるのが、2系統の単精度ベクトル演算ユニット(VU)である。

このVUはRISCであるCPUコアとは異なり、32ビット長命令2つを収めた2イシュー64ビット長のVLIWで、命令のうちアッパーインストラクションがFMAC群に、ローワーインストラクションがFDIVやEFU、ロードストアユニットなどFMAC以外のユニット群に発行されるようになっている。また、CPUとは独立した、16ビット整数レジスターと128ビット浮動小数点レジスターを持つ。

すなわち、CPUコアと二つのVUは別々のマイクロプロセッサーであり、いうなれば1チップ上に複数のプロセッサーを統合したマルチコアプロセッサーと呼ぶことが可能である。

浮動小数点演算については、ゲームで用いるIEEE 754の単精度(32ビット)だけに対応し、倍精度(64ビット)などはゲームでは使わないので対応しない、実に潔い設計がなされている。

128ビットレジスターには4個の単精度浮動小数点データが格納でき、各4個のFMACで、3Dグラフィックスの4×4のマトリックス演算を並列処理できる。2系統の浮動小数点演算性能はピーク時で6.2GFLOPSとなる。

これらはそれぞれVU0とVU1と呼ばれ、双方は同等のアーキテクチャーであるが、それぞれ役割が異なり、接続などが大きく違う。

VU0は4個の浮動小数点積和演算器(FMAC)と1個の浮動小数点除算演算器(FDIV)を持ち、マイクロ命令用メモリー(命令用/データ用各4Kiバイト)を持つ。

対してVU1は5個の浮動小数点積和演算器(FMAC)と2個の浮動小数点除算演算器(FDIV)を持ち、マイクロ命令用メモリー(命令用/データ用各16Kiバイト)を持つ。そしてVU1には更に、ジオメトリパイプラインで多用されるサイン/コサイン演算を行なうEFU(エレメンタリファンクションユニット)が搭載されており、FMACとFDIVの各1個ずつはこのEFU内に格納されている。

VU0はCPUコアと専用の128ビットポート直結されているため、CPUと同期する処理に向く。言うなれば、CPUの第二のコプロセッサーである。対してVU1はCPUとはメインバス経由で接続される。その代わりEFUを持ち、更にグラフィック処理を行なうGraphics SynthesizerとのインターフェイスGIFへの専用ポートを持っている、CPUよりGPUに近い存在である。これはVU1がグラフィック処理専用に設計されているためで、VU1が生成したデータをメインバスを使わずに渡せるように考慮されている。