Der schnellste Speicher seiner Zeit
Für zentrale Abläufe wie den Boot- und Reset-Prozess, den Kopierschutz sowie die Kommunikation mit den angeschlossenen Controllern kommt noch ein dritter Chip ins Spiel. Er ist mit PIF-NUS benannt und über eine an SPI erinnernde serielle Schnittstelle angebunden. Es handelt sich um einen 4-Bit-Mikrocontroller, der zusätzlich den Boot-ROM enthält. Während des Boot-Prozesses wird dieser in den Speicherbereich eingeblendet.
Indem der PIF den Sicherheitschip auf der Cartridge, der für den Kopierschutz genutzt wird, sowie die Controller anbindet, fungiert er als ein IO-Expander. Zudem kontrolliert er den Reset-Prozess, um Fehler beim Speichern zu vermeiden. Auf einen Soundchip hingegen verzichtete Nintendo, dafür wird Software genutzt, was viel Flexibilität bietet. Eine Besonderheit ist der Speicher: Dort nutzt Nintendo die Technologie des US-Unternehmens Rambus, auf die auch Intel einige Jahre später noch für kurze Zeit zurückgreifen sollte.
Für Nintendo dürfte die Nutzung von Rambus-Speicher attraktiv gewesen sein, da sie das Mainboard-Layout vereinfachte. Anders als EDO- oder SDRAM nutzt der verbaute RDRAM einen geteilten 9-Bit-Bus für Daten und Kontrollinformationen. Hinzu kommen lediglich sechs weitere Signale – Address- und Command-Flag, Sende- und Empfangstakt sowie ein serieller Bus für Initialisierung und Verwaltung der RAM-Chips, der wie bei SPI durchgeschleift wird.
Der Extraspeicher, den Programme nicht nutzen können
Die neun Bit des Bus nutzt der Speicher auch tatsächlich als Datenwort. So ergibt sich die Speicherkapazität von 4,5 MByte. Eigentlich ist das neunte Bit als Paritätsbit zum Erkennen und eventuellen Korrigieren von Fehlern gedacht, Rambus ließ die konkrete Verwendung aber offen.
Nutzen können das neunte Bit allerdings nur RDP und VI-Kern, um etwa Informationen für das Anti-Aliasing zu speichern. CPU und RSP sehen lediglich 4 MByte, die sich mit der optionalen Speichererweiterung verdoppeln lassen.
Schmaler Bus, hoher Takt
Um die Nachteile des schmalen Bus auszugleichen, setzte Rambus auf einen hohen Takt von 250 MHz und Datenübertragung bei steigender und fallender Taktflanke. Im N64 gab es DDR-Speicher (Double Data Rate), bevor er im PC-Markt Einzug hielt. Da die verbauten Chips nur auf einer Seite Kontakte besitzen, können theoretisch beliebig viele davon in Reihe verbaut werden.
Nintendo nutzte das für die Speichererweiterung, indem die Leiter nach den beiden fest verbauten RAM-Chips auf einen Steckverbinder geführt werden. So ließen sich gleichzeitig der Grundpreis der Konsole niedrig und die Option für komplexere Spiele offen halten.
Offen durfte hingegen keineswegs der Slot für den Zusatzspeicher sein. Der Rambus-Speicher erfordert eine Terminierung von Bus- und Taktleitungen, wozu diese über einen definierten Widerstand mit Masse verbunden werden. Fehlt er, prallt die sich bei Änderungen des Signals ausbreitende Elektronenwelle auf das Ende des Leiters wie gegen eine Wand. Das Signal wird reflektiert, wodurch im Leiter Überlagerungen entstehen, die zu Signalverzerrungen führen. Hohe Datenraten wären damit unmöglich, weshalb im N64 standardmäßig das sogenannte Jumper Pack installiert ist, das lediglich den Speicherbus terminiert.
Auch wenn der N64 viel Leistung und für seine Zeit wegweisende Features mitbrachte: Insbesondere aus Entwicklersicht hat die Konsole auch Nachteile.
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