Nintendo 64
| Nintendo 64 | |
Nintendo 64 
神遊機 
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| 原名 | ニンテンドウ64 Nintendo 64 神遊機 iQue Player |
| 其他名稱 | Ultra 64（曾用名） |
| 研發商 | 任天堂 |
| 製造商 | 任天堂 |
| 類型 | 家用遊戲機 |
| 世代 | 第五世代 |
| 發售日期 | 日本：1996年6月23日 北美：1996年9月29日 歐洲：1997年3月1日 韓國：1997年7月19日 中國大陸[1]：2003年11月17日 |
| 停產日期 | 全球[2]：2003年11月30日 中國大陸：2016年12月31日 |
| 銷量 | 硬體：3,293萬台 軟體：22,497萬份 |
| 最暢銷遊戲 | Nintendo 64：超級瑪利歐64（1,189萬份） 神遊機：動物森林 |
| 媒體 | ROM卡帶、RANDnetDD （僅日本）、神遊卡（僅神遊機） |
| 前代機種 | Super Famicom |
| 後繼機種 | Nintendo GameCube |
Nintendo 64（簡稱N64）是任天堂研製發售的一款遊戲主機，最早於1996年6月23日在日本發售。以Nintendo 64為原型的中國特供版產品神遊機（英文：iQue Player）是任天堂與神遊科技合作的產品，於2003年11月17日發售。神遊機是到目前為止，中國大陸引進的第一部任系遊戲主機，也是神遊科技所引進的任系遊戲機中唯一一款家用遊戲機。
歷史
1993年8月23日，山內溥在任天堂Spaceworld展會上首次對外公布了下一代主機的規劃，代號「真實計畫」（Project Reality）。這個名稱體現任天堂能夠生產出與超級電腦同等的計算機圖形界面。之後公開機型後將其名稱改為「Nintendo Ultra 64」，「64」指的是其所裝置的64位處理器。但5個月後，於1996年2月1日，任天堂從名稱中刪掉了「Ultra」。
1995年11月24日，日本的第七屆Shoshinkai Software展覽會上初步透露了Nintendo 64的存在，有關相片則由Game Zero雜誌經由網際網路發布。官方報導則於數星期後於初期的Nintendo Power網站及第85期實體雜誌公布。
1996年，任天堂發布了Nintendo 64，以競爭世嘉的土星和索尼的PlayStation。
1999年，任天堂發布了Nintendo 64DD。其與Family Computer磁碟機系統類似，是一個附加組件，支持專有磁碟上的遊戲。這原本打算作為基於光碟的競爭對手的更便宜的替代方案，但最終由於其遲來的發布而不了了之。
2003年9月25日，神遊科技與任天堂宣布合作在中國大陸推出以本機型為原型的遊戲機神遊機。11月17日，神遊機正式發售，其主機與手柄合二為一。遊戲無實體卡帶，僅有下載版，玩家可使用「神遊卡」存儲，需前往授權實體店使用「神遊票」購買遊戲，並在「神遊加油站」將遊戲寫入卡內。2004年10月，神遊在線（iQue@Home）上線，玩家可以用USB數據線將神遊機連接至電腦在線購買並下載遊戲。
2016年12月31日，神遊機停產，終止運營。
載體
本機型使用的是64位RISC（精簡指令集架構）的處理器。值得注意的是，Nintendo 64問世時，光碟已經相當普及，但任天堂公司依然使用卡帶作為遊戲的儲存媒體。任天堂選擇的卡帶，有以下優點：
- 卡帶的讀取速度比起光碟快上許多。「讀取中……」的畫面在許多使用光碟的電視遊戲機，如：PlayStation、世嘉土星上看到，而大部分的Nintendo 64遊戲則很少需要讀取的時間。
- 卡帶不易複製且複製的成本也很高，如此一來就能夠抵抗盜版問題（儘管由於卡帶成本高，任天堂的抽成更高）。但後來還是有人製造了一些未經任天堂認可的光碟驅動器（如博士V64），它們看起來和PlayStation上的光碟機不太一樣，但還是從光碟上讀取N64的遊戲。
- 擁有在卡帶上搭載特殊晶片的可能性，這個方法在一些SFC上的遊戲可以看到。
- 大多數的卡帶可以自行儲存遊戲存檔和其他數據，玩家不必購買昂貴的記憶卡。但儲存功能需要在卡帶中安裝電池，這些電池一般可以正常工作數十年。
歷史
任天堂原本在1988年與索尼簽署了合約，要開發Super Famicom的外接光碟裝置。但因為索尼堅持要求獲得以光碟形式發售的遊戲的收益以及獲得發行Super Famicom與光碟裝置的整合機種的許可，所以任天堂後來終止了與索尼的合作。任天堂稍後與荷蘭的飛利浦合作發展超級任天堂的光碟裝置，但這個合作計畫後來也沒有任何下文。而索尼為了抗議任天堂，後來在他們的32位主機上保留了這個名字。任天堂也為此控告索尼，後來這個紛爭已經平息。
任天堂的卡帶系統的得失很難評價。當Nintendo 64遊戲需要使用多邊形更多的模型時，有限的ROM卡帶容量限制了可用紋理的體積，這導致遊戲影像效果平庸，很多地方看起來模糊且缺少細節。之後有些需要更多的儲存容量的遊戲，如《生化危機2》，可顯示出Nintendo 64更好的圖形性能。但這種性能的代價是卡帶價格高昂。
同時，任天堂的競爭對手（索尼的PlayStation和世嘉的Sega Saturn）所發行的主機使用光碟來做為遊戲的載體。由於光碟的製造和流通成本較為便宜，將使得第三廠商的花費較少，這使過去原本支持任天堂遊戲主機的遊戲開發商轉而加入任天堂的競爭對手陣營里，以獲得較高的利潤。而最後，卡帶與光碟這兩種儲存媒體的爭論在《最終幻想VII》的發行平台選擇上達到最高點：儘管最終幻想系列的前六部作品都在任天堂的遊戲主機上發行，發行公司史克威爾還是選擇了在索尼的PlayStation上發行《最終幻想VII》。這起事件可以說是對任天堂的卡帶式系統發出了高度的公開譴責，也損害了任天堂的聲譽。
Nintendo 64製作卡帶的成本也遠高於CD。當時的一家遊戲雜誌提到了一個卡帶平均要花費的成本是美金25元，CD則只有美金10元。也因為如此，Nintendo 64的遊戲售價比PlayStation的遊戲還高，大部分的PlayStation遊戲很少超過美金50元，但Nintendo 64的遊戲售價卻在美金70-75元之間。
在2001年，Nintendo 64被以光碟為載體的Nintendo GameCube所繼承，不過這個主機並不使用主流的CD/DVD技術，而是選擇基於MiniDVD技術的GameCube光碟。
成果
儘管使用卡帶作載體有著不少的問題，Nintendo 64仍然發行了許多受歡迎的遊戲，主機的生命周期也相當長。Nintendo 64在此輪遊戲主機戰爭中也取得了第二名的位置（市場占有率40%），第一名則是PlaySation（市場占有率51%），這都是歸功於任天堂自主開發的遊戲，如超級瑪利歐和薩爾達傳說系列這一些只在任天堂主機上開發的遊戲。而《007：黃金眼》、《生化危機2》、《Shadow Man》、《毀滅戰士64》及《雷神之錘II》這一類遊戲亦為Nintendo 64帶來一些成年玩家。
首次發表Nintendo 64後，Rareware及Midway兩家公司主張使用Nintendo 64的硬體來製作動作遊戲《殺手本能》及 《Cruis'n USA》，但事實上，最後推出的遊戲並沒有使用Nintendo 64的硬體，它們只使用了硬碟及德州儀器的DSP。《殺手本能》是當時最先進的遊戲，它的特色在於事先演算了在硬碟中儲存的背景動畫。
任天堂以創新的手法來招徠玩家。但在這之前，許多的創新手段其實已被使用過：第一個64位的家用主機其實是雅達利Jaguar[3]；第一個採用模擬搖捍的是Vectrex；第一個使用四個手柄插孔的主機是Bally Astrocade。但無論如何，Nintendo 64是第一個運用這些手法而受到熱烈歡迎的主機。
Nintendo 64的系統設計是由Silicon Graphics所負責，SGI的特色在於他們的註冊商標---虛擬32位元顏色系統 (dithered virtual 32-bit color graphics)。早期的Nintendo 64開發系統使用了安裝N64硬體的SGI Indy圖形工作站。
Nintendo 64是第一個支持mipmapping和抗鋸齒繪圖技術的家用主機，但Nintendo 64在圖像表現上有所缺陷，因為它缺乏足夠的紋理內存去儲存立體圖形上的貼圖（Nintendo 64的紋理內存是集成的，無法升級），這使遊戲設計者只能使用一些像素低的材質再加上以雙線性過濾來做出比較多的模糊效果來補償這個不足。
硬體
參數
- 微處理器：專屬設計，93.75 MHz MIPS R4300i系列64-bit RISC CPU
- L1緩存：24KB
- 內部總線帶寬：250MB/秒
- 運算速度：93MIPs（百萬條指令每秒）
- 由NEC以0.35微米電晶體製程生產
- 內存：32Bit Rambus RDRAM （標準4.5MB，可通過安裝擴充套件升級至9MB）
- 讀取速度：562.5MB/s
- 圖像：SGI 62.5MHz RCP (真實協處理器)，包含兩個子處理器：
- RSP (真實信號處理器) 控制3D圖形中的幾何變換部分與音頻功能
- RDP (真實圖形處理器) 處理硬體中所有像素的繪圖，如：
- Z-緩衝（負責3D空間關係，是瑪利歐在樹前面還是樹在瑪利歐前面）
- 抗鋸齒（平滑鋸齒線和邊）
- 紋理映射（將圖片放到外表，如將臉的圖片放到一個球狀頭上）
- 三線過濾Mipmap插補（提高紋理映像著色速率）
- 透視校正
- 環境映射
- 解析度：235x224到640x480自由閃光交錯像素
- 顏色：16.7 百萬色（可同時顯示32,000色）
- 150,000 多邊形/秒(開啟所有 RDP 特性)
- 聲音：16-bit ADPCM 立體聲
- 聲道：100PCM （最大，平均16-24）
- 取樣：48kHz （最大，CD品質是44.1kHz）
- 媒介：4MB至64MB卡帶
- 體積：260mm×190mm×73mm
- 重量：2.42lb (1.1kg)
- 控制器：1個模擬手柄，含2個肩鈕、1個數字十字鍵、6個按鈕、「開始」按鈕和1個數字觸發器
- 處理器：R-4300 64BIT CPU (93.75MHz)
- 內存：RAMBUS內存，共4MB
- 顯示：每秒10萬多邊形以上，同顯209萬色
- 音源：ADPCM 64路
性能
N64的CPU所屬的Mips4000系列擁有64位指令集，這也是主機名稱中「64」的由來，但是N64中搭載的R4300i閹割掉了64位外部總線，這就導致在使用64位模式時，需要兩個時鐘周期才能將CPU內部的數據傳輸到外部設備上，再加上一些別的原因（如64位程序體積更大），導致實際上商業遊戲幾乎不使用64位指令這也導致N64被戲稱為N32.
N64的RSP實際就是一個進行了大量魔改的R4000系列CPU。這個處理器被閹割掉了所有的64位功能，也不支持中斷和異常處理，但是安裝了額外的「矢量」計算單元——32個128位寄存器，可以一次操作8個16位數據。除此之外，這個處理器只能從內置的4Kb指令內存中讀取指令，因此一般運行的程序（「微代碼」）只有約1000個指令。任天堂在官方SDK中提供了一些可用的微代碼，當然開發者也可以自己編寫。
而RDP則是完全由ASIC組成，只能通過寄存器開啟或禁用部分功能，不能編程。其中的4Kb紋理內存是集成在RCP晶片內的，這導致N64遊戲的材質解析度低下。除此之外，由於RCP內部的圖形流水線過長，部分環節的數據缺少緩存，導致流水線有時會因為數據未傳輸到位而暫停運行。
不同於任天堂的其他所有遊戲機，N64沒有專門的音頻處理器，因此音頻播放實際上是由多個組件完成的：CPU負責將音頻傳輸到內存並給出播放列表，RSP負責解碼音頻，將多個音軌合成為波形數據並應用特效，最後再由DAC輸出音頻。以上的流程導致了兩個問題，音頻播放會占用CPU與RSP，這使得N64雖然理論上可以播放64個ADPCM音軌，但實際上一般只會使用16-24個ADPCM音軌。另外，由於CPU需要進行大量的任務（處理遊戲邏輯，從卡帶中轉移數據，準備圖形繪製和音頻播放），N64的編程較為麻煩。雖然任天堂在官方SDK中準備了可以實現多任務的簡單作業系統，但這任然增加了開發難度。出於未知原因，任天堂以後的遊戲機都單獨有一個處理音頻的CPU
N64擁有4.5Mb的系統內存（同時期最多），但是這些Rambus的內存有一個討厭的問題，內存延遲過高，有時甚至會達到數百納秒。這導致任天堂使用了非常高的內存頻率（250Mhz）。
軟體
Nintendo 64
神遊機
| 神遊機版本名 | 日文名直譯 | 日文版名 | 英文版名 | 發售時間[4] | 產品網頁 |
|---|---|---|---|---|---|
| 水上摩托 | ウエーブレース64 | Wave Race 64 | 2003年11月17日 | [1] | |
| 星際火狐 | 星際火狐64 | スターフォックス64 | Star Fox 64 | 2003年11月17日 | [2] |
| 瑪利歐醫生 | 瑪利歐醫生64 | Dr.マリオ64 | Dr. Mario 64 | 2003年11月17日 | [3] |
| 神遊瑪利歐 | 超級瑪利歐64 | スーパーマリオ64 | Super Mario 64 | 2003年11月17日 | [4] |
| 薩爾達傳說-時之笛- | ゼルダの伝説 時のオカリナ | The Legend of Zelda: Ocarina of Time | 2003年11月17日 | [5] | |
| 瑪利歐賽車 | 瑪利歐賽車64 | マリオカート64 | Mario Kart 64 | 2003年12月25日 | [6] |
| F-Zero X 未來賽車 | F-ZERO X | F-Zero X | 2004年2月25日 | [7] | |
| 耀西故事 | ヨッシーストーリー | Yoshi's Story | 2004年3月25日 | [8] | |
| 紙片瑪利歐 | 瑪利歐故事 | マリオストーリー | Paper Mario | 2004年6月8日 | [9] |
| 罪與罰-地球的繼承者- | 罪と罰 〜地球の継承者〜 | Sin and Punishment: Successor of the Earth | 2004年9月25日 | [10] | |
| 越野摩托 | 越野摩托64 | エキサイトバイク64 | Excitebike 64 | 2005年 | [11] |
| 任天堂明星大亂鬥 | ニンテンドウオールスター! 大乱闘スマッシュブラザーズ |
Super Smash Bros. | 2005年11月15日 | [12] | |
| 組合機器人 | カスタムロボ | Custom Robo | 2005年5月1日 | [13] | |
| 動物森林 | 動物森友會 | どうぶつの森 | 2006年6月1日 | [14] | |
評價與影響
由於Nintendo 64未能超過PlayStation和Super Famicom的銷量，再加上其相關的一些商業決策比較糟糕，Nintendo 64被認為是任天堂發展倒退的產物。最明顯的一點體現在它仍然選擇使用ROM卡帶的遊戲而不是其他廠商所使用的更高容量的CD-ROM。此外其還缺乏實質性的第三方支持。後者通常是因為任天堂的許可政策太過嚴苛。儘管如此，Nintendo 64在發行的頭幾個月獲得了人氣，這主要是因為廣受好評的《超級瑪利歐64》的發布。此外，儘管其銷售數據平淡無光，但Nintendo 64並不被認為是真正的商業失敗，它仍然為任天堂帶來了豐厚的利潤，其在日本以外地區的銷量超過了世嘉的土星。
Nintendo 64能夠描繪出完整的3D圖形和深度的現場效果，因為它是第一個使用64位處理器和32位圖形晶片的系統[5]。Nintendo 64還擁有首個成功的模擬搖杆和四個內置控制器埠。Nintendo 64也被稱為是最後一個使用卡帶的家用遊戲機（直到Nintendo Switch）。從Nintendo GameCube開始，一直持續到Wii U，任天堂也開始使用光碟，儘管採用的是其專有格式，而不是行業標準格式。
與FC相似，Nintendo 64的產生對於任天堂的電子遊戲事業乃至整個遊戲格局都產生了深遠影響。20世紀90年代，電子遊戲界一直認為發展前景是3D遊戲，但並不清楚3D遊戲的系統應該是怎樣的。在這種挑戰下，任天堂的結論是：以地面為X軸和Y軸、上下為Z軸的思路是對的，問題在於8方向輸入靈活性太差，影響到視角調整。如果要製作真正的3D遊戲，就需要一種能夠輸入360度方向的設備，而且輸入一定要迅速準確。而他們拿出的答案，就是著名的N64手柄。
N64模擬器與HLE
在1998年前後，一種新型的編程技術「HLE」，被ultraHLE模擬器開發者創造。由於N64的RCP結構複雜，且其中包含了大量的並行計算，當時的計算機不可能精確模擬。而這位開發者想出了一個辦法，利用微代碼推測遊戲將做什麼，再將模擬的CPU產生的RCP調用轉換為本機圖形API的調用。這一招，也被稱作為高階模擬（「HLE」）使得在電腦上遊玩N64遊戲首次成為可能。而實現這一切的HLE方法則被發揚光大。現代模擬器經常使用HLE。不僅如此，很多常用的程序，如dxvk（將DX9—DX11轉換為Vulkan），vkd3d（將DX12轉換為Vulkan）等實際也應用了HLE技術。
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