セガサターンの名称は、セガが発売した第六番目のコンシューマゲーム機ということから太陽系 第六惑星 である土星 （サターン）から付けられた[ 7]
2D描画 機能は当時のアーケードゲーム や競合機と比較しても高水準であり、そのため変形スプライト による3D描画 も出来る。一方で3D表示はCPUによる演算と変形スプライトに頼っているため、3D全体の表現能力では専用ハードウェアを搭載する同時代の競合機であるPlayStation やNINTENDO 64 に比べ劣っている。
その多彩な機能を支えるべく、多くのLSI に分散された構成となっている。初代機（HST-3200）相当に実装されているLSIはおおよそ以下の通り。他の本体形番ではLSIが異なる。
サターン開発企画当時は、まだMODEL1 基板の『バーチャレーシング 』が投入された頃で、本格的な3DCGゲームへの移行を実現可能にしたMODEL2基板は存在せず、リサーチ結果でも全てのゲームが3Dになる可能性はせいぜい20から30％という予測だったため、従来型の2Dゲームを開発する際には「メガドライブより桁違いに性能の良いシステム」という側面を伸ばしつつ、MODEL1基板のポリゴンカウントと同程度の相対性能にテクスチャ機能を持たせるなど、2Dと3Dの両機能を重んじた性能にした[ 8]
CPU
メインCPU （Central Processing Unit）に日立製作所（後のルネサス エレクトロニクス ）の32ビットマイコン 、SH-2 を2基搭載している[ 7] 1992年 に登場した制御用マイコンSH-1の後継で、セガサターンに搭載するに当たり、SH-1からいくつかの機能強化が行われている。
動作周波数の向上
20MHzから28.6MHzへ上昇させた。なお、28.6MHzはビデオ出力の同期タイミングと一致する。
除算器の搭載、乗算器 の高精度化
SH-1から新規に除算器を搭載した。また乗算器を16bit×16bit=32bitから32bit×32bit=64bitへ高精度化し、これらにより投影変換などジオメトリ演算を実用的な精度や速度で実行することが可能となった。
マルチプロセッサ 機能元々は日立製作所における研究開発のためにSH-2に用意されていた機能であるが、2基のCPUは内部にあるバスアービトレーション機能により通信することができる。セガサターンは共有メモリ構成であるため、命令やデータがCPU内のキャッシュにヒットしている時や内部2kバイトのメモリへのアクセス時などは同時に演算させることが可能となる。またユーザブレーク機能で外部バスサイクルによるブレークを行えばキャッシュコンシステンシを保つことも可能であり、マルチコアシステムを構築することもできる。ただし大方の3Dゲームタイトルではセガから提供されたライブラリを活用し、サブCPUをジオメトリ演算専用のプロセッサ としてのみ使用していた。この仕様は、競合機であるPlayStationの高い3D描画性能を受けて急遽追加された仕様で、片方の汎用CPUを丸々グラフィック処理に割り当てただけであるため、コストパフォーマンスに劣っていた。なお1993年秋時点で発表されていたスペックでは、CPUはシンブルプロセッサで3D描画は毎秒3万ポリゴンであった。
SGL（セガ・ゲームライブラリ）で提供されたジオメトリエンジンは、アセンブラで書かれたプログラムと三角関数演算用のテーブルデータがすべて4kバイトのCPUキャッシュ上に置かれ、メインCPUが3Dデータをキューに入れるとサブCPUが即座に拾って演算する（メインCPUも手が空くとキューに溜まった処理を手伝う）というものだった[ 9]
CDプレーヤー とサウンドエフェクト 機能セガサターン用のCD-ROMの他、オーディオCD、フォトCD 、CD-G 、CD-EGのディスクはコントロール画面で操作が可能。[ 10]
SDRAM インタフェース の搭載当時策定されたばかりのSDRAMインタフェースを搭載し、データ転送能力を従来よりアップさせた。 SH-2は制御用マイコンであり、16ビット命令語長を基本とするなど小メモリ構成のシステムに向いた特長を持っている。概してこの当時のゲーム機器は限定された環境であり、セガサターンはメインメモリは2Mバイト、キャッシュも4kバイトと小容量だった。
開発はセガ・システム32 の開発スタッフを中心に2D描画機能優先で進められた[ 11] アーキテクチャ として開発が進められたが、競合機であったSCEのPlayStationがより高い演算性能を持つことが判明したこと、また任天堂の次世代機が64ビットCPUを採用するという噂などがあり急遽演算能力の向上を迫られることとなった。当時残された開発期間の短さなどにより、2基のCPUを搭載する方向へとそのアーキテクチャを変更した[ 12] [ 要出典 ]
サブプロセッサ さらにSCU（System Control Unit）内蔵のDMAコントローラやDSPとの連携も可能である。またサブCPUとして、サウンド処理にMC68EC000 、CD-ROMドライブの制御にSH-1が搭載されており、合計9個のプロセッサを持つ。これらは各種の処理を同時に並列化することでマシンとしての処理速度は800MIPSにおよぶ[ 13]
VDP
VDP （Video Display Processor）はCPUなどがVDPにデータや命令を送ることで画像の描画や表示を行うデバイスで、セガサターンを特徴付ける描画の多彩さを担っている。セガサターンでは2基のVDPを搭載し、変形スプライト 機能（VDP1）と、BG（バックグラウンド画面）機能（VDP2）に処理を分散している。
VDP1
VDP1は変形スプライトやポリライン、ラインなどを描画するデバイスで、スプライトゲームのデカキャラから3Dゲームのポリゴンオブジェクトまで様々な表現が可能である。4MビットのVRAMと2Mビット×2個のフレームバッファを接続しており、320×224から704×480までの解像度に対応している。旧来のゲーム機において標準的だったラインバッファによる横方向の表示制限はなく、フレームバッファ上に描画して出力する構造である。
スプライトおよびBGに関しては、セガが当時主力としていた業務用ゲーム基板のシステム32 以上の機能や性能を有しており、同時代のゲーム用VDPとしては最高水準の一つだった。その一方で、例えば半透明処理に機能的な制約がありメッシュ機能で代用される場合も多い（当時の業務用機でも半透明機能は未搭載でメッシュで代用していた）など、ポリゴン描画機能にはいくつかの制限があり、3D表現の自由度は競合機、特にPlayStationのGPUと比較し低かった。
VDP1単体の描画性能は最大90万ポリゴン/秒、テクスチャ付きでも30万ポリゴン/秒だが、セガサターンのシステムとしてみた場合、ピクセル描画性能やCPUが担当するジオメトリ演算性能などに制限され、最大描画性能が出ることはない。
VDP2
VDP2が担当するBG機能は、拡大縮小・回転等が可能な独立したBGを5面もつなど、当時の水準ではきわめて強力なものを搭載しており、特に業務用ゲームなどの移植においてはその威力を遺憾なく発揮した。VDP2から見たVDP1はBG面の1つという位置付けであり、他のBG面と同様な合成処理が可能である。 セガサターンのアーキテクチャにおいて特筆すべき点のひとつとして、同時代の家庭用ゲーム機としては豪華なメモリシステムがある。メインメモリに2Mバイト、ビデオメモリに1.5Mバイト、サウンド、CD-ROMバッファメモリにそれぞれ0.5Mバイトの計4.5Mバイトもの容量を搭載し、なおかつそれぞれの機能ブロックがサブシステムとして独立しているため、各システムが並列的にアクセスすることができた。
特に、プログラムとデータの大部分を格納するメインメモリのうち前半の1Mバイト、およびビデオメモリの全てに高速なSDRAM を用いており、ボトルネックを引き起こしにくい構造としている。メインメモリの後半1Mバイトは通常のDRAM だが、後述するスロットによってROMまたはRAMを拡張することができ、競合機と比較すると潤沢かつ強力なメモリ環境を実現していた。
またCD-ROMサブシステムのバッファメモリによりCD-ROMメディアのアクセス時間 が軽減され、特に格闘ゲーム等の頻繁にローディングを要するゲームなどに活用されるなど、競合機でも発売されたゲームソフトと比較するとロード時間が他機種版よりも短い場合が多い。
CD-ROM
ソフト媒体として、倍速のCD-ROM ドライブを内蔵した。セガサターンのソフトはエラー訂正機能が強く、ムービーのコマ落ちや音飛びなども少ない[ 14] ROMカートリッジ はスーパーファミコン で1万円以上のソフトも登場するなどメガCD 末期からコスト高となっており、コストが安くなっていたCD-ROMにすることが開発早期の段階で決定された[ 7]
セガサターン用のCD-ROMは外周に海賊版 対策のため「サターンリング」と呼ばれる特殊なデータ領域を持っており、特殊なデータ領域とCD外周部に印刷された文字列を読み込むことでプロテクトチェックを行う[ 14]
初期のソフトのレーベル面にはカラーの美しいピクチャーレーベルを採用していたが中期以降のソフトは1色か2色の簡易印刷のレーベルに変わっている。
時計機能と本体に保存されたセーブデータはバッテリーバックアップ で本体に取り付けられたコイン形リチウム電池 によって保たれる。このため、本体にデータを残し続けるためには定期的に電池を交換する必要がある。交換には背面にある蓋を外し、中の設置位置にある電池の切れたものを新品のものと交換するだけでよい。本体のメモリ容量は少なく、電池が切れるとデータもすべて失われるため効率が非常に悪い。そのため、ゲームデータの保存にはパワーメモリーの使用が強く推奨される。また、本体にのみデータが保存されるソフトについては、ゲームを遊び終わった後に本体のオープンボタンを押してメインメニューを開き、そこからデータ管理画面に移動し、本体メモリからパワーメモリーにデータを移し、再開するときは逆順に行うことで続きからプレイできる。
セガサターン拡張ラムカートリッジ（1MB）の中身（基板） 171-7328A 本体上部に、カートリッジを差し込むためのスロットが存在する。
当初はゲームのデータセーブエリアを増やすフラッシュメモリ のカートリッジ型メモリーカード 「パワーメモリー」のために使われるのが一般的だったが、データの読み込み時間を軽減するためにCD-ROMとロムカートリッジとを併用する「ツインアドバンスドROMシステム」構想が発表され、『ザ・キング・オブ・ファイターズ95 』と『ウルトラマン 光の巨人伝説 』の2本に採用された。また、特定のゲーム専用のROMではなく、汎用的に扱えるようにサターンのRAMを拡張することで同様の効果を得られる増設メモリ 「拡張RAMカートリッジ」が発表され、『メタルスラッグ 』等のアクションやCPS-2 システムのカプコンの格闘ゲーム等が競合機を上回るアニメーションクオリティで移植されたほか、後にRAM容量を増やした「拡張RAMカートリッジ 4MB」も発売され、『X-MEN VS. STREET FIGHTER 』や『マーヴル・スーパーヒーローズ VS. ストリートファイター 』などに使われた。拡張RAMカートリッジ4MB対応ソフトのほとんどは「専用」であるため、拡張RAM4MB無しではプレイ出来ない。
またこのスロットは、それ以前のゲーム機と同様にロムカセット でソフトを供給することも考慮されており、バス 信号のほとんどが出ていたため、メガドライブに接続して性能を向上させる周辺機器メガCD やスーパー32X のようなCPUアクセラレータ、グラフィック機能の拡張なども仕様上は可能だったが、実現には至らなかった。他にカートリッジスロットに周辺機器を接続するものとしてはセガサターンモデムなどがある。
なお、このスロットは従来のROMカートリッジスロット を採用していたゲーム機と比較するとピンの幅が狭く、端子の接触面積が少ないことから接触不良を起こし易いため、拡張RAMカートリッジが必要なソフトをプレイする際などパワーメモリーの抜き差しを繰り返すうちに、パワーメモリー内のセーブデータが全て消去されてしまう可能性があるので、取り扱いには注意が必要である。
CPU
メイン：SH-2 （HD6417095）（動作クロック28.64MHz/キャッシュ4KB/1 CORE版）×2個
サウンド用：MC68EC000 （11.3MHz）
RAM 2MB
VRAM 1.5MB
バックアップRAM 256Kビット（CR2032リチウム電池 一個による）
画面表示（VDP2）
解像度 : 320×224（ノンインターレース ）から704×480（インターレース ）、独立スクロール付き最大5面合成表示
1面は拡大縮小回転（2軸）と他の面との半透明表示
ラスタ分割表示可能（ラスタースクロール ）
同時発色数：1677万色
VRAM 512KB
スプライト 機能（VDP1）
拡大縮小、回転、変形サポート
ポリゴン 機能：フラット90万ポリゴン/秒、テクスチャ30万ポリゴン/秒（最大）スプライト同士やBG面との半透明合成表示
フレームバッファ 256KB×2
テクスチャーRAM 512KB DSP /DMA 機能（SCU：System Control Unit）音源
SCSP ：Saturn Custom Sound ProcessorPCM音源 32ch (量子化数16ビット)FM音源 8ch (サンプリング周波数最大44.1KHz)オーディオDPC搭載[ 10]
CD-DA 再生可能サウンドRAM 512KB
CD-ROM ドライブ
インテリジェント倍速CDドライブ／1基（2倍速）[ 10]
バッファRAM：512KB
制御チップ：SH-1 （SH7034、20MHz） スロット：カートリッジ1、拡張用1
コントロール端子2個、XYZABCの6ボタン+スタート1ボタン+LRのコントロールパッド1個付属（ABC+スタートでソフトリセット可能）
内蔵ソフト：セーブデータ（内蔵メモリ・パワーメモリー）管理、時計管理、CDプレイヤー（CD-G表示機能、各種エフェクト・特殊再生機能付き） ＊本体セーブデータ保存・時計機能の維持については別売りのボタン電池に依存する。
通信拡張端子（COMMUNICATION CONNECTOR）：シリアルポート とMIDI インターフェイス。
寸法：260mm（幅）×230mm（奥行き）×83mm（高さ） セガサターン専用CD-ROMディスクを音楽用CDプレーヤー で再生した時、女性による以下の短めの警告メッセージが2トラック目に流れる。
これはセガサターン用のゲームディスクです。1トラック目にゲームのデーターが入っていますので再生しないでください。
声優などの音声演出があるゲームを中心に、通常とは異なる警告メッセージに変更されていることもあり、特に『機動戦士ガンダム ギレンの野望 』のように警告メッセージだけで1分20秒に及ぶドラマCD並みの長大なものとなっているものもある。タイトルによっては、3トラック目以降にまで音楽データ（主にそのゲームに関連した楽曲）が入っているものまである。
ローンチタイトル は『バーチャファイター 』『ワンチャイコネクション 』『MYST 』『TAMA 』『麻雀悟空 天竺』の5タイトル。
セガは当時アーケードの3Dヒット作を多数持っていた[ 注 7] デイトナUSA 』『バーチャコップ 』『ファイティングバイパーズ 』『セガラリーチャンピオンシップ 』『電脳戦機バーチャロン 』など、MODEL2 基板タイトルを中心に移植された。
特に代表的なゲームタイトルは『バーチャファイター2』で日本国内ではセガ初のミリオンセラー を記録した。
最後のタイトルは2000年12月7日発売の『悠久幻想曲 保存版 Perpetual Collection』である。
セガサターン用ゲームソフトのジャケットには、以下4種類のうちいずれかのアイコンが記載されており、これによってレイティング を示していた。以下、規制の厳しい順に列挙する。
アイコンは緑。全年齢対象 。
アイコンは黄色。アイコンの真ん中に黄色地に黒い文字で「年齢制限 」と書かれていた。18歳以上推奨。「18推」と略される。
アイコンは水色。「Mature Age 18」の略。海外で展開されたセガハードのレイティングを日本で適用したもので、日本語に訳せば「18歳以上推奨」となる[ 注 8] アイドル雀士スーチーパイSpecial 』のみ。
アイコンは赤。「18禁」とも呼ばれる。他の3つのアイコンは黒地に白い文字で「推奨年齢」と書かれていたがこれには「推奨年齢」はなく「X指定 18才以上」とのみ書かれていた セガサターンの初期段階では、一部のジャンルのソフトに残虐な暴力や性描写などを理由に18禁（通称：X指定 ）などの年齢制限（CERO ： Z （18才以上のみ対象） ないしCERO ： D （17才以上対象） に相当）を設けて販売を許可していた。
消費者の一部には後々性表現を前提としたアダルトゲーム （エロゲー）の移植を期待するユーザーもいたが、1996年 頃から「X指定」に区分されるゲームの発売が認められなくなった。
それ以降、暴力・性表現を抑える形で「年齢制限（推奨年齢18才以上） 」に限って発売が認められるようになった。
セガは日本国内において、任天堂寄りの玩具問屋団体「初心会」を経由して自社の家庭用ゲーム機とゲームソフトを販売しなければならないことに不満を持っていた。そこでセガは、セガサターンの発売に先立つ1994年9月、セガサターンのハードとソフトを専門に扱う卸売子会社「セガユナイテッド」を設立した。この会社は一次問屋の役割を持つとともに大手ゲーム販売専門店との直接取引を行うもので、いくつかの二次問屋からも出資が行われた。さらにセガはハピネット やムーミンといった非初心会系の玩具問屋を流通システムに取り込むとともに、日立メディアフォースとの提携により家電の販売ルートを、東芝EMIとの提携によりレコードの販売ルートを活用した。これによりセガは日本国内でセガサターンを取り扱う小売店の数を急拡大させた。しかし親会社のソニー・ミュージックエンタテインメント のCD-ROM生産設備を使用できたソニー・コンピュータエンタテインメント （以下、SCE）と異なりセガはCD-ROMの生産設備を所有しなかったため、CD-ROMの特性を生かした柔軟な生産調整を行うことはできず、見込み生産による投機的ソフト流通という点で任天堂と同じ問題を抱えたままであった[ 22]
1997年にセガはセガユナイテッドとムーミンを合併させ、「セガ・ミューズ」へと再編した。セガ・ミューズはSCEの流通システムを模倣し小売店への直販化・直送化を推し進め、リピート発注にかかる期間の短縮を図るとともに、サターンを取り扱う小売店の絞込みを行った[ 22] [ 23]
その一方で、プラットフォームホルダーによるゲームソフト流通のコントロールを嫌った有力ソフトメーカー各社は、コナミが1996年4月からPlayStation用ソフトにおいて自主流通を開始したのを皮切りに、セガ（の卸売子会社）を介さず量販店・大手小売チェーン店に直接ソフトを卸売販売する自主流通を日本国内で開始した[ 22]
ほぼ同時期に発売されたPlayStationや後発のNINTENDO64など、当時の「次世代ゲーム機」と呼ばれた機種と共に一時代を築いた。これら3機種の中では最も早く発売し、日本市場においてサターンは発売日に20万台、発売1か月で50万台、6か月でPlayStationよりも先に100万台セールスを達成するなど、セガの歴代コンソールとしては最も好調な売り上げを記録。1996年までは後にトップシェアハードとなるPlayStationよりも普及していた[ 25]
ソフトも『バーチャファイター2 』の130万本をはじめ『バーチャファイター 』『デイトナUSA 』『ファイターズメガミックス 』『セガラリーチャンピオンシップ 』『サクラ大戦2 』『スーパーロボット大戦F 完結編 』といった50万本を超えるヒット作を連発した。
しかしハード・ソフトの両面からライバル機に対して劣勢になっていった。
ハード面
開発者としてはハードの使いこなしに時間がかかったり、3Dソフト開発においてもある癖を理解しないとパフォーマンスが発揮できないなど、開発現場からは不評であった[ 26]
初期の開発キットの価格はPlayStationよりも高価かつ開発が難しく、安価で開発が容易な開発キットとライブラリの登場が1995年から1996年頃と遅れたために、中小サードパーティがPlayStationに流れたことが、PlayStationに次世代機戦争で敗北する遠因の一つとなった。
ライバル機の低価格攻勢に対して、後期型では内部的なコストダウンが逐次行われ、末期には2基のCPUやVDPをワンチップ化するなど、ライバル機と同様にコストダウンをしていくが、CPUなどを始めとした部品点数の多さや複数社からの多数の半導体を採用した関係による複雑なハード構成であったことに加え、外注による生産であったため、大幅なコストダウンが効かず、その状態で価格競争に対抗して値下げを続けた結果、多額の赤字を計上することとなり、セガは体力を消耗させていった[ 27] [ 7] [ 注 9]
セガは日立と手を組んでおり、店頭デモ機や雑誌に掲載の画面では従来の4：3での表示が標準であったが、ソニーは自社製トリニトロンのワイドテレビ（16:9）を使用しており、見た目の洗練さでも差をつけられていた（日本国内版の起動画面は16:9に合わせてバランスが取れるよう調整されている）。
ソフト面
PlayStation陣営が、当時ドラゴンクエストシリーズ のエニックス と双璧を成していた、ファイナルファンタジーシリーズ を擁するスクウェア のPlayStationの参入と、当時最新作であった『ファイナルファンタジーVII 』の開発がスタートしたことを1996年1月に発表。発売の前年から大量のTVCMや広告を投入するといった入念な販売戦略が功を奏したこともあり優位に立たれた。
ライバル機よりも優位な2Dグラフィック、実写取り込みに有利な、動画の圧縮効率を重視したCinepak 規格を採用したものの、PlayStationではJPEG 画像を連続して表示させるアニメーション方式（Motion JPEG [ 注 10] [ 28] 3DO やPlayStationやNINTENDO64といったライバル機が3Dグラフィックの面で優れており、前述の2つを活用したソフトに恵まれず売り上げが伸び悩んだ。 こうして、十分な対策と成果を上げられないまま、新たな市場の形成を迫られたセガはサターンの拡販を打ち切り、低コストかつ競合機より強力な後継機「ドリームキャスト 」の投入を決断。ドリームキャストが新聞広告で1998年5月22日に発表されてからはサターン市場は多大な影響を受け、1998年6月以降はソフトの出荷本数も大幅に減少したこともあり、1998年 には215タイトルがサターンでリリースされたものの、1999年 には17本と激減。翌2000年 に本体の生産やソフトの開発が終了した。
一方で3Dに特化した競合機のPlayStationやNINTENDO64と違って、旧来のゲーム機を正統進化させたオーソドックスなBG画面とスプライト/ポリゴン機能の両面を活かせるアーキテクチャであり、その性能は既存の2D対戦格闘ゲームやシューティングゲーム等にも適していたこともあって業務用ゲーム から数多くのタイトルが移植され、同時代の他機種に移植された同名タイトルと比べても出来が良いと評価されている作品も多かった。同時期に稼働したセガサターン互換のST-V 基板からの移植や、『バーチャファイターリミックス』などST-Vとサターンでほぼ同時発売されたソフトもあった。
またコントローラの操作性の評価は高く、純正品はのちに登場したアナログスティックや振動機能はないが、利用者からは「サターンパッド」の愛称で呼ばれている。1997年 にはアイ・オー・データ機器 より、セガサターン用コントローラをPC用のゲームパッドとして使える拡張ボード「IF-SEGAシリーズ」が発売された[ 29] 2018年 には有志によってこの拡張ボード互換の同人ハードウェアが頒布されている[ 30] 2004年 6月24日 に発売された『ぷよぷよフィーバー 』にはMac OS X 版の同梱用コントローラとして、セガ・ロジスティクスサービス より、セガサターンの純正コントロールパッド と同デザインのゲームパッド がUSB 1.1接続仕様で復刻。翌月よりMacintosh とWindows 用として単品発売されている。2005年 3月24日 にPS2 用も発売された。
元々セガの歴代家庭用コンソールは海外市場への依存度が非常に高いが、中でもかつてセガが強さを発揮していた北米市場においては、次世代機の発売ではなくこれまで好調だったジェネシス（北米版メガドライブ）市場を保持する判断を下したセガ・オブ・アメリカが主導で開発したスーパー32X を投入。
セガ・オブ・アメリカはサターンの1996年発売を主張したものの、その意向に反して1995年5月に急遽サターンを発売することになった経緯があり、そのため、主に北米市場で絶大な人気を誇っている「ソニックシリーズ 」作品がスーパー32Xで発売され、サターンへの投入が遅れるといったソフトウェア戦略や当初のサターンの販売店の少なさが北米ユーザーの混乱を招いた。日本で人気を博したバーチャファイターが米国で受け入れられなかった（相撲を基とするリングアウトの認識が無い）こともセガ人気凋落の一因である。
さらにはソニーが1995年のE3 においてPlayStationをサターンより100ドル安い299ドルで発売することを発表したことも、うまく世代を移行させられなかった要因となった[ 7] [ 31]
1994年11月22日
1995年2月
1995年5月11日
1995年7月8日
926万台[2]
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