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  Mega Drive(在北美地區被稱為SEGA Genesis)於1988年發售,銷售量達3075萬部,是世嘉歷年來最成功的主機。1990年,時任日本世嘉總裁兼執行長中山隼雄提拔為美國世嘉總裁兼執行長。卡林斯基提出了四點計劃,以提升主機銷量:降低主機價格、加強廣告宣傳、美國在地化及將《音速小子》同捆主機銷售。日本世嘉高層起初否決此計劃,但中山隼雄認為計劃可行,並表示:「你是美國世嘉的總裁兼執行長,所以想做什麼就去做吧。」結果計劃奏效,《音速小子》叫好叫座,使主機在北美的銷售量甚至一度領先競爭對手超級任天堂。

  1990年代初期,光碟CD-ROM儲存技術迅速發展,已達到可以儲存一定大小音樂和遊戲之程度。1988年,日本電氣在為其家用遊戲機PC Engine推出之配件中,首次將CD-ROM作為電子遊戲儲存媒介實用化,在首發六個月內銷量即達8萬部。同年,任天堂首次公佈與索尼的合作計劃,預計為超級任天堂開發全新的;1991年,家用電腦硬體龍頭康懋達國際也跟隨趨勢推出其CD-ROM家用遊戲機。同年底,飛利浦的CD-ROM家用遊戲機CD-i發售。  在Mega Drive發售不久後,日本世嘉即開始預備研發主機專用的CD-ROM配件,並將計劃交由世嘉消費產品研究開發實驗室的高見富夫所領導的開發小組負責。Mega-CD原先將設計為擁有與SUPER CD-ROM2相同等級的硬體規格,並將隨機存取記憶體(RAM)容量擴充達兩倍之多;同時預定售價也將較SUPER CD-ROM2便宜,約20000日圓上下。但在研發過程中後期,開發小組突然決定為主機加入街機等級的硬體縮放及旋轉機能,因此需要加入專用的數字訊號處理器(DSP);由於此決議過晚下達,因而耽誤了主機的研發時程,並造成硬體成本上升。另外,開發小組在測試後發現,Mega Drive內建的摩托羅拉68000中央處理器無法單獨負擔Mega-CD的圖形運算工作,因此決定在配件本體中也加入一顆摩托羅拉68000處理器。此外不斷有訊息指稱,日本電氣預定為SUPER CD-ROM2推出記憶體擴充包,使其記憶體總容量增加至4Mbit(0.5MB);世嘉如臨大敵,急忙指示開發小組將Mega-CD之記憶體容量自原先的1Mbit擴充至6Mbit(0.75MB),以與SUPER CD-ROM2抗衡。此項更動成為Mega-CD開發過程中最艱鉅的開發任務之一,因為這代表開發小組必須利用僅有的兩顆時脈不高的中央處理器(主機本身及配件中各一顆)搭配前所未有的高容量記憶體協調運作。在諸多硬體上的更動之後,開發過程末期Mega-CD之硬體成本已達到49300日圓,是原本估計值的2.5倍之多。世嘉在進行Mega-CD硬體架構研發的同時,也與日本勝利及合作設計Mega-CD的專用CD+G光碟機。  在Mega-CD的開發過程中,日本世嘉一直沒有知會美國世嘉任何關於Mega-CD的資訊。當美國世嘉得知Mega-CD正在研發的訊息時,已是主機即將完成研發的1991年了。據時任美國世嘉執行製作人邁克爾·萊瑟姆(Michael Latham)表示:「當你為一家國際化企業工作時,總會有一些需要協調的事情不如人意。他們(日本世嘉)拒絕提供我們(美國世嘉)任何可以運作的SEGA CD(Mega-CD)機體,只給我們無法使用的模型;因為他們擔心如果給了我們可運作的版本,我們不但會試圖更改主機設計,還可能將主機外流給媒體及大眾。這讓我們感覺不受信任,著實令人沮喪。」雖然日本世嘉拒絕提供可以運作的原型主機,不過萊瑟姆及美國世嘉授權管理部門副總裁豐田忍仍使用了自各處收集的瑣碎零件,共同組裝了一片勉強堪用的Mega-CD主機板,並裝入日本世嘉提供的主機模型以供測試;更讓美國世嘉人員頭痛的是主機的硬體規格。「Mega-CD竟然不使用正統的CD-ROM光碟機,而是使用廉價、消費級的影音用光碟機改裝湊數。」美國世嘉資深製作人斯卡特·貝利斯(Scot Bayless)表示,「我們的品質維護小組因而面臨了嚴重的問題。能讓我說出『嚴重』這個字,代表事情已經到了『真的非常嚴重,嚴重到噴火』的程度了。我們全天候的工作,努力找出主機到底存在那些問題。」貝利斯並補充說明,他們發現由於Mega-CD配備的光碟機讀取速度不如預期,使遊戲載入耗費的時間增加。  1991年6月1日,世嘉於東京國際玩具展上首次公開Mega-CD相關資訊。

  1991年12月12日,Mega-CD於日本首發,售價為49800日圓。

  Mega-CD通過世嘉Mega Drive主機上的擴充套件插槽與之相連,且需要向Mega-CD提供獨立電源供應。Mega-CD除了可以執行自己的CD-ROM格式的遊戲庫之外,也可以播放普通CD光碟和卡拉OK CD+G光碟,此外還能與32X一起使用,同時利用兩個附屬裝置執行32位遊戲。Mega-CD的第二種機型(也被稱為Mega-CD 2)包括一個鋼製接合板(需要將其旋緊於Mega Drive主機的底部)和一個擴充套件墊片。  Mega-CD的主CPU是16位摩托羅拉68000(時脈頻率12.5MHz),比Mega Drive快5MHz。  Mega-CD包含1Mbit的引導ROM,此ROM被分配給CD遊戲BIOS、CD播放器軟體以及CD+G光碟的相容特性。此外,Mega-CD還擁有6Mbit的RAM(用於程式、影象和聲音資料)、512Kbit的PCM波形記憶體、128Kbit的CD-ROM資料緩衝記憶體以及64Kbit的備份記憶體。使用者也可以另行購買1Mbit的備份RAM卡帶。  Mega-CD的音效由理光RF5C164晶片提供,內建兩個RCA端子,能夠讓Mega-CD輸出區別於Mega Drive的立體聲。如果要把Mega Drive的立體聲聲效與Mega-CD的立體聲聲效結合,需要在Mega Drive主機的耳機插孔和Mega-CD背面的輸入插孔之間連線電纜,Mega Drive的次種機型無需電纜即可結合。  Mega-CD雖然擁有更快的處理器,但其主要目的是擴充套件遊戲大小。當時Mega DriveROM卡帶包含8至16Mbit的資料,而一張光碟可以容納多達640MB的資料,是ROM卡帶容量的320倍。CD的龐大容量能夠讓Mega-CD執行包含全動態影像(FMV)的遊戲。

  在Mega-CD上有超過200款遊戲。

  在平臺將要發行之時,《電子遊戲月刊》授予Mega-CD1992年度最佳新款外圍裝置。
是日本電子遊戲發行商世嘉於1991年12月在日本、1992年10月在北美、1993年4月在歐洲發行的家用遊戲機硬體,是世嘉於1988年發售的16位元家用遊戲機Mega Drive/SEGA Genesis的外接配件之一。