處理器系列之最全面的MIPS知識

當(dāng)今處理器一共有三個(gè)最強(qiáng)大的架構(gòu)，其中之一是以intel和AMD為代表的x86架構(gòu)，另外一個(gè)是手機(jī)，平板處理器所使用的ARM架構(gòu)，最后一個(gè)便是我國龍芯處理器所選擇的MIPS架構(gòu)。這三大處理器架構(gòu)中，x86和ARM是商業(yè)化進(jìn)程最為優(yōu)秀的兩大架構(gòu)。也正是因?yàn)檫@兩大架構(gòu)的商業(yè)化進(jìn)程太為出色，所以我國的龍芯處理器才被很多人批判為最嚴(yán)重的選擇性失誤。

但是從處理器的設(shè)計(jì)和能耗比來說，如果要說最經(jīng)典的RISC處理器，那么非MIPS莫屬，就連它的競爭對手，也不得不承認(rèn)它的優(yōu)雅，它被作為處理器教科書的典范，很多其他的處理器，都能看到它的身影。

為什么史上最強(qiáng)IC公司Intel和最早的RISC公司收到ARM的步步蠶食？我們今天來了解一下，歡迎大家在“評論”發(fā)表自己觀點(diǎn)。

隨著ARM在智能手機(jī)市場獨(dú)占鰲頭，如同兩把尖刀刺入intel和MIPS的腹地。

眾所周知，基于MIPS的MCU的應(yīng)用廣泛多元，包括工業(yè)、辦公自動化、汽車、消費(fèi)電子系統(tǒng)和先進(jìn)技術(shù)，如無線通信等。此外，我們看到目前可穿戴和超便攜市場的需求不斷增長，瞄準(zhǔn)這一領(lǐng)域的公司迫切希望硅IP供應(yīng)商如Imagination等提供高效的解決方案，以便可以輕易集成進(jìn)那些全功能產(chǎn)品中。

MIPS的前世今生

MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是“無內(nèi)部互鎖流水級的微處理

器”（Microprocessor without interlocked piped stages），其機(jī)制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問題。它最早是在80年代初期由斯坦福（Stanford）大學(xué)Hennessy教授領(lǐng) 導(dǎo)的研究小組研制出來的。MIPS公司的R系列就是在此基礎(chǔ)上開發(fā)的RISC工業(yè)產(chǎn)品的微處理器。這些系列產(chǎn)品為很多計(jì)算機(jī)公司采用構(gòu)成各種工作站和計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)。

MIPS技術(shù)公司是美國著名的芯片設(shè)計(jì)公司，它采用精簡指令系統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)(RISC)來設(shè)計(jì)芯片。和英特爾采用的復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)(CISC)相比， RISC具有設(shè)計(jì)更簡單、設(shè)計(jì)周期更短等優(yōu)點(diǎn)，并可以應(yīng)用更多先進(jìn)的技術(shù)，開發(fā)更快的下一代處理器。MIPS是出現(xiàn)最早的商業(yè)RISC架構(gòu)芯片之一，新的 架構(gòu)集成了所有原來MIPS指令集，并增加了許多更強(qiáng)大的功能。

1986年推出R2000處理器，1988年推出R3000處理器，1991年推出第一款64位商用微處理器R4000。之后，又陸續(xù)推出R8000（于 1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型號。1999年，MIPS公司發(fā)布MIPS 32和MIPS 64架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。2000年，MIPS公司發(fā)布了針對MIPS 32 4Kc的新版本以及未來64位MIPS 64 20Kc處理器內(nèi)核。

在MIPS芯片的發(fā)展過程中，SGI公司在1992年收購了MIPS計(jì)算機(jī)公司，1998年，MIPS公司又脫離了SGI，成為MIPS技術(shù)公司； MIPS32 4KcTM 處理器是采用MIPS技術(shù)特定為片上系統(tǒng)(System-On-a-Chip)而設(shè)計(jì)的高性能、低電壓 32位MIPS RISC 內(nèi)核。采用MIPS32TM體系結(jié)構(gòu)，并且具有R4000存儲器管理單元（MMU）以及擴(kuò)展的優(yōu)先級模式，使得這個(gè)處理器與目前嵌入式領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的 R3000和R4000系列（32位）微處理器完全兼容.

新的 64 位 MIPS 處理器是RM9000x2，從“x2”這個(gè)標(biāo)記判斷，它包含了不是一個(gè)而是兩個(gè)均具有集成二級高速緩存的64位處理器。RM9000x2 主要針對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施市場，具有集成的 DDR 內(nèi)存控制器和超高速的 HyperTransport I/O 鏈接。處理器、內(nèi)存和 I/O均通過分組交叉連接起來的，可實(shí)現(xiàn)高性能、全面高速緩存的統(tǒng)一芯片系統(tǒng)。除通過并行處理提高系統(tǒng)性能外，RM9000x2 還通過將超標(biāo)量與超流水線技術(shù)相結(jié)合來提高單個(gè)處理器的性能。

64位處理器MIPS 64 20Kc的浮點(diǎn)能力強(qiáng)，可以組成不同的系統(tǒng)，從一個(gè)處理器的Octane工作站到64個(gè)處理器的Origin 2000服務(wù)器；這種CPU更適合圖形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已經(jīng)在SGI的服務(wù)器中得到應(yīng)用，目前其主頻最大可達(dá)400MHz。

MIPS處理器是八十年代中期RISC CPU設(shè)計(jì)的一大熱點(diǎn)。MIPS是賣的最好的RISC CPU，可以從任何地方，如Sony， Nintendo的游戲機(jī)，Cisco的路由器和SGI超級計(jì)算機(jī)，看見MIPS產(chǎn)品在銷售。目前隨著RISC體系結(jié)構(gòu)遭到x86芯片的競爭，MIPS有 可能是起初RISC CPU設(shè)計(jì)中唯一的一個(gè)在本世紀(jì)盈利的。和英特爾相比，MIPS的授權(quán)費(fèi)用比較低，也就為除英特爾外的大多數(shù)芯片廠商所采用。