MIPS,MIPS是什么意思

MIPS,MIPS是什么意思

MIPS的名字为“Micro computer without interlocked pipeline stages”(“ 无互锁流水线微处理器”)的缩写。另外一个通常的非正式的说法是"Millions of instructions per second”即百万条指令每秒。现在己经成为其指令集以及基于该指令集的体系结构的代名词。MIPS是最早的，最成功的RISC处理器之一，起源于Stanford Univ.的电机系。最早作为美国大学计划的一个项目，由一群芯片设计、编译器优化和体系结构人员组成并获得了很大的成功。创始人John L. Hennessy于1984年在硅谷创立了MIPS INC.公司，将MIPS正式用于商业领域。

1985年作为第一代商业产品的R2000问世，通过增加内存管理硬件单元(MMU)使得性能有所增强。1987年又在R2000的基础上增加了浮点协处理器(FPA)，引入了浮点运算指令。1988-1989年，MIPS利用较小的硬件改进实现了性能的大幅提高，使得R3000得到了编程人员的一致赞同。从R2000到R3000都是32位CPU，他们的共同特点是片上集成了cache控制器，并使用外部静态RAM作为高速缓存。

因为 MIPS采用CMOS工艺，为了解决外部cache对CPU性能的限制，MIPS第二代产品R6000采用在外部cache接口使用ECL工艺以提高访问cache的速度。但是该计划尚未完成就被放弃，取而代之的是采用片上cache的R4000系列。此外，R4000完全采用64位指令集并支持共享内存的多处理器操作系统。其最快工作频率达到了1OOMHz。但是MIPS认为cache的存取速度远跟不上处理器的速度，因此在该CPU中定义了较长的流水线采用两个时钟访问cache影响了处理器性能，使得MIPS失去了很大市场。MIPS的最大用户，使用MIPS处理器的工作站制造商SGI也因此濒临倒闭。1994年底问世的R4400使得MIPS重整旗鼓，并使得SGI也重新站到了高性能RISC的领先地位。与此同时，早期参加MIPS设计的队伍(现为QED，为IDT设计处理器)重新使用传统的五级流水线设计出了R4600，以较高的性能和合理的价格作为较高性价比的嵌入式处理器赢得了路由器和SGI桌面系统的市场。QED开发了R4600后，而另一个MIPS架构的授权方--NEC则正在开发其自己的64位MIPS处理器--VR4300。NEC的处理器为Nintendo-64及惠普的高性能激光打印机系列提供了强劲的动力。

95年以后，MIPS推出了更新的R10000，他打破了传统的MIPS简单流水线设计，采用乱序执行技术(Pentium II和HP的PA-8x00系列均采用此技术)。紧随R4600/VR4300系列之后，QED运用SGI提供的基金，为NEC和IDT开发了R5000。R5000不仅向R4600增加了工作站类型的浮点，而且再次将高速缓存大小加倍。该款处理器为网络与打印市场中的第二代设计奠定了坚实的基础。

随着0.25微米工艺的兴起，高速缓存大小的提高对CPI改进显示出衰减，流水线停止长度(stall length)影响着衰减发生的位置。这是由于DRAM的速度低于处理器的速度，因此工程师们开始构建位于处理器外部的二级高速缓存，这样可暂时减轻处理器与DRAM之间的速度差异。可更经济地构建具有16 K Byte的主指令与数据高速缓存，以及256 K Byte的二级高速缓存的处理器。这成为首款带有集成二级高速缓存的商用市场微处理器QED RM7000的技术规范。除了集成的二级高速缓存外，RM7000还包括另一个增强性能:称为超标量的晶体管使用技术，实施简单的双路超标量流水线以几乎相同比例的附加硬件与复杂性提供25%到30%的性能增强。64位RM7000是首款采用0.25微米以及目前的0.18 微米和0.13 微米技术构建的产品，其己经在网络和打印机市场上获得了巨大的成功，并且有望在不久的将来进军消费市场。PMC-Sierra于2000年收购7 QED。最新的64位MIPS处理器--RM9000x2秉承了PMC的品牌，它包含了两个均具有集成二级高速缓存的64位处理器。RM9000x2主要针对网络基础设施市场，具有集成的DDR内存控制器和超高速的Hyper Transport I/O链接。处理器、内存和I/0均通过分组交叉连接起来的，可实现高性能、全面高速缓存的统一芯片系统。除通过并行处理提高系统性能外，RM9000x2还通过将超标量与超流水线技术相结合来提高单个处理器的性能。通过采用超流水线技术，RM9000x2核心能够使用0.13 微米技术以1 GHz的频率运行。x2的64位处理器内核将在PMC内广泛用于需要高性能处理的解决方案。例如，对RM7000系列独立处理器以及网络、打印机和消费类ASSP与CSSP进行扩展。目前，PMC正在大批量提供64位MIPS架构处理器，随着摩尔定律的快速向前发展，性价比将越来越具吸引力。通过MIPS Technologies, PMC-Sierra及其他MIPS授权方(像Broadcom, NEC、东芝等)建立的协作关系。MIPS架构将以其强大的生命力不断发展，向各个领域应用提供从低端到高端，从专用ASIC到32/64位的嵌入式内核。

MIPS 架构
20 多年前，MIPS 架构由美国斯坦福大学开发而成，是一种一流的、优化的、高度可升级的 RICS 架构。该技术的基本特点是包括大量的寄存器、指令数和字符、可视的流水线延迟间隙――这些使 MIPS 架构可以在每平方毫米提供最高的性能和当今 SoC 设计中最低的能耗。MIPS 架构产品包括可以无缝兼容的MIPS32 和 MIPS64 架构，以及可以大大提高特定类型应用性能的特定应用扩展（ASE）。