mips处理器设计 MIPS处理器的发展

一、mips的运算公式是什么

mips运算公式为：MIPS=指令数/(执行时间* 10^6)=指令数/(指令数* CPI/时钟频率* 10^6)=时钟频率/(CPI* 10^6)。具体如下：

假设cpu的时钟频率是AHZ，每B个时钟周期组成一个机器周期，执行一条指令平均需要C个机器周期 MIPS=A/(B*C)。

mips可以衡量计算机速度的指标。mips定了性能和执行时间成反比，越快的计算机具有越高的MIPS值。用MIPS衡量计算机速度很合理，对于不同的cpu，它的最高工作频率不同，数据吞吐率也不同，所以不可一概而论。

扩展资料：

MIPS最早在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。

这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。

和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。

参考资料来源：百度百科-MIPS

参考资料来源：百度百科-MIPS架构

二、mips架构的cpu有哪些

mips架构的cpu有四种：IA－32、IA－64、x86－32、x86－64。

CPU(包括嵌入式CPU),开发软件，编译软件，统统拿来，我们只要进行主板设计和软件应用就好了。高端点的就是拿来人家的CPU核做个芯片，或者写写操作系统的驱动了。

由于主频跟CPU性能没有直接联系。OPTERON 6176SE是AMD高端服务器处理器，具有12个物理核心但是主频只有2.3GHZ，针对主频做对比，他的主频还不如AMD的X2 215（主频2.7GHZ）。但是实际性能前者后者根本没有可比性。

应用范围：

MIPS32®和 MIPS64®指令集架构，可以无缝兼容，便于客户从旧代到新代的移植，同时能够保护现有软件的投资。

特定应用扩展（Application Specific Extension，ASE），可提升特定类型应用的性能，其包括：业界标准MIPS32®和 MIPS64®架构的MIPS® DSP ASE信号处理扩展，能够提升客户SoC的媒体性能。

SmartMIPS® ASE，可在智能卡及其它安全数据应用中实现前所未有的安全性。

MIPS16e™代码压缩 ASE，能减少多达40%的存储器使用量。

MIPS-3D® ASE，可在数字娱乐和多媒体产品中实现高性能三维图像处理的一种具成本效益的解决方案。

三、MIPS处理器的简介

MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS技术公司。

MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。

四、MIPS处理器的发展

随后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来NIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。

在MIPS芯片的发展过程中，SGI公司在1992年收购了MIPS计算机公司，1998年，MIPS公司又脱离了SGI，成为MIPS技术公司; MIPS32 4KcTM处理器是采用MIPS技术特定为片上系统(System-On-a-Chip)而设计的高性能、低电压 32位MIPS RISC内核。采用MIPS32TM体系结构，并且具有R4000存储器管理单元(MMU)以及扩展的优先级模式，使得这个处理器与目前嵌入式领域广泛应用的R3000和R4000系列(32位)微处理器完全兼容。新的 64位 MIPS处理器是RM9000x2，从“x2”这个标记判断，它包含了不是一个而是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 HyperTransport I/O链接。

处理器、内存和 I/O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。

64位处理器MIPS 64 20Kc的浮点能力强，可以组成不同的系统，从一个处理器的Octane工作站到64个处理器的Origin 2000服务器;这种CPU更适合图形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已经在SGI的服务器中得到应用，目前其主频最大可达400MHz。

MIPS处理器是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，可以从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86芯片的竞争，MIPS有可能是起初RISC CPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。

MIPS的系统结构及设计理念比较先进，其指令系统经过通用处理器指令体系MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV到MIPS V，嵌入式指令体系MIPS16、MIPS32到MIPS64的发展已经十分成熟。在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。

中国龙芯2和前代产品采用的都是64位MIPS指令架构，它与大家平常所知道的X86指令架构互不兼容，MIPS指令架构由MIPS公司所创，属于RISC体系。过去，MIPS架构的产品多见于工作站领域，索尼PS2游戏机所用的“Emotion Engine”也采用MIPS指令，这些MIPS处理器的性能都非常强劲，而龙芯2也属于这个阵营，在软件方面与上述产品完全兼容。

注：（中国龙芯已与MIPS合作）

由于服务器RISC处理器市场的激烈竞争结果导致HP公司放弃它的PA-RISC和“私生子”Alpha两种类型服务器处理器，而“Alpha技术”则被Intel和AMD吸收应用到他们自身的处理器中； MIPS处理器应用范围则较广，对于作为服务器RISC处理器来说，主要是应用于专门的图形工作站/服务器上；相对来说，应用面较专业，因而竞争较少。就目前的服务器RISC处理器来说，主要是IBM的POWER和SUN的UltraSPARC两大处理器之间的竞争；相对而言，IBM在这场RISC处理器竞争中是个大赢家。

UltraSPARC处理器是Sun的命脉，以UltraSPARC为基础的Unix服务器曾为Sun带进大量营收，不过，经过.com泡沫化的冲击，加上Unix服务器市场渐趋平稳，在营收下滑之际，UltraSPARC庞大的研发费用转为Sun沉重的负担。

面对自己的良机顿挫，Sun近来连续宣布UltraSPARC新策略，大幅改变UltraSPARC产品计划（roadmap），以改变目前的不利局势。例如取消了UltraSparc V与Gemini处理器，而将资源重点转向代号为Niagara与Rock的高吞吐量计算处理器。并且Sun和富士通计划在2006年之前将它们基于Sparc处理器的服务器产品合并在一起，共同来对付他们的竞争对手IBM；到底鹿死谁手，人们正拭目以待

中科院计算机研究所创办的龙芯公司计划收购美国芯片设计公司MIPS 20%的股份，《每日经济新闻》上周报道，北京政府要求龙芯购买MIPS公司20%的股权，并派驻一名代表入驻该公司董事会，成为其董事。2009年6月，龙芯曾经从MIPS公司获得MIPS 32与64架构处理器授权，主要原因是龙芯的处理器架构与MIPS的架构过于相似（95%），龙芯产品涉嫌侵权。MIPS的市值估计在1亿美元左右，对于拥有充沛现金的中国政府来说购买20%股份是轻而易举之事。龙芯背后与MIPS相关的知识产权是中国唯一没有发明和创造的部分，对于把自主创新的芯片作为半导体行业进步标志，并提升到民族自豪感高度的中国政府而言，这是一个痛处。因此购买一部分MIPS股份，中科院计算机所朝着解决这一问题前进了一小步。