MIPS体系结构详解:RISC处理器的高效实现
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更新于2024-07-25
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"深入浅出MIPS"
MIPS(Microcomputer without Interlocked Pipeline Stages)是一种高效的 RISC 体系结构,英国科学家 Dominic Sweetman 称其为“高效的 RISC 体系结构中最优雅的一种体系结构”。MIPS 的处理单元是一个五级流水线:Instruction Fetch, Register & Decoder, ALU, Memory 以及 Write back。
MIPS 的特点:
1. 双关语:MIPS 既是 Microcomputer without Interlocked Pipeline Stages 的缩写,同时又是 Millions of Instructions Per Second 的缩写。
2. 五级流水线:MIPS 的处理单元是一个五级流水线,包括 Instruction Fetch, Register & Decoder, ALU, Memory 以及 Write back。
3. 32 位系统设计:MIPS 一开始是为 32 位系统设计的,后续的 64 位扩展也依然对 32 位的工作模式向下兼容着。
4. 固定指令长度:MIPS 的每条指令长度是固定的 32bit。
5. 32 个通用寄存器:MIPS 有 32 个通用寄存器,编程者可以使用其中除 $0 外的所有寄存器暂存数据。
6. $0 寄存器:$0 寄存器,在硬件上被设计为永远读出 0,可以用于实现一些技巧性的编程,譬如实现 NOP 操作。
7. Load/Store 寻址:MIPS 没有 CISC 那样复杂多变的寻址方式,统一为 Load/Store 寻址。
8. 协处理器:MIPS 支持最多 4 个协处理器,CP0 为 CPU 的控制协处理器,CP1 为浮点处理器,CP2 和 CP3 保留,各生产厂商往往用来实现一些自己的特色功能。
MIPS 的优点:
1. 高效的 RISC 体系结构:MIPS 是一种高效的 RISC 体系结构,具有高性能和低功耗的特点。
2. 优秀的编程模型:MIPS 的编程模型非常优秀,具有高效的指令执行和低延迟的特点。
3. 广泛的应用:MIPS 广泛应用于各种领域,如嵌入式系统、移动设备、服务器等。
MIPS 的应用:
1. 嵌入式系统:MIPS 广泛应用于嵌入式系统,例如路由器、交换机、防火墙等。
2. 移动设备:MIPS 应用于移动设备,例如智能手机、平板电脑等。
3. 服务器:MIPS 应用于服务器,例如数据中心、云计算等。
MIPS 是一种高效的 RISC 体系结构,具有高性能和低功耗的特点,广泛应用于各种领域。
2018-03-17 上传
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myxmu
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