MIPS架构

✍ dations ◷ 2025-08-29 10:38:28 #电脑架构,指令集架构,MIPS架构

MIPS架构(英语:MIPS architecture,为Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages的缩写,亦为Millions of Instructions Per Second的头字语),是一种采取精简指令集(RISC)的处理器架构,1981年出现,由MIPS科技公司开发并授权,广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐设备与商业设备上。最早的MIPS架构是32位,最新的版本已经变成64位。

在1981年,斯坦福大学教授约翰·轩尼诗领导他的团队,实现出第一个MIPS架构的处理器。他们原始的概令是透过指令管线化来增加CPU运算的速度。

1984年,约翰·轩尼诗教授离开斯坦福大学,创立MIPS科技公司。于1985年,设计出R2000芯片,1988年,将其改进为R3000芯片。

为了减少各种指令后流水线的阻塞,MIPS I引入了延迟槽机制,在分支与加载指令后都有一条指令的延迟槽。分支指令延迟槽中的内容会先于分支指令被提交。而加载指令的延迟槽中则不允许使用刚刚加载的数据。一般情况下延迟槽的安排会由汇编器完成,但在一些情况下程序员仍然需要关注他的存在。对于实在无法安排指令的延迟槽可以直接填入"NOP"。

MIPS包括32个寄存器和2^30个存储器字,详见下表:

在MIPS架构中,指令被分为三种类型:R型、I型和J型。三种类型的指令的最高6位均为6位的opcode码。从25位往下,

三种类型的指令图示如下:

MIPS I 具有访存8-bit字节,16-bit半字,32-bit字的能力, 并且只支持“基地址+偏移”一种寻址模式。 由于MIPS I是一种32位架构,少于32-bit的加载指令在目标寄存器中都会对高位进行符号扩展或全零扩展到32-bit。带有 "无符号" 后缀的指令会被进行全零扩展,其他的指令会进行符号扩展。 加载指令会从一个通用寄存器中获取基地址 (rs) 并将从操作地址读取的结果写入一个通用寄存器 (rt). 存储指令则会从一个通用寄存器获取基地址(rs),将另一个通用寄存器(rt)中的内容写入相应操作地址。所有的访存指令都会将基地址加上指令中的有符号16-bit立即数immediate偏移以获得最终操作地址。 MIPS I要求所有的访存指令与操作单位对齐,也就是目标地址必须是所访问数据字节数的整数倍。为了支持高效的非对其访存,MIPS提供了带左/右后缀的访存指令。所有的加载指令后面带有一个延迟槽,延迟槽内的指令不得使用刚刚加载的指令。

相关

  • 词典学辞书学(英语:lexicography)是编纂辞典的工艺和技巧的学问,是语言学的分支学科。辞书学的研究对象主要是语文辞典。有人认为,辞书学的研究对象应包括百科全书、专科辞典及年表等。
  • 贺卡问候卡是人们在遇到特定的日期或事件的时候互相表示问候的一种卡片,用于喜庆的又称贺卡。人们通常赠送贺卡的日子包括生日、圣诞、元旦、新春、母亲节、父亲节、情人节等日子
  • ʔ声门塞音(注音:ㄕㄥ ㄇㄣˊㄙㄜˋㄧㄣ;英文:Glottal stop)为声门闭塞形成的辅音,亦称“清喉塞音”。它在国际音标中的符号是⟨ʔ⟩,在X-SAMPA中的符号是 ?。声门塞音的特征有:声门
  • 人口地理学人口地理学是研究人口分布状况及其规律性的学科。主要内容涉及人口迁移流动、城市化等方面,在实际研究中综合了人口学和地理学两大学科特点,是人文地理学的重要分支学科。
  • 竹荚鱼日本竹䇲鱼,又称真鲹或池鱼,台湾俗名为巴拢、瓜仔鱼、竹荚鱼,为辐鳍鱼纲鲈形目鲈亚目鲹科的其中一个种,被IUCN列为近危保育类动物。本鱼分布于西北太平洋区,包括中国东海、黄海、
  • 裸子植物门被子植物 Angiosperm裸子植物(学名:Gymnospermae)是指种子植物中,胚珠在一开放的孢子叶上边缘或叶面的植物,孢子叶通常会排列成圆椎的形状。裸子植物共有5个门约14科88属超过一千
  • 第一届中研院院士中央研究院第一届院士于民国三十七年(1948年)由中华民国中央研究院选举产生。该届也是迄今唯一在中国大陆选出的院士。
  • 杜英宗杜英宗(1947年6月9日-),台湾会计师、企业家、银行家,彰化县员林人,拥有中华民国与美国双重国籍,政治大学企业管理学硕士,拥有台、美的会计师执照,曾任高盛证券台湾分公司负责人、和润
  • 新蔡县新蔡县,是中国河南省驻马店市下辖的一个县,是河南省直管县之一,亦是河南的国家级贫困县之首,位于河南省东南部;洪河、汝河在境内汇合,与安徽省接壤。目前下辖:月亮湾街道,古吕街道、
  • 昆津病毒昆津病毒(英语:Kunjin virus,缩写作 KUNV)是一种人畜共患病毒,归为黄病毒科黄病毒属(英语:Flavivirus),是一种西尼罗河病毒亚型,只分布在大洋洲。昆津病毒最早是在1960年从澳大利亚环