MIPS架构

✍ dations ◷ 2025-10-14 11:22:13 #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

  • 目的论目的论(英语:Teleology)属于哲学的范畴,致力于探讨事物产生的目的、本源和其归宿。传统上目的论与哲学自然论(或偶然论)是对立的。例如,自然论者会认为人有眼睛所以人有视力,即所谓
  • 恩斯特·阿贝恩斯特·卡尔·阿贝(德语:Ernst Karl Abbe,1840年1月23日-1905年1月14日),德国物理学家、光学家、企业家。1840年出生于德国埃森纳赫。由于有他父亲的雇主的支持,恩斯特·阿贝能够
  • 图图戴斯蒙·图图(英语:Desmond Mpilo Tutu,又译涂德民,1931年10月7日-),南非开普敦的圣公会前任大主教,也是南非圣公会首位非裔大主教,被称为人权运动者的神学家。他亦是1984年诺贝尔和
  • 石松类石松纲 Lycopodiopsida 水韭纲 Isoetopsida 工蕨纲 Zosterophyllopsida†石松门是植物界维管植物中的一门,是现存最古老的维管植物,并包含一些最原始的现存物种,出现于约四亿一
  • 比色法色度学(Colorimetry),又名比色法,是量化和物理上描述人们颜色知觉的科学和技术。 色度学同光谱学(spectrophotometry)相近,但是色度学更关心的是于人们颜色知觉物理相关的光谱。最
  • 紫菜包饭紫菜卷(韩语:김밥)是一种流行的朝鲜食品,是将蒸熟的白米饭和各种其他材料卷进紫菜中,再切成一块块供应。紫菜包饭通常在野餐或户外活动时吃,或作为简便的午餐,佐以萝卜干或泡菜。朝
  • 刘立方刘立方(1946年12月11日-),出身台湾的美籍华裔海洋学家,研究海啸、计算流体力学的专家,以发展COMCOT模式(Cornell Multi-grid Coupled Tsunami model)及COBRAS模式(COnstraint-Base
  • 信贷金融信用(英语:credit),即提供贷款和产生债务。在许多场合,金融信用也可以指借债方偿还债务的信誉和能力。信用意指一个人能够先取得金钱或是商品,日后再行付款的限度。信用产生的
  • 阿波罗登月舱阿波罗登月舱(Apollo Lunar Module)是阿波罗宇宙飞船登月直接登月的部分,由美国的阿波罗计划为达到登月并成功返回而建。登月舱又被其制造商称作“LM”(月面模组),也叫做“LEM”(登
  • 穆罕默德·阿布都穆罕默德·阿布都(阿拉伯语:محمد عبده‎,英语:Muḥammad 'Abduh,Mohammed Abduh,c.1849年-1911年7月11日),生于埃及尼罗河三角洲,伊斯兰法学家、学者与自由派改革者,他是伊斯兰