MIPS架构

✍ dations ◷ 2025-06-29 20:20:13 #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

  • 婴儿哭闹婴儿哭闹(Baby colic)也称为婴儿肠绞痛,定义为婴儿每天哭超过三小时,每周超过三天,持续三周以上,但其他方面都正常的情形,一般会发生在晚上。婴儿哭闹一般不会造成长期的问题,不过会
  • 犬部,为汉字索引中的部首之一,康熙字典214个部首中的第九十四个(四划的则为第三十四个)。就繁体和简体中文中,犬部归于四划部首。犬部通常是从下、左、右方均可为部字。当左为部
  • 乌得勒支和约《乌得勒支和约》是1713年4月至5月由欧洲多国于荷兰乌得勒支签署的和约,旨在结束西班牙王位继承战争。该和约不是单一的文件,而是一系列和平条约的总称。1700年卡洛斯二世去世
  • 多溴联苯聚溴联苯(PBB)也称为多溴联苯,是联苯的多卤素衍生物的总称。其结构类似多氯联苯。聚溴联苯属于溴化阻燃剂,由于其阻燃特性,广泛用在电子器材的塑胶中。但因为其潜在的免疫毒性、
  • 邻苯二甲酸二环己酯邻苯二甲酸二环己酯(英语:Dicyclohexyl phthalate,DCHP)是一种邻苯二甲酸酯,由一个邻苯二甲酸和两个环己醇酯化形成,化学式为 C20H26O4,常作为塑化剂使用。
  • 北仑河北仑河(越南语:Sông Ka Long)是中国和越南边境东段上的一条界河,上游称江口河(又名八庄河),发源于中国广西壮族自治区防城港市防城区西部峒中镇以北与宁明县交界处的十万大山捕龙
  • 格兰德河格兰德河国家森林(英语:Rio Grande National Forest)是一个7,530km²的美国国家森林,位于科罗拉多州西南部。格兰德河起源于此森林。
  • 蜕皮动物总门蜕皮动物总门(拉丁语:Ecdysozoa)是一大类原口动物,包括节肢动物门、线虫动物门和几个小门。最初由Auinaldo等人于1997年定义,主要根据是18S 核糖体RNA树。而这个分类同时也被一系
  • 提取引发遗忘提取引发遗忘(英语:retrieval-induced forgetting或RIF)是一种因回想而遗忘其他记忆讯息的现象。这个现象最早在1994年获得演示,尽管RIF的概念已在提取抑制理论的背景下被讨论过
  • 阿克兰省阿克兰省(Aklan Province)位于菲律宾米沙鄢群岛中部的班乃岛,是西米沙鄢区的一个省,成立于1956年,人口约45万(2000年),首府卡利博。