MIPS架構處理器

自從一九八五年以來，各種因為 MIPS 架構的中央處理器、SoCs 已經予人設計出來而且廣泛使用。

MIPS 微處理器

一九八五年，第一啦 MIPS 微處理器R 兩千發布。伊佇某一種獨立的片上單元中增加真濟周期乘法佮除法指令。新的指令予人添加入去以將結果對該單元檢索回暫存器文件；遮的檢索結果的指令是互鎖的。

R 兩千會當大端序抑是小端序引導進入系統。伊具有三十一个三十二位通用暫存器，但是無條件代碼暫存器（條件代碼暫存器是 AMD 二交九千和 Alpha 處理器所共有的功能，設計人員認為講這是藏佇的關係）。 佮其他的暫存器無仝，程序計數器是袂當予直接訪問的。

R 兩千猶閣支持達到四个協處理器，其中一个內置佇主 CPU 中，閣處理異常，陷阱佮內存管理，若其他三个則留作其他的用途。其他三个協處理器的其中之一可選為R 二千空一十FPU，該模塊具有三十二个三十二个暫存器，會當用做十六个六十四个暫存器以實現雙精度計算。

R 三千佇一九八八年繼承矣 R 兩千，伊增加三十二 KB 的一級指令佮數據高速緩存（尾仔誠緊增加到六十四 KB）， 並且以高速緩存一致性協議的形式支持共享內存濟處理。就算講 R 三千的濟處理器支持存在欠陷，猶毋過已經成功用佇真濟台成功較濟處理器計算機案例內底。R 三千內置 MMU，這是該時代 CPU 的常見功能。佮 R 兩千仝款，R 三千通佮 R 三千空一十 FPU 配對。R 三千箍是市場上第一个成功的 MIPS 微處理器案例，終其尾生產超過一百萬粒處理器。R 三千 A 是速度上緊的 R 三千版本，運行速度懸到四十 MHz，會當提供三十二个 VUP（VAX 性能單位）的性能。兼容 MIPSR 三千 A的R 三千空五十一以三十三鋪八六八八 MHz 運行，就算講伊無 FPU 抑是 MMU，但是咧 Sony PlayStation 使用的處理器。第三方設計當中由 Performance Semiconductor 設計的 R 三千四百佮由 IDT 設計的 R 三千五百，𪜶攏共集倚來 R 三千空一十 FPU 的 R 三千 A。東芝的R 三千九百實際上是用於運行 Windows CE 早期手提式 PC 的第一个 SoC。用佇太空應用的抗輻相晶片 Mongoose-V 是會集做伙 R 三千空一十 FPU 的 R 三千。

一九九一年發佈的R 四千系列將 MIPS 擴展到完整的六十四位體系結構，將 FPU 集成到主晶片上以創建單晶片微處理器，並且咧集合起來的時陣實現一百 MHz 的高時鐘頻率。猶毋過，為著達到該時鐘頻率，指令和數據高速緩存各減少到八 KB，而且需要三點鐘周期來進行訪問。高工作頻率是通過深流水線技術（彼陣講超級流水線）實現的。改進的R 四千四百佇一九九三年問世。伊具閣較大的十六 KB 主緩存，基本上無錯誤的六十四个操作的支持佮對閣較大的 L 第二緩存的支持。

MIPS 科技公司，原來是 SGI 的一个部門 MTI，設計低成本的 R 四千兩百，這是閣較俗的 R 四千三百 i 的基礎。Nintendo 六十四遊戲機使用了該微處理器的衍生產品 NECVR 四千三百。

Quantum Effect Devices（QED）是由 MIPS 前員工創立的另外一間公司，設計矣R 四千六百'Orion，R 四千七百'Orion，R 四千六百五十和R 五千。佇咧R 四千推懸時鐘的頻率並犧牲細膩容量的狀況之下，QED 設計強調大型緩存設計，會當佇兩點鐘周期內就會當對其進行訪問，而且有效利用矣矽片面積。R 四千六百和R 四千七百用佇咧 SGI Indy 工作站的低成本版本以及第一批基於 MIPS 架構微處理器的 Cisco 路是由器，比如講三十六 x 零佮七 x 零系列路是由器。R 四千六百五十用佇原始的 WebTV 機頂盒（也就是這馬的 Microsoft TV）。R 五千的 FPU 比R 四千有閣較靈活的單精度浮點調度，所以，是因為R 五千的 SGI Indys 工作站相比有仝款的圖形硬體、相仝 CPU 頻率的 R 四千四百 Indys 這工作站有閣較好的圖形性能。SGI 推出是因為R 五千的 SGI Indys 工作站的時陣，為舊的圖形板重新號名，以強調講改進。QED 隨後為網路佮雷射印表機等楷入式的市場設計矣RM 七千和RM 九千系列的設備。QED 佇二空空年八月被半導體製造商 PMC-Sierra 收購，後者投資 MIPS 架構設備。RM 七千集做兩百五十六 KB L 字勻仔佮一个用佇咧通選 L 三緩存的控制器。RM 九 xx 零是 SoC 設備家族，集成做內存控制器佮北橋外設，其中包括外圍組件互連 PCI 控制器，千兆乙太網控制器佮快速 I / O，比如講 HyperTransport 承喙。

R 八千（一九九四年發佈）是頭一个人有超純量設計的 MIPS 處理器，會當佇逐个周期執行兩个整數抑是浮點數佮兩个存儲指令。該設計分布佇六个模塊：一个整數單元（具有十六 KB 指令佮十六 KB 數據高速緩存）， 一个浮點單元，三个全定製二級緩存標籤 RAM（兩个用佇咧二級緩存訪問，一个用於匯流排偵聽）和一个高速緩存控制器 ASIC。這設計有兩个總流水線雙精度乘法加法單元，會使自四 MB 片外二級緩存中流式傳輸數據。R 八千佇一九九空年代中期用佇 SGI 的 POWER Challenge 侍服器，後來佇咧 POWER Indigo 二工作站中亦有使用。就算講伊的 FPU 性能是非常適合科學用戶，毋過其有限的整數性能佮高昂的成本削弱囉大多數用戶的吸引力，R 八千干焦市場賣一冬矣，到這陣保留落來的這个工作站已經誠罕得看著囉。

R 一孵（一九九五年發佈）是單晶片設計，運行的時鐘頻率比 R 八千閣較懸，並且有閣較大的三十二 KB 指令緩存佮數據緩存。伊嘛是超純量處理器，但是其主要創新是亂序執行。著算用單位存流的水線佮閣較簡單的 FPU，R 一孵的大幅度改進使其擁有閣較低的價數佮閣較懸的電晶體密度，嘛使 R 一般對大多數客戶來講是首選之物。

MIPS 科技公司後來的一寡設計攏是對 R 一孵內核。R 一孵二千使用空抹二五微米的工藝來縮小晶片並且得著閣較懸的時鐘頻率。修改了後的R 一爿四千允准較懸的時鐘頻率，閣佇片外緩存中額外支持 DDR SRAM。迵過的迵天代總叫做是R 一爿六千和R 一爿六千 A，佮前代相比，𪜶這具閣較懸的時鐘頻率佮閣較低的晶體製程精度。

MIPS 系列的微處理器的其他成員包括R 六千，這是一種由 Bipolar Integrated Technology 設計並實現矣 ECL 的處理器。R 六千實現矣 MIPS II 架構。伊的轉換後備來緩衝區（TLB）和緩存體系結構佮 MIPS 系列的其他成員攏無仝。R 六千無實現承諾的性能優勢，就算講伊佇 Control Data 機器內底有得著一寡應用，但是真緊就對主流去市場內底無去。

歷史

頭一代硬體

一九八一年，約翰 ・ 軒尼詩佇史丹福大學設立了 MIPS ( 英語：Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages ) 項目以研究精簡指令集計算技術。項目的成果共伊展示這項技術藏佇的經濟價值，並予伊佇一九八四年歇假期間成立 MIPS Computer Systems。該公司設計一種新的體系結構，嘛叫做 MIPS，並且一九八五年推出第一个實現 MIPS 架構微處理器，即R 兩千。R 兩千的設計予人改進後，新的設計佇咧一九八八年生產並號名做R 三千。遮三十二位微處理器構成做其公司佇一九八空年代佇市場上競爭的基礎，𪜶主要愛用佇咧 SGI 系列的工作站佮閣較懸版本的 Digital Equipment Corporation DECstation 工作站和侍服器。SGI 商業設計佮斯坦福 MIPS 有無仝款，伊佇硬體中實現大多數指令上的相鎖，並且提供完整的乘法佮除法指令（佮其他的指令）。 這寡設計由軟體架構師 Earl Killian 教示講，伊設計矣 MIPS III 六十四位指令集擴展部份，並領導了R 四千微體系結構的工課。

一九九一年，MIPS Computer Systems 發布了第一个六十四个微處理器，即R 四千。猶毋過，MIPS Computer Systems 共投放市場的時陣拄著財務困難。彼當陣 SGI 是 MIPS Computer Systems 的幾个主要客戶之一，SGI 認為講R 四千著 SGI 非常的重要，所以 SGI 佇一九九二年直接收購矣該公司，以確保這微處理器的設計袂拍無去。了後，該公司予人叫做 MIPS 科技公司，成做是 SGI 的一个子公司。

可授權的架構

佇一九九空年代初期，MIPS 這科技公司開始共家己的微處理器設計許可予第三方供應商。事實證明，因為 MIPS 處理器核的簡單性，這種方式有夠成功，這個使 MIPS 架構微處理器會當用佇濟濟應用，這寡應用聚集起來的 MIPS 架構微處理器比往過仝時期使用的具備相仝功能的 CISC 架構微處理器咧設計上的開用少甲，啊若門數佮價數煞差不多。CPU 的價數通常佮門的數量佮外部引跤的數量密切相關。Sun Microsystems 試圖通過許可 SPARC 處理器核得著類似的成功，但是咧煞無遐爾仔成功。到一九九空年代尾期，MIPS 已經成做1875入式系統領域的強者。根據 MIPS 這个科技公司的統計，一九九七年以 MIPS 架構為基礎的 CPU 出貨量為著四千八百萬，占 RISC CPU 總市場份額的四十九％。 MIPS 架構遮爾成功，以至於講 SGI 佇一九九八年共 MIPS 科技公司拆分出來成做一个子公司。現此時，MIPS 科技公司的全部收入內底有一半來自其設計的許可，若賰的大部份 MIPS 架構處理器是按照第三方的合同設計的工作，然後由第三方來進行生產。

一九九九年，MIPS 科技公司用兩種 MIPS 架構取代矣進前版本的 MIPS 架構，即三十二位MIPS 三十二（是因為 MIPS II，具有 MIPS III，MIPS IV 和 MIPS V 的一寡其他功能）佮用佇許可的六十四个MIPS 六十四（是因為 MIPS V）。 NEC、Toshiba 和 SiByte（尾仔是由博通收購）一經 MIPS 科技公司宣布就分別得著矣 MIPS 六十四的許可證。此後，飛利浦、LSI Logic 和 IDT 加入𪜶的行列。現此時，MIPS IP 核已經成做1875入式系統（手提算機器，機頂盒，機頂盒仔等等）市場上上捷用的處理器核之一。

因為 MIPS 架構是有可授權的，所以其濟年來吸引濟間設計處理器的初創公司。Quantum Effect Devices 是設計 MIPS 處理器的首批初創公司之一（請參閱後一節）。 設計的R 四千三百 i的 MIPS 設計團隊成立 SandCraft 公司，該公司為 NEC 設計矣R 五千四百三十二，尾仔閣生產矣SR 七鼗一千，是1875入式的市場頂頭批實現矣亂序執行的處理器之一。上代先的 DEC StrongARM 團隊到尾仔分裂做兩个設計 MIPS 架構產品的初創企業：SiByte，後者生產矣SB 被一千兩百五十，這是頭批高性能 MIPS 架構的 SoC；而且 Alchemy Semiconductor（後來由 AMD 收購）推出了用佇低功了應用的Au ma一千SoC。Lexra 使用 MIPS 架構設計閣生產品，並為音頻晶片市場提供了擁有 DSP 擴展的微處理器佮為電信市場提供擁有多執行緒支持的處理器。因為 Lexra 無去予授權就使用這个架構，因此這兩間公司之間開始矣兩項訴訟。當 Lexra 承諾無宣傳其處理器兼容 MIPS 時，第一个訴訟真緊就解決矣。第二个訴訟（關於著處理未對齊的內存訪問的 MIPS 專利四百八十一撨四千九百七十六）長期繼續落去，損害兩間公司的業務，終其尾達到矣 MIPS 這科技公司的目的，後者為 Lexra 提供了免費許可和大量現金支付。

RMI 對失敗的 SandCraft 買一寡產品線，後來生產出的針對電信佮網路市場的晶片有八个處理器核。Cavium 上蓋起初是安全處理器供應商，為相仝的市場生產具有八个處理器核，後來生產上濟擁有三十二个處理器核的設備。兩間公司攏自主設計矣微架構，MIPS 科技公司干焦對𪜶來進行了體系結構的授權，毋是𪜶對 MIPS 科技公司買 IP 核。

桌面領域

使用 MIPS 架構處理器來製造工作站的製造商有 SGI，MIPS Computer Systems，Whitechapel Workstations，Olivetti，Siemens Nixdorf Informationssysteme，Acer，DEC，NEC 和 DeskStation。

針對 MIPS 架構編寫抑是徙栽的作業系統有： SGI 的 IRIX； 微軟乎 Windows NT（干焦支持 v 四配零）， Windows CE； Linux； FreeBSD，NetBSD，OpenBSD； UNIX，System V； SINIX，QNX； 以及 MIPS Computer Systems 家己擁有的 RISC / os .

佇一九九空年代初期，人咧臆 MIPS 佮其他功能強大的精簡指令集處理器共取代英特爾 IA 抹三十二架構微處理器。微軟乎 Windows NT 進前兩个版本的支持 Alpha，MIPS 和 PowerPC，佇咧較細條程度上支持 Clipper 架構佮 SPARC。猶毋過，隨著英特爾快速發布 Pentium 等 CPU，微軟 Windows NT v 四配零放棄矣著 IA 抹三十二和 Alpha 支持。SGI 決定佇二空空七年（繼二空空六年第十一改破產了後）過渡甲 IA 被六十四和 IA 鋪三十二架構。二空空九年 SGI 予被 Rackable Systems , Inc . 收購，SGI 著 MIPS / IRIX 消費市場的支持按原定計畫佇二空一三年十二月結束。猶毋過，一个支持的團隊猶閣有存在，毋過佇咧有限的基礎頂懸解決特殊的情況佮對系統進行維護翻新。

1875入式領域

佇一九九空年代，是因為 MIPS 架構的晶片廣泛應用佇1875入式的市場，包括計算機網路，電信，視頻街機遊戲，視頻遊戲機，計算機印表機，數字機頂盒，數位電視，DSL，電纜數據機佮個人數字助手等濟種產品。

出於面向1875入式的市場的 MIPS 核心有低功費，低發熱的特質，並且 MIPS 架構佇咧1875入式的領域積累矣大量的開發工具佮資料，予其在入式的領域應用猶原誠廣泛。

面向1875入式市場的會當合成 IP 核

二空空空年到二空一五年，佇各種 MIPS 架構版本中使用的大多數技術已經做一千六百八十五式系統設計去需要的 IP 核（構建模塊）提供予設計廠商。MIPS 官方提供三十二位佮六十四位基本 IP 核，予人叫做是四 K和五 K。這是 IP 核可以佮諸如 FPU，SIMD 模塊，各種的輸入 / 輸出設備等附加單元混合使用。

MIPS 架構 IP 核在商業上取得成功，過去佇真濟消費佮工業應用中使用。MIPS 架構 IP 核會較早的 Cisco，Linksys 和 Mikrotik 的路由器，電纜數據機和 ADSL 數據機，智慧卡，雷射印表機 ia̋n-jín，機頂盒，機器人佮手提計算機內底揣著。佇咧手機仔和 PDA 中，MIPS 佇足大程度上無法度取代這馬有的競爭產品 ARM。

用 MIPS 架構 IP 核的處理器有：

IDT RC 三逢兩千四百三十八 ;

ATI / AMD Xilleon ;

Alchemy Au 一千 , 千一百 , 千二百 ; Broadcom Sentry 五 ;

RMI XLR 七 xx ; Cavium Octeon CN 三十 xx , CN 三十一 xx , CN 三十六 xx , CN 三十八 xx and CN 五 xxx ; Infineon Technologies EasyPort , Amazon , Danube , ADM 五千一百二十 , WildPass , INCA-IP , INCA-IP 二 ; Microchip Technology PIC 三十二 ; NEC EMMA and EMMA 二 , NEC VR 四千一百八十一 A , VR 四千一百二十一 , VR 四千一百二十二 , VR 四千一百八十一 A , VR 四千三百 , VR 五千四百三十二 , VR 五千五百 ;

Oak Technologies Generation ;

PMC-Sierra RM 一孵一千兩百 ;

QuickLogic QuickMIPS ESP ;

Toshiba _ Donau _ , Toshiba TMPR 四仔九十二 x , TX 四千九百二五 , TX 九千九百五十六 , TX 七千九百空一 ;

KOMDIV 鋪三十二 , KOMDIV 被六十四 ;

ELVEES Multicore

是因為 MIPS 架構的超級計算機

MIPS 架構的應用之一是其大規模地佇超級計算機中的應用。Silicon Graphics（SGI）佇一九九空年代初將其業務對台式機圖形的工作站重新定位到高性能計算市場。該公司頭一改涉足侍服器系統的成功，是因為R 四千四百、R 八千以及後來的R 一孵的 Challenge 工作站系列。遮的成功促使 SGI 創建了功能閣較強大的系統。R 一孵的懸集做使性 SGI 生產出來 Origin 兩千，並使用其 NUMAlink 一致性高速緩存非均勻存儲訪問模型互連將上大會當集合的 CPU 數量擴展到一千空二十四个。Origin 兩千源自 Origin 三千系列，該系列上大會當集做一千空二十四个 CPU，猶毋過使用的 CPU 是頻率上懸七百 MHz 的R 一爿四千和R 一爿六千晶片。二空空五年，當 SGI 做出戰略決定共研發方向轉移到英特爾的 IA 抹六十四架構的時陣，其實有的 MIPS 的超級計算機的項目被取消。

一家名 SiCortex 的高性能計算公司佇二空七年推出了基於 MIPS 的大規模並行的超級計算機。遮的計算機基於 MIPS 六十四架構並且使用 Kautz graph 開店的高性能互連。該系統上創新的方面是其濟核處理節點，一个儉點集做六个 MIPS 六十四處理器核。這晶片集做一个 crossbar switch、內存控制器、互連 DMA ia̋n-jín、千兆乙太網佮 PCIe 控制器，毋過其實功磨干焦有十瓦，煞有六 GFLOPS 峰值浮點性能。使用該系統的上強大的機器是 SC 五千八百三十二，伊是由九百七十二个這款晶片組成的單機櫃超級計算機，攏總有五千八百三十二个 MIPS 六十四處理器佮八堵二 TFLOPS 的峰值浮點性能。

龍芯

龍芯（英語：Loongson，舊名Godson）是由中國科學院計算技術研究所、龍芯中科、神州龍芯等等機構、公司設計的一系列各種晶片（包括通用中央處理器、SoC、微控制器、晶片組等）， 採用 MIPS、LoongISA 精簡指令集架構，由 MIPS 科技公司授權使用 MIPS 指令集。龍芯一號系列入式的領域晶片，已經予濟間的企業使用。龍芯二號系列的速度上懸為一 GHz，用佇咧瘦客戶捀、工控等低中端領域。龍芯三號系列佇二空一空年推出成品，用佇桌面、侍服器、超算、工控等等的領域。

MIPS Aptiv 系列

MIPS Aptiv 系列佇二空一二年發佈。其系列包括三个基於 MIPS 三十二 Release 三架構的三十二位 CPU 產品。

MIPS Warrior 系列

MIPS Warrior 系列佇二空一三年六月發布。其系列包括多個基於 MIPS Release 五和 Release 六架構的三十二位佮六十四位晶片產品。

另見

• MIPS 處理器列表
• MIPS 架構