MIPS详细资料大全

MIPS(Million Instructions Per Second)：单字长定点指令平均执行速度 Million Instructions Per Second的缩写，每秒处理的百万级的机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标。像是一个Intel80386 电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令，即我们可以说80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指标。

基本介绍 中文名 ：单字长定点指令平均执行速度  外文名 ：Million Instructions Per Second 类别 ：机器语言指令数 成立时间 ：1998 年 相关公司,处理器,相关联系,存在问题, 相关公司 MIPS 科技公司（纳斯达克交易代码：MIPS）是全球第二大半导体设计IP（智慧财产权）公司和全球第一大模拟IP公司。MIPS 科技在全球拥有超过 250 家客户，为全球众多最受欢迎的数字消费、宽频、无线、网路和携带型媒体市场提供动力——包括 Linksys 的宽频设备、索尼的数位电视和娱乐系统、先锋的 DVD刻录设备、摩托罗拉的数字机顶盒、思科的网路路由器、Microchip 的 32 位微控制器和惠普的雷射印表机。今天，MIPS 科技在全球拥有 400 多项专利产权（专利和套用）。公司成立于 1998 年，总部位于美国加州 Mountain View，办事处遍布全球。 MIPS技术公司则是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商。在通用方面，MIPS R系列微处理器用于构建SGI的高性能工作站、伺服器和超级计算机系统。在嵌入式方面，MIPS K系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一（1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器），其套用领域覆盖游戏机、路由器、雷射印表机、掌上电脑等各个方面。 MIPS在RISC处理器方面占有重要地位。1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS技术公司。 MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。 随后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器核心（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器核心MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器核心。 处理器 MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软体办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。 MIPS技术公司是美国著名的晶片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计晶片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以套用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构晶片之一，新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。 MIPS处理器是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，可以从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86晶片的竞争，MIPS有可能是起初RISC CPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数晶片厂商所采用。 MIPS的系统结构及设计理念比较先进，其指令系统经过通用处理器指令体系MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV到MIPS V，嵌入式指令体系MIPS16、MIPS32到MIPS64的发展已经十分成熟。在设计理念上MIPS强调软硬体协同提高性能，同时简化硬体设计。 中国龙芯2和前代产品采用的都是64位MIPS指令架构，它与大家平常所知道的X86指令架构互不兼容，MIPS指令架构由MIPS公司所创，属于RISC体系。过去，MIPS架构的产品多见于工作站领域，索尼PS2游戏机所用的“Emotion Engine”也采用MIPS指令，这些MIPS处理器的性能都非常强劲，而龙芯2也属于这个阵营，在软体方面与上述产品完全兼容。 相关联系 MIPS即 Million Instructions Per Second 的简写－－计算机每秒钟执行的百万指令数。是衡量计算机速度的指标。 现如今CPU的频率越来越高，又是流水线又是超标量计算又是双核多核的，单纯以时钟频率来衡量计算机的速度已经不再科学，用MIPS来衡量相对比较合理。 以ARM7为核心的S3C44B0X的推荐最高工作频率为66MHz，按照ARM公司提供的技术资料，Cortex A9类CPU的运算速度可按如下公式计算：MIPS=09×MHz，由此可得出，旧型号的Arm 7 系列S3C44B0X的最大运算速度大约为09×66MHz=594MIPS。6M的51单片机通常是12 或24个时钟周期才能完成1条指令，乘法和除法指令更需要48个时钟周期。这样，我初步估算6M的51单片机的运算速度应该在02~05MIPS之间。可见8位机与32位机的运算速度还是有巨大的差异的。 再以AVR为例，它的数据吞吐率可达1MIPS/MHz，即1MHz的震荡频率可达1MIPS。 综上，用MIPS衡量计算机速度很合理，对于不同的cpu，它的最高工作频率不同，数据吞吐率也不同，所以不可一概而论。 存在问题 MIPS是指令执行的速率，规定了性能和执行时间成反比，越快的计算机具有越高的MIPS值。从表面看，MIPS既容易理解，又符合人的直觉。其实，用MIPS作为度量性能的指标存在三个问题。 首先，MIPS规定了指令执行的速率，但没有考虑指令的能力。我们没有办法用MIPS比较不同指令集的计算机，因为指令数肯定是不同的。 其次，在同一计算机上，不同的程式会有不同的MIPS，因而一台计算机不会只有一个MIPS值。例如，将执行时间用MIPS、CPI、时钟频率代入之后可得： MIPS = 指令数/(执行时间 10^6) = 指令数 / (指令数 CPI / 时钟频率 10^6) = 时钟频率 / (CPI 10^6) 上图显示了SPEC2006在Intel Core i7上的CPI最大值和最小值是相差5倍的，MIPS也是如此。 最后一点，也是最重要的一点，如果一个新程式执行的指令数更多，但每条指令的执行速度更快，则MIPS的变化是性能无关的。

1981年，斯坦福大学教授约翰·轩尼诗领导他的团队，实作出第一个MIPS架构的处理器。他们原始的想法是通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。

2002年，中国科学院计算所开始研发龙芯处理器，采用MIPS架构，但未经MIPS公司的授权，遭到侵权的控告。

2009年，中国科学院与MIPS公司达成和解，得到正式授权。

同：

MIPS和ARM都由Berkeley risc演变而来。

均采用load/store构架，即数据总是从register中load出来运算后再store进register里。不能直接把数据直接从memory中load出来处理，得分两步走。。。好处就是大大降低了decode的complexity。

addressing mode简单

指令数量少

大量的register bank

异：

risc里有些特性被ARM reject掉了。

delay slot，这个在single issue的pipeline结构下是没问题的，通常由compiler来寻找一条independent的指令就好了。但随着pipeline stage变长，super-scalar的应用，需要填充的slot不再只是一个，这就给调度带来了难度，在这种情况下exception也很难处理。所以为了简化复杂度，很多处理器都不再采用了。

register windows，这个主要适用于多线程任务，为了支持context switch。这个需要巨多的register，但从处理单元的角度去看，他每次总是只能看到32个register，即window，为当前线程所访问的register。当线程被切换，它所对应的32个register被置于shadow状态，而另外一组register被activate。很显然这个能明显提高性能，问题是巨多的register意味着large area以及巨多的功耗。ARM是支持多线程的，但不清楚具体采用的哪种implementation。

single cycle execution，ARM的data processing 指令大部分都是一个周期执行，但是load/store指令以及乘除square root之类的指令都需要多个cycle。

芯片的架构就好比建房子的框架结构，框架是设计房子的关键，造芯片也是类似的道理，设计前就要先选择好架构。目前除了ARM架构，还有X86、RISC-V和MIPS。

四大架构的基本介绍与特点

1、X86主要使用在PC端的CPU，1978年发明，目前是英特尔公司运营，主要应用在Inter、AMD的CPU，它的特点是性能高、速度快、兼容性好。

2、ARM架构是32位指令集，由英国Acorn公司1983年发明，它的特点是成本低、功耗低，被苹果、三星、华为、高通等客户广泛应用在移动通讯和嵌入式系统中。

3、RISC-V架构是开源的指令集，起步比较晚，由RISC-V基金会在2014年发明。它的特点是模块化、简化、可扩展，可以根据场景设计合适的指令集，使用者有三星、英伟达、西部数据等，用在工控，电器，服务器，传感器等产品的CPU。

4、MIPS架构是精简指令集，1971年MIPS公司发明，特点是简洁、优化方便、高扩展性，主要代表的产品是龙芯。

ARM架构在芯片市场占95%的份额，已经形成了完整的生态链

ARM公司在移动芯片市场有95%的份额，通过授权赚取专利费，去年的营收达到16亿美元。采用ARM架构必须授权才可以，目前全球设计的芯片都是按ARM公司的方案，开发的软件也是按照这个方案来设计，所以各种各样的手机都不会有兼容性的问题，经过好多年的积累，已经形成了一套完整的架构体系。

除了ARM架构，还在开发的RISC-V架构有望可以发起挑战，但有很大的难度

除了ARM架构，目前还在开发的RISC-V架构有望展开竞争。因为ARM授权费不断上涨，印度政府大力协助开发RISC-V，我国也在上海将其列入研究的对象，中科院在内的160多家企业加入到科研中。这个开源的指令集受到大家的关注，令ARM公司感到了很大压力。ARM是封闭的指令集，不能随意进行更改，架构不够灵活，而开源的RISC-V设计者可以根据不同的需求自由定制，更改指令集。RISC-V架构是后起之秀，目前还在开发阶段没有正式投入使用，无法建立完善的生态圈，缺乏大型公司的支持，要想与ARM竞争，还有很长的路要走。

目前，常用的处理器架构有ARM、x86、MIPS、RISC-V等，按照指令集分为CISC和RISC两种。不同的架构应用场合不同，下文具体说一说。

1、x86架构

我们使用的电脑以及公司的服务器，大部分采用了x86架构的处理器，以intel和AMD的处理器为主。

x86架构的处理器采用了CISC指令集 （复杂指令集计算机），x86架构的CPU分为x86和x86-64两类，目前主流的是x86-64，即64位的处理器。

2、ARM架构

我们的手机几乎全部使用了ARM架构，采用了RISC指令集（精简指令集） ，ARM的优势在于低功耗，因此非常适合手机等终端使用，x86架构的处理器无法解决低功耗的问题，所以移动终端很少使用x86架构的处理器。

华为麒麟处理器、苹果的A系列处理器、高通骁龙处理器无一例外的采用了ARM架构，此外大部分的工控系统、智能家居的控制系统、家庭的机顶盒等也采用了ARM架构。

随着美国“禁售令”的影响，ARM中断了与华为的业务往来，ARM这家公司走进了人们的视野，ARM公司成立于1991年，是一家英国的公司，后来被日本软银收购。ARM公司只出售IP（技术知识产权），不设计和制造自己的芯片，位于ARM架构的最顶端。 如果ARM不再给华为授权，那么华为的麒麟处理器、凌霄处理器等均会受到一定的影响，无法使用最新的架构。

3、MIPS架构

MIPS架构同样是一种RISC（精简指令集）的处理器架构，1981年由MIPS 科技 公司开发并授权，广泛用于电子产品、网络设备、个人 娱乐 设备等。比如家庭使用的无线路由器如果是MTK芯片，那么大部分是MIPS架构的处理器。

这里说一下我国自主的“龙芯”处理器，中科院计算所购买了MIPS的永久性结构授权，兼容MIPS架构的处理器，也就是可以贴上“兼容MIPS指令集”的商标，所有核心的架构都是自己研发的。

4、RISC-V架构

RISC-V架构是基于精简指令集（RISC）的开源架构，可以自由地用于任何目的，允许任何容人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，并不需要ARM、MIPS那样需要经过授权，受到各种使用的限制。

相比x86、arm架构，RISC-V比较“年轻”，RISC-V诞生于2010年，由加州大学伯克莱分校发布。

RISC-V架构可以说是解决国产民用处理器困局的终极方案。从长远利益来看，基于各种x86、arm等架构的处理器属于“假自主”，仍然受到intel、arm等授权的限制，比如最近由于“禁售令”影响，arm中断与华为的业务往来，停止相关授权服务，长远来看，对华为的麒麟处理器可能会造成比较大的影响。

目前，国内很多厂商参与了RISC-V生态系统，建立了RISC-V产业联盟，包括了原微电子、紫光展锐、安徽华米等，去年小米发布了基于RISC-V指令集的可穿戴芯片黄山1号。RISC-V是ARM架构最大的威胁，前景虽好，但是毕竟还在起步阶段，随着技术的迭代，相信一定会推动RISC-V建立强大的生态系统。

以上就是目前常见的CPU架构，x86是PC和服务器的主流，ARM是移动设备的主流，RISC-V可能是未来的主流。

每一种构架都有在自己的行业里有很大的优势，ARM主要就是在移动终端，最大的就是手机行业。

现在世界上芯片构架技术比较好的有四种，也是主流的构架技术，分别是X86、ARM、RiSC-V和MIPS，而手机行业主要的就是ARM公司。

ARM

ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。它主要从事低费用、低功耗、高性能芯片研发，所以ARM处理器非常适用于移动通讯领域，所以全世界99%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM主要是面向移动、低功耗领域，因此在设计上更偏重节能、能效方面。

在智能手机、智能电视、可穿戴设备、移动基站、企业服务器、医疗器械、智能驾驶以及物联网等其他 科技 领域基本上都适用ARM架构。从 *** 作系统到上层应用软件都是基于arm架构开发的，所以它在移动设备上基本上形成了一个完整的产业链。现在很多的CPU都是基于ARM Cortex A5、A8、A9，A15微架构的。

在手机芯片设计领域，就拿华为来说。华为设计芯片通常先从ARM取得芯片设计构架然后再进行设计，设计完成之后再最终交给台积电进行代工，这才是一个完整芯品的设计流程。就像建造一栋房子，先有基本的构架，然后才有设计师的设计，制造。而且不止华为，例如苹果，三星，英特尔都是基于ARM构架的。

X85

X86主要面对的是计算机行业的。它是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。1978年6月8日，x86架构诞生。它的CPU基本上是1G以上、双核、四核大行其道，通常使用45nm甚至更高级制程的工艺进行生产。X86结构的电脑采用“桥”的方式与扩展设备进行连接，所以可以使电脑更容易进行性能拓展。

它在近三十年基本上垄断了个人电脑的 *** 作系统行业，同时也拥有着大量的用户。它有着成熟用户应用、软件配套、软件开发工具的配套及兼容等工作，还有许多第三方软件和软件编程工具来帮助用户去使用。

RISC-V

RiSC-V架构是基于精简指令集计算原理建立的开放指令集架构，它在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。这种指令集不会垄断或者盈利，它架构简单，完全开源，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。它可以根据需要，来设计基于它的一些处理器，例如服务器CPU，家用电器cpu，工控cpu和总在传感器中的CPU。

MIPS

MIPS架构是一种采取精简指令集的处理器架构，1981年被开发出来。可以说它是RISC的一个小的分支，但是又不同于RISC。毕竟RISC是开源的，MIPS是在它的基础上发展的比较好，比较成功的。

基于MIPS的MCU的应用涉及了很多的行业之中，在工业、办公自动化、 汽车 、消费电子系统和先进技术中都有很大的应用。

在2007年8月16日，MIPS 科技 宣布，中科院计算机研究所的龙芯中央处理器获得其处理器IP的全部专利和总线、指令集授权。

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真心说CPU架构及微指令集不是十分的难，但是难的是要搞出对应的开发工具性软件否则没用，国内没有公司开发过这类工具性软件，说大家不爱听的话，如果国外全面封锁工具性软件，不要说集成电路产业，就算是机械加工，都没法过日子了，所有的图纸设计软件都是用的国外的，国内没有一家公司在搞，全是拿别人的。

提问的还忘了alpha（已经作古多年的DEC留下的顶尖处理器遗产，当年远远优于x86），中国申威处理器。

16核用于桌面和服务器，260众核（（64+1）4）用于超算，该架构不仅数值计算能力强大（太湖之光），还有着无与伦比的单位算力的低功耗。

IBM的PP和MIPS都具有嵌入式应用的强大优势，而手机AP就是典型的嵌入式应用。

MIPS有多种意思，具体如下：

1、MIPS：机器语言指令数

MIPS(Million Instructions Per Second)：单字长定点指令平均执行速度 Million Instructions Per Second的缩写，每秒处理的百万级的机器语言指令数，这是衡量CPU速度的一个指标。

像是一个Intel80386 电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令，即我们可以说80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指标。

2、MIPS：嵌入式系统

MIPS架构（英语：MIPS architecture，为Microprocessor without interlocked piped stages architecture的缩写，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、个人娱乐装置与商业装置上。

3、MIPS：处理器

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked pipelined stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。

它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

4、MIPS：公司

MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS公司。

5、MIPS：开发板

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。

它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

参考资料来源：百度百科-MIPS

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