MIPS架構

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MIPS
推出年份
1981年,​37年前​(1981
設計公司
MIPS科技公司→Imagination Technologies
體系結構類型
暫存器-暫存器
字長/暫存器資料寬度
32位元、64位元
位元組序
可配置大小端序
指令編碼長度
固定長度
指令集架構設計策略
精簡指令集(RISC)
擴展指令集
MDMX、MIPS-3D
分支預測結構
比較和分支
通用暫存器
31個+1個固定為0的暫存器R0
浮點寄存器
32個(有一對32位元暫存器組成的雙精度浮點數暫存器)


流水线式 MIPS,展示了五个阶段(指令取得、指令解码、执行、内存访问和写回)。


MIPS架構英语:MIPS architecture,為Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages的縮寫,亦為Millions of Instructions Per Second的頭字語),是一種採取精簡指令集(RISC)的處理器架構,1981年出現,由MIPS科技公司開發並授權,廣泛被使用在許多電子產品、網路設備、個人娛樂裝置與商業裝置上。最早的MIPS架構是32位元,最新的版本已經變成64位元。




目录





  • 1 發展歷史


  • 2 MIPS操作数


  • 3 MIPS指令格式


  • 4 相關條目


  • 5 参考文献


  • 6 外部連結




發展歷史


在1981年,斯坦福大学教授約翰·軒尼詩領導他的團隊,實作出第一個MIPS架構的處理器。他們原始的概令是透過指令管線化來增加CPU運算的速度。


1984年,約翰·軒尼詩教授離開斯坦福大学,創立MIPS科技公司。於1985年,設計出R2000晶片,1988年,將其改進為R3000晶片。



MIPS操作数


MIPS包括32个寄存器和2^30个存储器字,详见下表[1]












MIPS操作数
名字
举例
注释
32个寄存器
$s0 ~ $s7,$t0 ~ $t9,$zero,$a0 ~ $a3,$v0 ~ $v1,$gp,$fp,$sp,$ra,$at
寄存器用于数据的快速存取。在MIPS中,只能对存放在寄存器中的数执行算术操作,寄存器$zero恒为0,寄存器$at被汇编器保留,用于处理大的常数。
2^30个存储字
Memory[0],Memory[4],...,Memory[4294967292]
存储器只能通过数据传输指令访问。MIPS使用字节编址,所以连续的字地址相差4。存储器用于保存数据结构、数组和溢出的寄存器


MIPS指令格式


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,


  • R型指令用连续三个5位二进制码来表示三个寄存器的地址,然后用一个5位二进制码来表示移位的位数(如果未使用移位操作,则全为0),最后为6位的function码(它与opcode码共同决定R型指令的具体操作方式);

  • I型指令则用连续两个5位二进制码来表示两个寄存器的地址,然后是一个16位二进制码来表示的一个立即数二进制码;

  • J型指令用26位二进制码来表示跳转目标的指令地址(实际的指令地址应为32位,其中最低两位为00,高四位由PC当前地址决定)。[2][3]

三种类型的指令图示如下:



















类型-31-                                 格式(位)                                 -0-
Ropcode (6)rs (5)rt (5)rd (5)shamt (5)funct (6)
Iopcode (6)rs (5)rt (5)immediate (16)
Jopcode (6)address (26)


相關條目


  • 龍芯


参考文献




  1. ^ David A, Patterson. 计算机组成与设计:硬件、软件接口(原书第4版). 机械工业出版社. 


  2. ^ MIPS R3000 Instruction Set Summary


  3. ^ MIPS Instruction Reference



外部連結


  • MIPS 架構

  • 計算機組織:MIPS 指令集 (一) 暫存器說明

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