MIPS架構
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| 推出年份 | 1981年（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]：
| 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- | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| R | opcode (6) | rs (5) | rt (5) | rd (5) | shamt (5) | funct (6) |
| I | opcode (6) | rs (5) | rt (5) | immediate (16) | ||
| J | opcode (6) | address (26) | ||||
相關條目
- 龍芯
参考文献
^ 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.
^ MIPS R3000 Instruction Set Summary
^ 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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