MIPS架构的传奇演化

MIPS是高效率、低功耗CPU设计原则中的闪耀明星,已经在移动和嵌入式工业领域销售了近三十年。本文将快速浏览MIPS架构的演化过程,描述它如何从斯坦福大学计算科学实验室的最早版本演变为当前的架构。

从嵌入式系统中使用的微型微控器到数据中心使用的众核,到处都可以发现基于MIPS的处理器。下面视频回溯了MIPS的生根以及演示了架构如何随时间演化;在暂停之后继续阅读并找出定义我们处理器技术的里程碑。

一切源于二十世纪八十年代,当时包括John L. Hennessy 在内的斯坦福大学研究团队决定创建CPU的一套新指令集,以获取业界最高的效率(比如性能相对于面积和功耗的函数)。

它依然存在

不久之后,他们成立了MIPS计算机系统公司,并发布了首批商用微处理器架构: MIPS I和MIPS II。MIPS指令集迅速成为RISC的标杆,RISC是侧重于精简指令集的设计原则,以更低功耗和更小面积来提供更高性能。许多最初MIPS实现瞄准计算机类应用,比如工作站和服务器。在最近几年,MIPS CPU很大程度上销售于嵌入式应用中,包括移动平台、可穿戴、家庭娱乐、网络、物联网(IoT)等等。

进入首个64位MIPS指令集

发布于1991年的MIPS III指令集首次加入了64位整数和地址。MIPS IV和MIPS V指令集加入了改进浮点操作和一套用于提升生成代码和数据移动效率的指令。

2002年,两套指令集——MIPS32和MIPS64——被发布,这标志了32位和64位MIPS CPU同时得到了越来越多的使用。

MIPS架构的演化

MIPS架构的演化

截至目前,MIPS32和MIPS64架构相对于竞争处理器架构拥有显著的性能、功耗和面积优势。这些优势源于几个原则中的持续进步:微体系结构改进,系统级更好的集成,移动领域更低工艺节点的迅速引进,以及操作系统和编译器设计的惊人演化。MIPS32架构基于MIPS II指令集,加入了MIPS III、MIPS IV和MIPS V中少数的精选指令,以提升生成代码和数据移动的效率。

MIPS64架构基于MIPS V指令集,并与MIPS32架构向后兼容。此外,同时贯穿于两个架构的演化中,每个新MIPS指令集都与前代指令集向后兼容。

MIPS架构同时包括32位和64位版本

MIPS架构同时包括32位和64位版本

MIPS32和MIPS64架构同时用于解决广泛成本敏感型应用的高性能和低功耗需求。

MIPS架构的优势

选择MIPS的系统设计师可以获得支持一系列广泛的操作系统和内核软件的灵活架构。最重要的是,MIPS32和MIPS64包括添加可选组件的选择:基础架构模块,MIPS应用特定扩展(ASE),用户定义的指令(UDI),和解决某特定市场特定需求的定制处理器。

架构的灵活性和MIPS架构编程的易用性促成一个充满活力的合作伙伴生态系统,在硬件IP周围建立了一个完整的工具和软件链。此外,MIPS CPU是运行安卓、不同linux发布版和许多实时操作系统(RTOS)的完美处理器。比如,谷歌最近宣布,MIPS64是获得Android L的三大架构之一。该版本操作系统可以使ART——一个新的安卓运行时环境,可以提升应用性能——运行在MIPS CPU上。

结束语

CPU架构的演化是一个动态过程,需要同时考虑提供稳定实现平台的需求,以及新市场和应用领域需要的新能力。合格的提升需要具备以下特征:

• 可适用于多元化市场
• 提供长期增益
• 维护架构扩展性
• 标准化以防止分裂
• 是目前架构的一个超集

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原文链接:
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