mips体系结构与编程刘佩林

A. 从开发层面讲mips架构有什么特点

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32位MIPS方面老大功耗性能比最高的就是君正了。性价比最高的也是君正。VR和智能手表这么火, 也有君正去年努力的结果,Geek分分钟可以用android+君正分分钟做一个VR眼腾讯OS+君正分分钟手表,最早的inWatch就是君正的, 超级吹牛B的土曼也是君正的厂商做的是手表和VRLinux+君正: 未来的想象力Linux圈子有人想做上面的发行版, 也许以后定制会成为君正的一个稳定业务抛弃android的不稳定和高功耗, 低功耗.做一个类似树莓派的开发板作为通用处理器,君正相比全志的A10 A20 A31功耗节省太多了, 做一个类似树莓派的开发板倒是不错, 有些用单片机纠结, 成本不敏感,这个绝对强,只是这个路径有点长, 厂家好像更感兴趣的是手表和VR, 毕竟上市公司需要对近期市场负责君正+资本攒一个一个VR眼镜---->---->找几个用户需求点, 芯片厂商的Demo不做的点,---->让领导、投资人戴戴, 弄晕他们---->然后拿到投资 -------VR去年就是这么火起来的 自主可控,国产芯片:相比跟龙芯的兄弟. 珠三角跟龙芯死磕产业链不同, 君正更加灵活、专注MIPS32,充分和产业链融合. 跨界竞争如果君正是龙芯的叔表大哥, 表兄已经把前面MIPS32雷都趟了,而且还在趟,君正不用趟了芯片一般对行业的影响早两年, 所以主流媒体一般不报到芯片做为上市公司君正一直没有一个现金牛业务, 或者一大帮现金牛用户, 这个比较悲剧,同样的国内的亲戚就活的很好, 最便宜的机顶盒首选全志, 机顶盒赚了一把, 然后因为芯片便宜, 社区很多人贡献软件, 全志继续卖芯片, 有人拿通用芯片做了一个比如唱戏机市场 ,快速反馈然后出专门芯片。 而君正貌似只赶上过电子书一波、前面的MP4,MP3都没有赶上. 君正对钱更加专注, 玩的短线. 对长线不关注,关注短线不等于可以执行到位, 而且整体MIPS32+Android( 后面简称AM,相比是AA)生态链中那么不给力, 君正已经尽力了, 君正已经是AM生态链中的领头羊了。君正做企业是典型的京津冀风格, 我们称之为挖渠派, 就是能喝到一点水, 不至于渴死, 但大目标是水渠覆盖越来越大, 收益越来越多 . 龙芯、君正全志是典型珠三角风格, 称为挑水派, 目标是尽快喝到尽可能的水；明天, 谁管明天, 还有一种是 挖井派, 目标远大, 有后台支持(国家、大公司、军事) , 赚不赚钱无所谓, 就是不想被别人卡脖子, 后劲大, 在某些领域可以秒别人. 大家当然知道我说的是清华紫光了。未来:---芯片三国 我们都ARM打的Intel 2016年不得不大量裁员, 那么下一个打败ARM的又是谁呢, 有人说是AMD, 有人说是MIPS ,有人说是龙芯, 我的预测叫China, 我们不妨假设一下10-20年之间的芯片情况: 随着光刻机的国产化和白菜价, 做芯片的厂子跟织袜子一样, 产生一个或者几个芯片聚集区预计有可能的地方: 北京海淀、武汉光谷、鹿泉光谷、河北正定、珠三角深圳这些聚集区可以出来各种个性的芯片, 当产品过10万以后, 为了成本, 厂家定制芯片将会成为主流最有可能出现的是京津冀, 也希望京津冀的朋友为此努力原因1: 平均人员文化水品高、除北京外几个城市对预期要求不高原因2: 相比长三角、珠三角更加注重知识产品高端的产品继续设计更加小组化, 而流片厂将会国有持续控股, 国家不断的加大投资, , 直到量子芯片批量化. 其他芯片开源将会作为最重要的推动力.

B. 计算机体系结构 关于MIPS速率的计算

程序1：A.100MIPS;B. 10MIPS;C.5MIPS;
程序2：A. 0.1MIPS;B. 1MIPS;C.5MIPS;
程序3：A. 0.2MIPS;B. 0.1MIPS;C.2MIPS;
程序4：A. 1MIPS;B.0.125MIPS;C.1MIPS;
满意的话记得采纳

C. MIPS是什么

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。

D. 请教个MIPS架构方面TLB的问题

从TLB entry数目来看，局限于SRAM的size、功耗，片上都不会放太多，而且一般都分2
级，这一点大家都差不多。不同的是，L2 TLB miss之后，x86/arm硬件会自己page tab
le walk然后硬件自己填写TLB，而MIPS会抛出一个异常让软件填写（当然异常处理程序
的实现一般也是从page table里取），这里我觉得一定程度上是有效率损失，但效率损
失到底有多少？我猜应该不太大，因为即使是x86硬件自己填写TLB也是需要访问外存，
我猜访问外存在这里是主要矛盾，MIPS的TLB refill异常处理没有多少条指令，现在CP
U处理速度都很快，所以我觉得差别不大。我猜MIPS TLB这样设计也是有优点的：MIPS的
TLB可以由用户控制增加了灵活性，它可以让用户灵活配置页表大小；另外硬件实现起来
应该也会比较简单。

E. 在计算机领域中常用MIPS来描述什么

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 piped 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。

MIPS技术公司是美国着名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。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，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC 架构芯片之一，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。

1986年推出R2000处理器，1988年推出R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处理器R4000。之后，又陆续推出R8000(于 1994年)、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型号。1999年，MIPS公司发布MIPS 32和MIPS 64架构标准。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS 32 4Kc的新版本以及未来64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

在MIPS芯片的发展过程中，SGI公司在1992年收购了MIPS计算机公司，1998年，MIPS公司又脱离了SGI，成为MIPS技术公司; MIPS32 4KcTM 处理器是采用MIPS技术特定为片上系统(System-On-a-Chip)而设计的高性能、低电压 32位MIPS RISC 内核。采用MIPS32TM体系结构，并且具有R4000存储器管理单元(MMU)以及扩展的优先级模式，使得这个处理器与目前嵌入式领域广泛应用的 R3000和R4000系列(32位)微处理器完全兼容。

新的 64 位 MIPS 处理器是RM9000x2，从“x2”这个标记判断，它包含了不是一个而是两个均具有集成二级高速缓存的64位处理器。RM9000x2 主要针对网络基础设施市场，具有集成的 DDR 内存控制器和超高速的 HyperTransport I/O 链接。

处理器、内存和 I/O均通过分组交叉连接起来的，可实现高性能、全面高速缓存的统一芯片系统。除通过并行处理提高系统性能外，RM9000x2 还通过将超标量与超流水线技术相结合来提高单个处理器的性能。

64位处理器MIPS 64 20Kc的浮点能力强，可以组成不同的系统，从一个处理器的Octane工作站到64个处理器的Origin 2000服务器;这种CPU更适合图形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已经在SGI的服务器中得到应用，目前其主频最大可达400MHz。

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芯片的竞争，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芯片厂商所采用。

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强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。

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，在软件方面与上述产品完全兼容。

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、服务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），其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。

由于服务器RISC处理器市场的激烈竞争结果导致HP 公司放弃它的PA-RISC和“私生子”Alpha 两种类型服务器处理器，而“Alpha技术”则被Intel和AMD吸收应用到他们自身的处理器中； MIPS处理器应用范围则较广，对于作为服务器RISC处理器来说，主要是应用于专门的图形工作站/服务器上；相对来说，应用面较专业，因而竞争较少。就目前的服务器RISC处理器来说，主要是IBM 的POWER和SUN 的UltraSPARC 两大处理器之间的竞争；相对而言，IBM在这场RISC处理器竞争中是个大赢家。

UltraSPARC处理器是Sun的命脉，以UltraSPARC为基础的Unix服务器曾为Sun 带进大量营收，不过，经过.com 泡沫化的冲击，加上Unix服务器市场渐趋平稳，在营收下滑之际，UltraSPARC庞大的研发费用转为Sun 沉重的负担。

面对自己的良机顿挫，Sun近来连续宣布UltraSPARC新策略，大幅改变UltraSPARC产品计划（roadmap），以改变目前的不利局势。例如取消了UltraSparc V与Gemini处理器，而将资源重点转向代号为Niagara 与Rock的高吞吐量计算处理器。并且Sun和富士通计划在2006年之前将它们基于Sparc处理器的服务器产品合并在一起，共同来对付他们的竞争对手 IBM；到底鹿死谁手，人们正拭目以待。

F. 对于MIPS汇编语言的初学者，有什么样的教材推荐

MIPS 汇编语言，最经典的教材叫 see Mips runs,网上有它的中文版。
dangdang上也有得卖，书名叫《MIPS体系结构透视》
如果你要学好MIPS 汇编，必须实验环境才能深入理解，特别是如果没有学过汇编语言，
会对寻址，操作数，立即数，寄存器很晕头的。

G. MIPS架构的体系分类

MIPS32®架构刷新了32位嵌入式处理器的性能标准。它是MIPS科技公司下一代高性能MIPS-Based™处理器SoC发展蓝图的基础，并向上兼容MIPS64®64位架构。MIPS架构拥有强大的指令集、从32位到64位的可扩展性、广泛的软件开发工具以及众多MIPS科技公司授权厂商的支持，是领先的嵌入式架构。MIPS32架构是以前的MIPS I™ 和 MIPS II™指令集架构（ISA）的扩展集，整合了专门用于嵌入式应用的功能强大的新指令，以及以往只在64位R4000™ 和 R5000® MIPS®处理器中能见到的已经验证的存储器管理和特权模式控制机制。通过整合强大的新功能、标准化特权模式指令以及支持前代ISA，MIPS32架构为未来所有基于32位MIPS的开发提供了一个坚实的高性能基础。
MIPS32架构基于一种固定长度的定期编码指令集，并采用导入/存储（load/store）数据模型。经改进，这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式，允许编译器优化复杂的表达式。此外，它还带有32个通用寄存器，让编译器能够通过保持对寄存器内数据的频繁存取进一步优化代码的生成性能。
MIPS32架构从流行的R4000/R5000类64位处理器衍生出特权模式异常处理和存储器管理功能。它采用一组寄存器来反映缓存器、MMU、TLB及各个内核中实现的其它特权功能的配置。通过对特权模式和存储器管理进行标准化，并经由配置寄存器提供信息，MIPS32架构能够使实时操作系统、其它开发工具和应用代码同时被执行，并在MIPS32 和MIPS64处理器系列的各个产品之间复用。
它的高性能缓存器及存储器管理方案的灵活性仍继续成为MIPS架构的一大优势。MIPS32架构利用定义良好的缓存控制选项进一步扩展了这种优势。指令和数据缓存器的大小可以从256byte到4Mbyte。数据缓存可采用回写或直写策略。无缓存也是可选配置。存储器管理机制可以采用TLB或块地址转换（BAT）策略。利用TLB，MIPS32架构可满足Windows CE 和Linux的存储器管理要求。
由于增加了密集型数据处理、数据流和断言操作（predicated operations） ，可满足嵌入式市场不断增长的计算需求。条件数据移动（Conditional data move）和数据缓存预取（prefetch）指令被引入，以期提高通信及多媒体应用的数据吞吐量。固定浮点DSP型指令可进一步增强多媒体处理能力。这些新指令，包括乘法、乘加、乘减和“前导计数（count leading）0s/1s”，在处理音频、视频和多媒体等数据流时，无需在系统中增加额外的DSP硬件即可提供更高的性能。功能强大的浮点指令可加快某些任务的执行速度，比如一些DSP算法的处理、图形操作的实时计算。浮点操作可选择软件仿真。最后，为简化系统集成任务，MIPS32标准定义EJTAG（增强型JTAG）选项功能作为非入侵式、片上实时调试系统。 MIPS64®架构刷新了64位MIPS-Based™嵌入式处理器的性能标准。它代表着下一代高性能MIPS®处理器的基础，并兼容MIPS32®32位架构。MIPS架构拥有强大的指令集、从32位到64位的可扩展性、广泛可获得的软件开发工具以及众多MIPS科技公司授权厂商的支持，是领先的嵌入式架构。MIPS64架构是以前的MIPS IV™ 和 MIPS V™指令集架构（ISA）的扩展集，整合了专门用于嵌入式应用的功能强大的新指令，以及以往在R4000® 和 R5000® MIPS处理器中执行的已经验证的存储器管理和特权模式控制机制。通过整合强大的新功能、标准化特权模式指令、支持前代ISA，以及提供从MIPS32架构升级的路径，MIPS64架构为未来基于MIPS处理器的开发提供了一个坚实的高性能基础。
MIPS64架构基于一种固定长度的定期编码指令集，并采用导入/存储（load/store）数据模型。经改进，这种架构可支持高级语言的优化执行。其算术和逻辑运算采用三个操作数的形式，允许编译器优化复杂的表达式。此外，它还带有32个通用寄存器，让编译器能够通过保持对寄存器内数据的频繁存取进一步优化代码的生成性能。
这种架构从R4000/R5000类处理器衍生出特权模式异常处理和存储器管理功能。它采用一组寄存器来反映缓存器、MMU、TLB及各个内核中实现的其它特权功能的配置。MIPS32架构的兼容模式让32位代码无需修改即可在MIPS64上运行。通过提供后向兼容性、对特权模式和存储器管理进行标准化，并经由配置寄存器提供信息，MIPS64架构能够使实时操作系统和应用代码同时被执行，并在MIPS32和MIPS64处理器系列的各个产品之间复用。
高性能缓存器及存储器管理方案的灵活性仍继续成为MIPS架构的一大优势。MIPS64架构利用定义良好的缓存控制选项功能进一步扩展了这种优势。指令和数据缓存器的大小可以从256byte到4Mbyte。数据缓存可采用回写或直写策略。无缓存也是可选配置。存储器管理机制可以采用TLB或块地址转换（BAT）策略。利用TLB，MIPS64架构可满足Windows CE和Linux的存储器管理要求。
由于增加了数据流和断言操作（predicated operations），可满足嵌入式市场不断增长的计算需求。条件数据移动和数据预取指令被标准化，以提高通信及多媒体应用的系统级数据吞吐量。
固定浮点DSP型指令可进一步增强多媒体处理能力。这些以前只有在某些64位MIPS处理器上才使用的指令，包括乘法（MUL）、乘加（MADD）、乘减（MSUB）和“前导计数（count leading） 0s/1s”，在处理音频、视频和多媒体等数据流时，无需在系统中增加额外的DSP硬件即可提供更高的性能。
功能强大的64位浮点寄存器和执行单元可加快某些任务的执行速度，比如一些DSP算法的处理、图形操作的实时计算。双单精度指令（Paired-Single instruction）在一个64位寄存器中装入了两个32位浮点操作数，从而实现单指令多数据操作（SIMD）。这种方法的执行速度是传统32位浮点单元的两倍。浮点操作可选择软件仿真。
MIPS64架构兼具32位和64位寻址模式，同时采用64位数据工作。这样一来，无需额外的存储器进行64位寻址就能获得64位数据的优势。为了便于从32位系列的移植，该架构还带有32位兼容模式，在这种模式中，所有寄存器和地址都是32位宽，MIPS32架构中出现的所有指令都被执行。 microMIPS™是一种在单个统一的指令集架构中集成了16位和32位优化指令的高性能代码压缩技术。它支持MIPS32® 和MIPS64® Release 2架构，整合了可变长度重新编码MIPS指令集和新增的代码量优化16位和32位指令，可提供高性能和高代码密度。
microMIPS是一个完整的ISA，既能单独工作，也能与原有的MIPS32兼容指令解码器共同工作，允许程序混合16位和32位代码，无需模式切换。microMIPS的程序代码量较小，因此可获得更好的缓存利用率和更小的取指带宽（fetch bandwidth），从而有助于提升性能，降低功耗。
microMIPS包含所有MIPS ASE指令，支持CorExtend™/UDI接口。而且，针对microMIPS软件及系统开发，MIPS科技公司与第三方合作伙伴生态系统提供有一套全面完善的软硬件工具支持。新推出的M14K™和 M14Kc™是首先执行 microMIPS的处理器内核。

H. mips是怎么运算的呀

mips运算公式为：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)。具体如下：

假设cpu的时钟频率是AHZ，每B个时钟周期组成一个机器周期，执行一条指令平均需要C个机器周期 MIPS=A/(B*C)。

mips可以衡量计算机速度的指标。mips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。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。

(8)mips体系结构与编程刘佩林扩展阅读：

MIPS最早在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技术公司是美国着名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。

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，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。

I. 怎么用C语言编程测试计算机的MIPS或MFLOPS值

准确测试cpu的mips或者mflops一般是设计体系结构时候用cpu模拟器或者verilog前仿得到的。对于用C语言比较准确的测试mips或者mflops，你可以用一个程序读取系统时间，然后执行第二个程序，第二个程序执行完成后再记录执行的时间，然后反汇编第二个程序，统计第二个程序中执行的指令条数，通常第二个程序中执行的指令数是确定的，（分支和循环的次数是可确定的）。mips和mflops在risc cpu的评价中比较有价值，感觉cisc稍差一些。