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标题: MIPS架构系列 [打印本页]

作者: yuyang911220 时间: 2015-10-25 17:31 标题: MIPS架构系列

MIPS架构（英语：MIPS architecture，为Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages的缩写，亦为Millions of Instructions Per Second的相关语），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。最早的MIPS架构是32位元，最新的版本已经变成64位元。
MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，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。

MIPS已经在MIPS结构的两个系列中进行了标准化：MIPS32(32位系列) 和MIPS64(64 位系列)。这是唯一一种能提供64位解决方案的结构，它在某些应用领域可以提供重要的性能优势，例如网络。目前，MIPS科技公司设计高性能 32 位和 64 位架构及内核并发放其许可（这种商业模式和ARM是一样的），这些架构和内核可实现较小尺寸和较高能量效率的嵌入式处理器。MIPS平台面向高增长的嵌入式市场，如数字机顶盒、数字电视机、DVD 刻录机、宽带接入设备、数字相机、激光打印机和网络路由器市场。

目前MIPS架构处理器在市场上较新的几款处理器，有MIPS32 24K、24KE以及34K等系列产品。

MIPS32 24K 系列
24k核心采用0.13微米制程技术，运作频率可达550MHz，硬件支持标准IEEE 754浮点运算，单一组32×32 MDU，以及具备TLB或者是固定式对应功能的可调整式MMU，而在24k PRO部分，内含了MIPS CorExtend功能，芯片设计业者可以加入自行定义的特殊指令，而且还能维持与MIPS32架构间的兼容性。

MIPS32 24K系列的可合成处理器内核是嵌入式芯片业性能最高的32位内核。来自一些业界领先公司定制SOC（片上系统）设计方法、开放内核协议（Open Core Protocol ，简称OCP）互连架构、标准程序库和片上存储器确保基于24K内核的产品最大限度地缩短设计时间并降低产业成本。
24K系列是为快速运行图形、Java和要求苛刻的代码设计的，具有超快的乘法能力、智能高速缓存、支持浮点和CorExtend功能，其中CorExtend可使用户通过定义和增加自己的指令充分提高应用性能。MIPS32 24K 核心系列针对各种量产应用设计，例如宽带接入、无线、网络、数字电视、及办公室自动化。当以台积电的0.13微米工艺实现时，24K内核可达到400MHz 以上的性能；若采用高性能0.13 LV-OD 低介电系数工艺，其性能则可达625 MHz，这是目前嵌入式市场中32位可综合内核的较高性能。

MIPS32 24KE内核系列
MIPS32 24KE内核是嵌入式行业最高性能、最低功耗、集成了 DSP 功能的 32 位可合成处理器内核权。基于 MIPS32 24KE 内核，OEM 和半导体公司可显著减少 SoC 成本、芯片面积和功耗。在24KE架构方面，基本上这是一款基于原先24k架构之下的加强版处理器，在单一处理核心中，就汇整了RISC处理核心与DSP加速功能，因此在集成度以及资料流的协调性上，会有更加出色的表现。

在24KE中整合的是称为MIPS DSP ASE的特定应用架构延伸技术，不用另外附加DSP电路，因此在成本与开发时程的控制上，会有更出色的表现，而相较起不含DSP ASE的24K处理器，在数字信号的处理上，可达到将近3倍的速度表现。

DSP ASE在加速的应用上，包含了IDCT转换（视讯压缩）、IMDCT（MP3解码）加速，以及一般工业应用中的滤波器等等。而由于24KE系列核心是完全静态的可合成核心，因此也可轻易的混用多家厂商的实体IP，可视不同用途，整合高速存储器以及标准元件之后，达到高频率以及高性能表现，也能透过整合高密度标准元件以及存储器，达成对功耗以及芯片面积的最佳化。

24KE 内核系列的目标市场包括机顶盒、DTV、DVD刻录机、语音交换、IP 电话、数码相机、蜂窝电话、打印机、调制解调器、住宅网关和汽车远程信息处理。低功耗使这些内核成为电池供电和有热限制的设备的理想选择。

MIPS32 34K 内核系列
它是针对高性能和成本敏感的嵌入式应用的一种革命新性多线程解决方案。34K 核心系列是首个执行MIPS MT ASE，并利用包括 MIPS DSP ASE 的成熟功的 24KE 微架构的产品。34K 内核的多线程能力可显著降低整体的芯片尺寸、成本和功耗。

单线程微处理器今天在等待存取存储器存取时浪费了许多周期，在相当程度地上限制了系统性能。34K 内核通过增加强处理器的利用来减少存储器等待潜伏期的影响。当一个线程停止时，其他的线程立刻流入流水线开始执行工作，使应用吞吐能力量实现显著地增加。据测试表明，运行两个线程的 34Kc 内核相要比单线程处理器的速度提高 60%，而尺寸仅增加 14% 的尺寸即可实现 60% 的加速。

此外，34K 内核系列可为嵌入式应用提供出众的实时响应。用户可为实时任务分配专用处理带宽，以实现有保证的服务质量（QoS）。该装置可持续监测线程进程，并和自动进行采取校矫正行动来满足或超越实时需求。

若加入了硬件虚拟机器模式，透过两个VPE，可以在单一34K核心中同时执行两个操作系统。34KE 内核系列的目标市场IP电视、IP 电话及多媒体服务，可提供稳健传送的基础，并应用在调制解调器、网关等。

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