MIPS详细资料大全

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。

基本介绍 中文名 ：单字长定点指令平均执行速度  外文名 ：Million Instructions Per Second 类别 ：机器语言指令数 成立时间 ：1998 年 相关公司,处理器,相关联系,存在问题, 相关公司 MIPS 科技公司（纳斯达克交易代码：MIPS）是全球第二大半导体设计IP（智慧财产权）公司和全球第一大模拟IP公司。MIPS 科技在全球拥有超过 250 家客户，为全球众多最受欢迎的数字消费、宽频、无线、网路和携带型媒体市场提供动力——包括 Linksys 的宽频设备、索尼的数位电视和娱乐系统、先锋的 DVD刻录设备、摩托罗拉的数字机顶盒、思科的网路路由器、Microchip 的 32 位微控制器和惠普的雷射印表机。今天，MIPS 科技在全球拥有 400 多项专利产权（专利和套用）。公司成立于 1998 年，总部位于美国加州 Mountain View，办事处遍布全球。 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、伺服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），其套用领域覆盖游戏机、路由器、雷射印表机、掌上电脑等各个方面。 MIPS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技术公司。 MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。 随后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器核心（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器核心MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器核心。 处理器 MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思“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体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技术公司是美国著名的晶片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计晶片。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，并可以套用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构晶片之一，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晶片的竞争，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晶片厂商所采用。 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强调软硬体协同提高性能，同时简化硬体设计。 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，在软体方面与上述产品完全兼容。 相关联系 MIPS即 Million Instructions Per Second 的简写－－计算机每秒钟执行的百万指令数。是衡量计算机速度的指标。 现如今CPU的频率越来越高，又是流水线又是超标量计算又是双核多核的，单纯以时钟频率来衡量计算机的速度已经不再科学，用MIPS来衡量相对比较合理。 以ARM7为核心的S3C44B0X的推荐最高工作频率为66MHz，按照ARM公司提供的技术资料，Cortex A9类CPU的运算速度可按如下公式计算：MIPS=09×MHz，由此可得出，旧型号的Arm 7 系列S3C44B0X的最大运算速度大约为09×66MHz=594MIPS。6M的51单片机通常是12 或24个时钟周期才能完成1条指令，乘法和除法指令更需要48个时钟周期。这样，我初步估算6M的51单片机的运算速度应该在02~05MIPS之间。可见8位机与32位机的运算速度还是有巨大的差异的。 再以AVR为例，它的数据吞吐率可达1MIPS/MHz，即1MHz的震荡频率可达1MIPS。 综上，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。 存在问题 MIPS是指令执行的速率，规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。从表面看，MIPS既容易理解，又符合人的直觉。其实，用MIPS作为度量性能的指标存在三个问题。 首先，MIPS规定了指令执行的速率，但没有考虑指令的能力。我们没有办法用MIPS比较不同指令集的计算机，因为指令数肯定是不同的。 其次，在同一计算机上，不同的程式会有不同的MIPS，因而一台计算机不会只有一个MIPS值。例如，将执行时间用MIPS、CPI、时钟频率代入之后可得： 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) 上图显示了SPEC2006在Intel Core i7上的CPI最大值和最小值是相差5倍的，MIPS也是如此。 最后一点，也是最重要的一点，如果一个新程式执行的指令数更多，但每条指令的执行速度更快，则MIPS的变化是性能无关的。

处理器的架构一直以来是x86和ARM的天下，而自2010年RISC-V诞生以后，隐约呈现出了三足鼎立的趋势。

x86主要应用于传统PC市场，善于处理大数据，IP掌握在英特尔和AMD手中。ARM主要统治移动市场，处理快数据为主。RISC-V可以同时兼顾数据传输速度与传输量，而x86和ARM并不是很胜任。

x86属于复杂指令集（CISC）架构，ARM、MIPS和RISC-V属于精简指令集（RISC）架构。x86已经不对外授权，而ARM需要支付高额的专利授权费才能使用。RISC-V允许任何人自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，而不必支付专利授权费。

能够完全买断ARM架构的只有苹果、高通、三星、华为、联发科这样资金雄厚的公司，他们有几十至几百人的研发团队可以快速的消化ARM架构产出自己的芯片。但绝大多数的普通人想深入的了解和学习ARM架构是非常困难的。

RISC-V允许几个人的小团队花费几个月至几年的时间去创造属于自己的芯片。开放免费的生态有助于形成强大的生态系统，如Linux和Android。

RISC-V的缺点在于还没有形成赖以它生长的一整套生态系统，比如：Windows基于x86，Android基于ARM。RISC-V基金会其实对此并不做任何定义，生态系统的搭建交予使用者来自行发挥，最主要的原因就是生态系统并非一蹴而就。

但RISC-V基金会内部已经形成了较为完善的生态圈。迄今为止，该基金会已经吸引了全球28个国家300多家会员加入。

RISC与ARM、RISC-V指令集架构其实一直分为复杂指令集（CISC）架构和精简指令集（RISC）架构。在传统电脑领域复杂指令集占据了优势，在移动端为王的时代以及未来的万物互联时代精简指令集将会占据绝大多数市场份额。

复杂指令集架构需要足够多的训练，才能完成“吃饭”的一系列的动作，如果要完成其他的动作，又要与之相对应的指令。而精简指令集拆解成了最简单的步骤，“舀一勺饭”改成“舀一勺菜”就完成了从吃饭到吃菜的动作。我们不能通过人的正常思维去思考这个问题，毫无疑问对于机器精简指令集的执行效率比复杂指令集高，反应速度也会更快，这样就可以减少硬件的复杂程度从而减少功耗。

RISC是1981年在David Patterson的带领下，加州大学伯克利分校的一个研究团队起草了RISC-1,就是今天的RISC架构的基础。RISC的设计理念催生了一系列新架构，如：MIPS、IBM PowerPC、ARM。

2010年伯克利大学并行计算实验室（Par Lab）的1位教授和2个研究生想要做一个项目，需要选一种计算机架构来做。当时面临的选择是x86、ARM，但不管选择哪个都或多或少的出现问题，比如：授权费价格高昂、不能开源、不能扩展更改等等。

所以他们在2010年5月开始规划自己做的一个新的、开源的指令集RISC-V（第五代精简指令集）。到了2015年，RISC-C在学术界已经开始出名了，3位创始人还从两个方面推动RISC-V在技术和商业上的发展：成立RISC-V基金会，维护RISC-V指令集架构的完整性和非碎片化。成立SiFive公司，推动RISC-V商业化。开发了用于RISC-V处理器设计的Chisel语言。

x86和ARM的架构篇幅动则数千页，RISC-V的规范文档仅有145页，且“特权架构文档”的篇幅页仅有91页，基本的RISC-V指令数目仅有40多条。

现在可能大家还看不出精简指令集的优势，在未来的物联网大概会有300亿个设备被链接起来。

它们并没有很强悍的硬件去匹配比较复杂的指令集架构，它们需要的是功耗小、响应快、故障率低。在这个时候，精简指令集的潜力就完全的被挖掘出来了。正如基于x86的CPU并不适用于移动设备一样，ARM就是乘着这样一阵风飞起来的，未来精简指令集也会，并且会飞得更高。为什么这里没有明确指出是RISC-V，因为还有其他的精简指令集架构，如：MIPS。MIPS或将成为RISC-V未来赛道上的最强竞争者MIPS、RISC-V两者的架构相差不大，MIPS也在2018年12月宣布开源。

MIPS是最早出现的商业RISC架构芯片之一，在80年代中期在很多地方都能看到MIPS的身影，如：Sony、Nitendo的游戏机、Cisco路由器、SGI超级计算机等，基于MIPS指令集的芯片已经有100亿颗的出货，这就意味着MIPS处理器在很多的市场已经非常成熟了。

RISC体系遭到x86碾压式竞争的时候，MIPS是RISC中唯一一个盈利的。在智能手机时代，由于MIPS选择消费电子，而ARM选择了手机市场，就导致了它们两不同的命运。中国企业大爱RISC-V架构，或将借IOT实现弯道超车RISC-V的开源、免费的特性，使得国内渴望掌握芯片核心技术的企业可以持续的使用和壮大下去。同时因为RISC-V是模块化的设计，可以直接应用模块，它的使用、开发门槛也低。

美国加码实体清单针对中国企业，会更加坚定国内企业研究自主可控芯片的决心。在未来，中国或将借着IOT这波东风实现弯道超车。以上个人浅见，欢迎批评指正。认同我的看法，请点个赞再走，感谢！喜欢我的，请关注我，再次感谢！

RISC：

1、精简指令集计算机，相较于CISC（复杂指令集计算机），由于精简掉80%左右的复杂指令，流水线短，并发行更强，效率更高。

2、目前手机中大量使用的ARM芯片，就是典型的RISC处理器。同时，一些大型商用服务器，也在使用RISC处理器，比如IBM公司的Power 7。

CISC：

1、CISC是台式计算机系统的基本处理部件，每个微处理器的核心是运行指令的电路。指令由完成任务的多个步骤所组成，把数值传送进寄存器或进行相加运算。

2、CISC是一种执行整套计算机指令的微处理器，起源于80 年代的MIPS主机(即RISC 机)，RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。

扩展资料：

RISC与CISC的差异

1、存储器 *** 作：RISC 对存储器 *** 作有限制，使控制简单化；而CISC 机器的存储器 *** 作指令多， *** 作直接。

2、程序：RISC 汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；而CISC 汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂 *** 作的程序设计相对容易，效率较高。

3、中断：RISC 机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC 机器是在一条指令执行结束后响应中断。

参考资料：

百度百科-精简指令集计算机

嵌入式系统是电子信息产业的基础，是智能系统的核心，广泛应用于工业控制、 汽车 电子、智能家居、医疗器械和智能穿戴设备等众多领域。伴随物联网和人工智能的快速发展，嵌入式系统在智能系统中发挥着越来越大的作用。

随着物联网的快速发展，应用环境的复杂化，特别是嵌入式AI的需求，随着微电子技术的飞速发展，嵌入式系统内核架构种类繁多，如MCS-51架构、MIPS架构、PowerPC架构、ARM架构以及现在比较火的RISC-V架构，随着用户对产品功能多元化的追求，对更低功耗、更人性化的人机交互界面以及多任务等需求的增加，传统的基于MCS-51架构的8位51单片机，无论是处理能力还是存储能力都已无法满足此类复杂的应用。ARM公司针对通用MCU（微控制器）领域成功推出了32位的Cortex-M系列内核，而各大半导体厂商（如NXP、TI、ST、Atmel等）纷纷基于该内核针对不同的应用领域开发出了各具特色的MCU。采用标准化内核，一方面降低了半导体芯片厂商在芯片架构上的研发难度，缩短了产品推向市场的时间；另一方面，由于采用同样的ARM内核，为了实现产品的差异化，使得各大半导体厂商将研发重点放在了外设接口、功耗、存储器资源等方面，针对各自优势应用领域推出系列化的产品。从嵌入式开发者的角度来看，这种方式降低了开发人员学习和掌握MCU应用开发的难度，学习者只需要针对通用的内核就某种MCU深入研究，掌握其精髓，就能融会贯通。采用统一的标准化内核设计和生产MCU产品已成为嵌入式MCU发展的趋势。

ARM公司还与各大半导体厂商深度合作，在与芯片相关的开发工具和软件解决方案上形成了一条良好的、完整的生态产业链/生态系统，不仅为嵌入式开发人员提供了一系列高效易用的开发工具（如Keil、IAR等），而且提供了丰富的资源（如OS、固件库、应用例程等），在提高开发效率、降低开发成本、缩短开发周期等关键环节具有明显的优势，如ST公司针对Cortex-M内核开发的STM32系列产品，为STM32的开发提供了各种固件库，如标准外设库、HAL库、LL库等，这些位于嵌入式组成结构中间层的库文件屏蔽了复杂的寄存器开发，使得嵌入式开发人员通过调用API函数的方式就能迅速搭建系统原型。目前，基于库的开发方式已成为嵌入式系统开发的主流模式。

嵌入式技术作为物联网的底层支撑技术，是物联网的核心技术之一，物联网的底层和感知层都涉及到嵌入式系统中微控制器及外围接口的驱动开发技术，在当前物联网与移动互联网、人工智能、大数据相融合的趋势下，以智能制造、智能家居、智能交通、智慧医疗为代表的物联网应用领域，对嵌入式技术人才需求越来越大，嵌入式AI正以蓬勃姿态迎接未来。

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技术公司。
MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。

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