从开发层面讲mips架构有什么特点

作者：知乎用户

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是指单字长定点指令平均执行速度。

MIPS即Million Instructions Per Second的简写，计算机每秒钟执行的百万指令数，是衡量计算机运行速度的指标，即每秒处理的百万级的机器语言指令数，是衡量计算机运算速度的指标。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。

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。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。

mips存在的问题

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，不同的程序会有不同的MIPS，因而一台计算机不会只有一个MIPS值。

最后一点，也是最重要的一点，如果一个新程序执行的指令数更多，但每条指令的执行速度更快，则MIPS的变化是性能无关的。

MIPS应该是MIPS(Million Instructions Per Second)：单字长定点指令平均执行速度

这个就与CPU的架构有很大关系，有些CPU，它的指令周期就是晶振的周期（所谓的单周期），所以MIPS=f(MHz)

有些CPU比如未优化的51，好像是执行一条指令需要12T，那么同样完成一个 *** 作，如果耗时相同就需要更高的频率，所以说MIPS=f(MHz)/CPI （CPI是每个指令的cycle数）

编译64位程序，不一定要编译机器是64位的，但是32位机器默认安装的gcc编译环境还是不能用来编译64位程序。 编译64位程序，需要加上-m64编译器参数，默认安装的gcc已经支持该参数，但是缺少64位机器指令相关的文件，所以不能编译

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。

MIPS是衡量计算机CPU性能的指标。

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。

用MIPS作为度量性能值存在的问题：

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。

1、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。

2、在同一计算机上，不同的程序会有不同的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)。

3、也是最重要的一点，如果一个新程序执行的指令数更多，但每条指令的执行速度更快，则MIPS的变化是性能无关的。

寄存器的大小为32位，由于32位为一组的情况很常见，所以称之为 “字（word）” ，另外由于MIPS使用字节编址，所以连续的地址字的地址也就相差4。另外，处理器只能将少量的数据保存在寄存器上，剩下的数以十亿记的数据都是放在存储器上的。比如数据结构和数组等。所以MIPS体系中要对存储器和寄存器之间的数据进行传输，就有了 数据传送指令 。其具体的实现方法是：讲一个基址存于寄存器中，然后通过数据传送指令进行取值，所以当使用数据传送指令取存储器中的数据（字）的时候，其 地址偏移量是基址+4 逻辑偏移量。按字节编址的情况下，所有字的起始地址必须是4的倍数，这就是 对齐限制 。

对立即数（也就是常数1，2··· 这些存放在存储器中的数据）的 *** 作一般都是相对于对寄存器 *** 作的指令加上一个i（immediately），对于无符号数则加上一个u，默认情况下是对寄存器进行有符号数的 *** 作。另外注意，由于“0”这个数用处远比别的常数大，所以专门在寄存器zero中存放了0，且恒为0；至于为什么大？有的时候是要判断一个数是否小于0有时候是要用0进行 *** 作，比如异或，或非等一些 *** 作可能用的上，所以其概率远远的高于别的常数，这就是前面讲过的“加速大概率事件发生”的重要思想的体现！

目前普遍采用二进制补码的方式实现负数，为什么呢？我也是一阵苦恼，后来慢慢的摸索发现，二进制补码可以直接进行想加 *** 作就得出其具体的数值，与无符号数完美的统一，具体的实现方式是把符号位，也就是最左端的一位作为符号位，然后在计算机十进制数值的时候，对符号位的十进制值取负数，然后与后面的位数的十进制数相加，就会得到其表示的负数，而取反码这一方式虽然正数负数对称，但是存在了两个0 的问题，对于粗心的程序员是很麻烦的，另外，求一个正数的相反数的补码表现形式很简单，补码=反码+1，比如0010 表示+2，第一位是符号位， 如果要取-2，那么只需要先变为1101，然后加1 ，得到1110，这就是二进制的-2的补码表示。转换为十进制的时候就是

当然，这一公式仅仅针对负数，正数的反码补码都是原码。

很多时候存在了把十六位数转换为32位数的情况。这个时候，只需要把符号位复制16次，并且把原来的16位数放在右边，符号位复制后的16个数放在左边，组合之后的32位数就是32位的符号数了。然后你再算相反数的补码表示，就会发现，好神奇哟~~

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