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32位嵌入式微处理器之（二）MIPS
一、MIPS处理器简介
MIPS CPU是一种RISC结构的CPU，MIPS起源于一个学术研究项目，该项目的设计小组连同几个半导体厂商合伙人希望能制造出芯片并拿到市场上去卖。结果是该结构得到了工业领域内最大范围的具有影响力的制造商们的支持。从生产专用集成电路核心(ASIC Cores)的厂家(LSI Logic,Toshiba, Philips, NEC)到生产低成本CPU的厂家(NEC, Toshiba,和IDT),从低端64位处理器生产厂家(IDT, NKK, NEC)到高端64位处理器生产厂家(NEC, Toshiba和IDT)。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。
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NIPS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位处理器内核(core)MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。
注意：
MIPS有两种含义，上文中的MIPS是Microprocessor without Interlocked Pipe Stages的缩写，即无互锁流水线级的微处理机，它是一个科研项目的名称；MIPS在计算机科学里还有Million Instructions Per Second，即每秒执行百万(条)指令数，是衡量计算机速度的一个重要指标。
二、MIPS的商业模式
MIPS的商业模式和ARM相似，也是研发处理器内核，将知识产权授权给其他公司。我们非常熟悉的国产处理器厂商龙芯就是获得MIPS32和MIPS64架构的授权，借此开发龙芯CPU。
MIPS开展授权模式比ARM要晚，其生态系统的规模和完整性都不如ARM，而且很多MIPS的授权厂商如Broadcom/PMC等都不在处理器核上继续投入了，而反观ARM，除了ARM本身，Qualcomm/Marvel等作为ARM的架构授权者都在积极推动处理器内核的研发，这一点使MIPS在与ARM的竞争中无法占到优势。
三、MIPS处理器的技术特点
MIPS处理器主要有以下技术特点：
1、MIPS的设计保持纯粹的RISC风格，其设计始终保持简洁性，它倾向于把复杂的工作交给编译器去做。很多大学课程都喜欢选择MIPS体系结构来讲解计算机体系结构。MIPS的设计还是保持着学院派的作风，有一定理想化的色彩，因此到了实际商用领域，不如ARM这种以RISC为主但是也会引入一些CISC设计思想的处理器更具竞争力；
2、占用更小的芯片面积，功耗方面比ARM芯片稍大一些；
3、具有32位和64位两种架构的指令集，而ARM只有32位架构的指令集；
4、核内包含大量寄存器、指令数和字符；
5、可视的流水线延迟间隙；
6、多发射核技术，这种技术将处理器中的闲置处理单元分割出来虚拟为另一个核心，以提高处理单元的利用率，避免了处理单元闲置浪费；
7、MIPS是开放式的架构,用户可以在开发的内核中加入自己的指令；
四、MIPS处理器的主要应用领域
MIPS处理器主要有以下应用领域：
1、在数字电视、数字机顶盒、DVD/蓝光播放器、数码相机和宽带客户端等领域MIPS架构处理器应用比例大约为50%；
2、在家用网络方面，大部分宽带路由器与无线接入点都采用了MIPS架构处理器，MIPS在互联网时代数字家庭的组成中已经占据一定的优势；
3、MIPS在移动/便携终端领域远不如数字家庭那样神勇，不过采用MIPS处理器的索尼PSP的成功说明MIPS在这个领域大有可为，逐渐兴起的电子书也是MIPS在这个领域的一个突破口；
4、MIPS在服务器市场也有部分应用，许多在业务上有前瞻性的互联网企业都考虑或已经将MIPS架构平台大量引入数据中心，在灵活满足需求的同时降低愈发夸张的能源及冷却成本；
五、MIPS处理器面临的困境
1、MIPS其实是一款非常优秀的RISC处理器架构，但是由于一些历史原因，错过了一些比较好的发展机遇，导致现在的发展遇到一些困境，主要体现在以下几个方面：
2、MIPS构建的生态系统远不如ARM完善，而且这种现状在当前ARM迅猛发展的情况下很难有所改观，在国内，我们很少看到关于MIPS的培训课程，而ARM相关的培训课程则很多，不过一些高校会采用MIPS处理器架构来授课，因为MIPS的设计是开源的；
3、MIPS所擅长的多是一些对效能要求远远高于用户体验的领域，这也从侧面反映出该架构下长期缺乏优秀的用户交互系统的窘境；
4、MIPS在中国市场授权模式开展地较晚，因此在中国市场的推广远不及ARM；
5、MIPS内核平台的开放性不太好，导致目前MIPS开发工具支持不够广泛，这是开发者不愿意看到的，而支持ARM内核的集成开发环境(IDE)、编译器、RTOS、软件仿真器、启动/驱动代码产品也是层出不穷，可以说一条完整的设计链已经形成，进入一种良性循环，所以开发者更倾向于使用ARM芯片；
六、MIPS未来可能的发展趋势
下面对MIPS未来可能的发展趋势做一些分析：
1、MIPS处理器核将向着硬件多线程方向发展，这与ARM不同，ARM的发展方向是多核处理器；
2、MIPS要寻求壮大自己的生态系统，让MIPS处理器支持更多操作系统，与其合作伙伴打造更加开放自由的平台。2009年，MIPS加入了开放嵌入式软件基金会（OESF），这将扩大MIPS的影响力，MIPS也成立了Android解决方案中心，目的就是让更多的厂商采用MIPS+Android的软硬架构来开发电子产品；
3、MIPS将借助3.5G或者4G的发展进军无线通讯领域，考虑到未来无线通信协议与Wi-Fi协议愈发相似，在这个时机切入似乎是个不错的选择；
4、MIPS会大力布局云时代，MIPS在互联网时代数字家庭的组成中已经占有一定的优势，具备了接入云的基础；
5、在服务器市场，MIPS的优势渐渐体现出来，基于云的应用大大增加了对系统I/O与加解 密运算能力的要求，而这正是许多MIPS架构处理器的强项；
6、在工控领域，MIPS可能不会有什么作为，这一领域还是会被8位单片机和ARM低端芯片占据；
MIPS CPU是一种RISC结构的CPU，MIPS起源于一个学术研究项目，该项目的设计小组连同几个半导体厂商合伙人希望能制造出芯片并拿到市场上去卖。结果是该结构得到了工业领域内最大范围的具有影响力的制造商们的支持。从生产专用集成电路核心(ASIC Cores)的厂家(LSI Logic,Toshiba, Philips, NEC)到生产低成本CPU的厂家(NEC, Toshiba,和IDT),从低端64位处理器生产厂家(IDT, NKK, NEC)到高端64位处理器生产厂家(NEC, Toshiba和IDT)。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。
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NIPS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位处理器内核(core)MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。
注意：
MIPS有两种含义，上文中的MIPS是Microprocessor without Interlocked Pipe Stages的缩写，即无互锁流水线级的微处理机，它是一个科研项目的名称；MIPS在计算机科学里还有Million Instructions Per Second，即每秒执行百万(条)指令数，是衡量计算机速度的一个重要指标。
二、MIPS的商业模式
MIPS的商业模式和ARM相似，也是研发处理器内核，将知识产权授权给其他公司。我们非常熟悉的国产处理器厂商龙芯就是获得MIPS32和MIPS64架构的授权，借此开发龙芯CPU。
MIPS开展授权模式比ARM要晚，其生态系统的规模和完整性都不如ARM，而且很多MIPS的授权厂商如Broadcom/PMC等都不在处理器核上继续投入了，而反观ARM，除了ARM本身，Qualcomm/Marvel等作为ARM的架构授权者都在积极推动处理器内核的研发，这一点使MIPS在与ARM的竞争中无法占到优势。
三、MIPS处理器的技术特点
MIPS处理器主要有以下技术特点：
1、MIPS的设计保持纯粹的RISC风格，其设计始终保持简洁性，它倾向于把复杂的工作交给编译器去做。很多大学课程都喜欢选择MIPS体系结构来讲解计算机体系结构。MIPS的设计还是保持着学院派的作风，有一定理想化的色彩，因此到了实际商用领域，不如ARM这种以RISC为主但是也会引入一些CISC设计思想的处理器更具竞争力；
2、占用更小的芯片面积，功耗方面比ARM芯片稍大一些；
3、具有32位和64位两种架构的指令集，而ARM只有32位架构的指令集；
4、核内包含大量寄存器、指令数和字符；
5、可视的流水线延迟间隙；
6、多发射核技术，这种技术将处理器中的闲置处理单元分割出来虚拟为另一个核心，以提高处理单元的利用率，避免了处理单元闲置浪费；
7、MIPS是开放式的架构,用户可以在开发的内核中加入自己的指令；
四、MIPS处理器的主要应用领域
MIPS处理器主要有以下应用领域：
1、在数字电视、数字机顶盒、DVD/蓝光播放器、数码相机和宽带客户端等领域MIPS架构处理器应用比例大约为50%；
2、在家用网络方面，大部分宽带路由器与无线接入点都采用了MIPS架构处理器，MIPS在互联网时代数字家庭的组成中已经占据一定的优势；
3、MIPS在移动/便携终端领域远不如数字家庭那样神勇，不过采用MIPS处理器的索尼PSP的成功说明MIPS在这个领域大有可为，逐渐兴起的电子书也是MIPS在这个领域的一个突破口；
4、MIPS在服务器市场也有部分应用，许多在业务上有前瞻性的互联网企业都考虑或已经将MIPS架构平台大量引入数据中心，在灵活满足需求的同时降低愈发夸张的能源及冷却成本；
五、MIPS处理器面临的困境
1、MIPS其实是一款非常优秀的RISC处理器架构，但是由于一些历史原因，错过了一些比较好的发展机遇，导致现在的发展遇到一些困境，主要体现在以下几个方面：
2、MIPS构建的生态系统远不如ARM完善，而且这种现状在当前ARM迅猛发展的情况下很难有所改观，在国内，我们很少看到关于MIPS的培训课程，而ARM相关的培训课程则很多，不过一些高校会采用MIPS处理器架构来授课，因为MIPS的设计是开源的；
3、MIPS所擅长的多是一些对效能要求远远高于用户体验的领域，这也从侧面反映出该架构下长期缺乏优秀的用户交互系统的窘境；
4、MIPS在中国市场授权模式开展地较晚，因此在中国市场的推广远不及ARM；
5、MIPS内核平台的开放性不太好，导致目前MIPS开发工具支持不够广泛，这是开发者不愿意看到的，而支持ARM内核的集成开发环境(IDE)、编译器、RTOS、软件仿真器、启动/驱动代码产品也是层出不穷，可以说一条完整的设计链已经形成，进入一种良性循环，所以开发者更倾向于使用ARM芯片；
六、MIPS未来可能的发展趋势
下面对MIPS未来可能的发展趋势做一些分析：
1、MIPS处理器核将向着硬件多线程方向发展，这与ARM不同，ARM的发展方向是多核处理器；
2、MIPS要寻求壮大自己的生态系统，让MIPS处理器支持更多操作系统，与其合作伙伴打造更加开放自由的平台。2009年，MIPS加入了开放嵌入式软件基金会（OESF），这将扩大MIPS的影响力，MIPS也成立了Android解决方案中心，目的就是让更多的厂商采用MIPS+Android的软硬架构来开发电子产品；
3、MIPS将借助3.5G或者4G的发展进军无线通讯领域，考虑到未来无线通信协议与Wi-Fi协议愈发相似，在这个时机切入似乎是个不错的选择；
4、MIPS会大力布局云时代，MIPS在互联网时代数字家庭的组成中已经占有一定的优势，具备了接入云的基础；
5、在服务器市场，MIPS的优势渐渐体现出来，基于云的应用大大增加了对系统I/O与加解 密运算能力的要求，而这正是许多MIPS架构处理器的强项；
6、在工控领域，MIPS可能不会有什么作为，这一领域还是会被8位单片机和ARM低端芯片占据；
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