MIPS

MIPS 科技公司（納斯達克交易代碼：MIPS）是全球第二大半導體設計IP（知識產權）公司和全球第一大模擬IP公司。MIPS 科技在全球擁有超過 250 家客戶，為全球眾多最受歡迎的數字消費、寬頻、無線、網路和攜帶型媒體市場提供動力——包括 Linksys 的寬頻設備、索尼的數字電視和娛樂系統、先鋒的 DVD刻錄設備、摩托羅拉的數字機頂盒、思科的網路路由器、Microchip 的 32 位微控制器和惠普的激光印表機。今天，MIPS 科技在全球擁有 400 多項專利產權（專利和應用）。公司成立於 1998 年，總部位於美國加州 Mountain View，辦事處遍布全球。

MIPS技術公司則是一家設計製造高性能、高檔次及嵌入式32位和64位處理器的廠商。在通用方面，MIPS R系列微處理器用於構建SGI的高性能工作站、伺服器和超級計算機系統。在嵌入式方面，MIPS K系列微處理器是目前僅次於ARM的用得最多的處理器之一（1999年以前MIPS是世界上用得最多的處理器），其應用領域覆蓋遊戲機、路由器、激光印表機、掌上電腦等各個方面。

MIPS在RISC處理器方面佔有重要地位。1984年，MIPS計算機公司成立。1992年，SGI收購了MIPS計算機公司。1998年，MIPS脫離SGI，成為MIPS技術公司。

MIPS公司設計RISC處理器始於二十世紀八十年代初，1986年推出R2000處理器，1988年推R3000處理器，1991年推出第一款64位商用微處器R4000。之後又陸續推出R8000（於1994年）、R10000（於1996年）和R12000（於1997年）等型號。

隨後，MIPS公司的戰略發生變化，把重點放在嵌入式系統。1999年，MIPS公司發布MIPS32和MIPS64架構標準，為未來MIPS處理器的開發奠定了基礎。新的架構集成了所有原來MIPS指令集，並且增加了許多更強大的功能。MIPS公司陸續開發了高性能、低功耗的32位處理器內核（core）MIPS324Kc與高性能64位處理器內核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司發布了針對MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc處理器內核。

MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思“無內部互鎖流水級的微處理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其機制是盡量利用軟體辦法避免流水線中的數據相關問題。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大學Hennessy教授領導的研究小組研製出來的。MIPS公司的R系列就是在此基礎上開發的RISC工業產品的微處理器。這些系列產品為很多計算機公司採用構成各種工作站和計算機系統。

MIPS技術公司是美國著名的晶元設計公司，它採用精簡指令系統計算結構(RISC)來設計晶元。和英特爾採用的複雜指令系統計算結構(CISC)相比，RISC具有設計更簡單、設計周期更短等優點，並可以應用更多先進的技術，開發更快的下一代處理器。MIPS是出現最早的商業RISC架構晶元之一，新的架構集成了所有原來MIPS指令集，並增加了許多更強大的功能。

MIPS處理器是八十年代中期RISC CPU設計的一大熱點。MIPS是賣的最好的RISC CPU，可以從任何地方，如Sony， Nintendo的遊戲機，Cisco的路由器和SGI超級計算機，看見MIPS產品在銷售。目前隨著RISC體系結構遭到x86晶元的競爭，MIPS有可能是起初RISC CPU設計中唯一的一個在本世紀盈利的。和英特爾相比，MIPS的授權費用比較低，也就為除英特爾外的大多數晶元廠商所採用。

MIPS的系統結構及設計理念比較先進，其指令系統經過通用處理器指令體系MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV到MIPS V，嵌入式指令體系MIPS16、MIPS32到MIPS64的發展已經十分成熟。在設計理念上MIPS強調軟硬體協同提高性能，同時簡化硬體設計。

中國龍芯2和前代產品採用的都是64位MIPS指令架構，它與大家平常所知道的X86指令架構互不兼容，MIPS指令架構由MIPS公司所創，屬於RISC體系。過去，MIPS架構的產品多見於工作站領域，索尼PS2遊戲機所用的“Emotion Engine”也採用MIPS指令，這些MIPS處理器的性能都非常強勁，而龍芯2也屬於這個陣營，在軟體方面與上述產品完全兼容。

MIPS即Million Instructions Per Second的簡寫－－計算機每秒鐘執行的百萬指令數。是衡量計算機速度的指標。

現如今CPU的頻率越來越高，又是流水線又是超標量計算又是雙核多核的，單純以時鐘頻率來衡量計算機的速度已經不再科學，用MIPS來衡量相對比較合理。

以ARM7為內核的S3C44B0X的推薦最高工作頻率為66MHz，按照ARM公司提供的技術資料，Cortex A9類CPU的運算速度可按如下公式計算：MIPS=0.9×MHz，由此可得出，舊型號的Arm 7 系列S3C44B0X的最大運算速度大約為0.9×66MHz=59.4MIPS。6M的51單片機通常是12 或24個時鐘周期才能完成1條指令，乘法和除法指令更需要48個時鐘周期。這樣，我初步估算6M的51單片機的運算速度應該在0.2~0.5MIPS之間。可見8位機與32位機的運算速度還是有巨大的差異的。

再以AVR為例，它的數據吞吐率可達1MIPS/MHz，即1MHz的震蕩頻率可達1MIPS。

綜上，用MIPS衡量計算機速度很合理，對於不同的cpu，它的最高工作頻率不同，數據吞吐率也不同，所以不可一概而論。

MIPS是指令執行的速率，規定了性能和執行時間成反比，越快的計算機具有越高的MIPS值。從表面看，MIPS既容易理解，又符合人的直覺。其實，用MIPS作為度量性能的指標存在三個問題。

首先，MIPS規定了指令執行的速率，但沒有考慮指令的能力。我們沒有辦法用MIPS比較不同指令集的計算機，因為指令數肯定是不同的。

其次，在同一計算機上，不同的程序會有不同的MIPS，因而一台計算機不會只有一個MIPS值。例如，將執行時間用MIPS、CPI、時鐘頻率代入之後可得：

MIPS = 指令數/(執行時間 * 10^6) = 指令數 / (指令數 * CPI / 時鐘頻率 * 10^6) = 時鐘頻率 / (CPI * 10^6)

上圖顯示了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。

最後一點，也是最重要的一點，如果一個新程序執行的指令數更多，但每條指令的執行速度更快，則MIPS的變化是性能無關的。