MIPS: відмінності між версіями
[перевірена версія] | [перевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
Олюсь (обговорення | внесок) мНемає опису редагування |
SimondR (обговорення | внесок) правопис |
||
Рядок 25:
Інша відмінність дизайну MIPS від конкуруючих з ним Berkeley-архітектур — це впроваджена в Berkeley-[[RISC (процесор)|RISC]] можливість обробки виклику підпрограм. Щоб збільшити продуктивність настільки загальної задачі, в Berkeley-RISC була використана технологія, яка називається регістровим вікном, яка, тим не менш, обмежувала максимальну глибину багаторівневих викликів. Кожен виклик підпрограми вимагав свого набору регістрів, що призводило до необхідності збільшення їх кількості. А апаратна реалізація даного механізму займала додатковий простір в кристалі ЦП. Але Хеннессі вважав, що «ретельніший» компілятор міг би знайти вільні регістри для передачі параметрів функції, і що всього лише збільшення числа регістрів могло б не тільки спростити цю задачу, але і збільшити продуктивність всіх операцій. Тому було прийнято рішення відмовитися від даної технології в MIPS.
Архітектура '''MIPS
Це було одним з головних удосконалень продуктивності, які пропонували RISC. Однак, варто сказати, що не RISC архітектури все ж досягли подібної швидкості, але іншими засобами (такими, як черги в ЦП).
=== Перша апаратна реалізація ===
У 1984 році, переконаний у комерційному успіху своєї розробки, Хеннессі покинув Стенфорд, щоб заснувати компанію MIPS Computer Systems. У 1985 році була реалізована перша версія мікропроцесора MIPS — '''R2000
У 1991 році MIPS вперше був представлений як 64-бітний мікропроцесор, у версії R4000. '''R4000
Тим не менш, у MIPS виникали фінансові труднощі у зв'язку з поставкою процесорів на ринок. Проект був настільки важливий для [[SGI]] (в той час були одними з небагатьох основних покупців MIPS), що в 1992 році [[SGI]] викупили права на компанію з умовою гарантії, що конструкція мікропроцесорів не зміниться. Ставши дочірньої компанією, MIPS Computer Systems отримали назву '''MIPS Technologies
=== Ліцензована архітектура ===
На початку 1990 року '''MIPS
Ідея виявилася успішною через простоту ядра, яке знаходило безліч застосувань, де раніше використовувалися набагато менш ефективні [[CISC]]-архітектури, з тією ж кількістю і тієї ж ціною схем (2 цих критерію тісно пов'язані: ціна ЦП, як правило, залежить від кількості схем і контактів). Компанія [[Sun Microsystems]] зробила аналогічну спробу ліцензування ядра [[SPARC]], але їх хід не мав подібного успіху. До кінця 1990-х MIPS стали найважливішою компанією у виробництві вбудованих процесорів, і в 1997 році 48-мільйонні поставки процесорів на базі MIPS змусили RISC-архітектури витіснити популярне сімейство процесорів 68k. MIPS були настільки успішними, що в 1998 році SGI передали частину активів '''MIPS Technologies
У 1999 році MIPS формалізували свої системи ліцензування навколо двох основних конструкцій — 32-розрядної '''MIPS32 ''' (на базі MIPS II з деякими додатковими функціями MIPS III, IV MIPS і MIPS V) і 64-розрядних '''MIPS64' '' (на базі MIPS V). Ліцензія на MIPS64 була придбана кожної з компаній [[NEC]], [[Toshiba]] і SiByte (згодом придбана Broadcom) відразу ж після оголошення про її випуску. Незабаром, до них приєдналися [[Philips]], LSI Logic і IDT. Успіх випливав за успіхом, і сьогодні процесори MIPS є одним з найбільш затребуваних товарів на ринку пристроїв комп'ютерного типу (кишенькових комп'ютерів, приставок тощо), поряд з іншими розробниками, марно намагаються їх витіснити.
Через кілька років після того, як MIPS-архітектура стала ліцензованої, вона почала привертати все більше і більше нових компаній з розробки процесорів. Першою такою компанією була '''Quantum Effect Devices '''
Слідом за цими подіями на ринку з'явилися дві компанії, що спеціалізуються на створенні багатоядерних пристроїв, що використовують архітектуру MIPS. Корпорація Raza Microelectronics викупили виробничу лінію у менш успішних SandCraft, а потім почали випускати восьмиядерні пристрої для ринку телекомунікацій і мереж. Cavium Networks, спочатку були постачальником засобів захисту процесорів, теж почали виробництво восьми, а пізніше і 32-ядерних архітектур для тих же ринків. Обидві компанії самі проектували ядра, і лише ліцензували розробки, замість того, щоб купувати готові процесори MIPS.
Рядок 56:
[[Файл:Ingenic JZ4730.JPG| thumb| 168px | [[Ingenic Semiconductor|Ingenic]] JZ4730 — приклад SOC, базованої на MIPS]]
У 1990-ті роки, '''MIPS
Низьке енергоспоживання і температурні характеристики вбудованих MIPS-архітектур, широкі можливості внутрішніх функцій роблять цей мікропроцесор універсальним для багатьох пристроїв.
Рядок 62:
=== Синтезовані ядра для ринку вбудованих систем ===
В останні роки більшість технологій, що використовуються в різних поколіннях '''MIPS
Такі ядра можуть поєднуватися з іншими структурними елементами, такими як '''[[Математичний співпроцесор|FPU]] ''', системами [[SIMD]], різними пристроями введення / виводу і т. д.
Колись комерційно успішні ядра MIPS, і в даний час знайшли споживче та промислове застосування. Ці ядра можна знайти в нових маршрутизаторах [[Cisco]], [[Linksys]] та [[MikroTik]], кабельних і [[ADSL]] модемах, [[смарт-карта]] х, механізмах лазерних принтерів, цифрових приставках, роботах, кишенькових комп'ютерах, Sony PlayStation 2 і Sony PlayStation Portable. Тим не менш, в додатках мобільних телефонів і PDA MIPS не вдалося змістити міцно сталу там конкуруючу '''[[ARM (архітектура)|ARM]] '''-архітектуру.
Процесори під управлінням '''MIPS
=== Суперкомп'ютери MIPS ===
Одним з найцікавіших застосувань архітектури '''MIPS '''
У 2007 році корпорація SiCortex представила новий багатопроцесорний персональний суперкомп'ютер, заснований на архітектурі MIPS. У його розробку лягли MIPS64 і високопродуктивна міжсистемна зв'язок з використанням топології графів Кауца ({{lang-en | Kautz graph}}). Дана система є гранично ефективної та обчислювально потужною. Її унікальний аспект — багатоядерний вузол обробки, інтегруючий шість ядер MIPS64, комутатор контролера пам'яті, міжсистемних зв'язків механізмів прямого доступу до пам'яті, локальну мережу з пропускною здатністю 1 Гбіт і [[PCI Express]] контролери. І все це на одному кристалі, який споживає 10 Вт енергії, але виконує максимум 6 мільярдів операцій з плаваючою крапкою в секунду. Найпотужніша конфігурація такого суперкомп'ютера — версія SC5832, що складається з 972 вузлів (всього 5832 ядер MIPS64) і виконує 8200000000000 операцій з плаваючою крапкою в секунду.
Рядок 78:
Основна стаття: [[Loongson]]
Компанія [[Loongson]], в надії обійти патент '''MIPS
Процесори під управлінням MIPS також використовуються в [[нетбук]]ах компаній iUnika, Bestlink, Lemote і Golden Delicious Computers.
Рядок 86:
MIPS IV включив в себе:
* Простий регістр + регістр адресації для завантаження і зберігання чисел з плаваючою точкою
* Операції '''FMA
* Команди умовного переходу для цілих чисел і для чисел з плаваючою точкою
* Додаткові умовні біти в регістрі контролю та стану числа з плаваючою точкою: в цілому 8 бітів.
Рядок 95:
Реалізації MIPS V так ніколи і не були впроваджені. У 1997 році SGI представила мікропроцесори під назвами «H1» («Beast») і «H2» («Capitan»), які повинні були бути проведені в 1999 році. Але незабаром їх об'єднали, і в кінцевому підсумку в 1998 році ці проекти були скасовані.
В MIPS V був доданий новий тип даних — '''PS
== Родина процесорів з архітектурою MIPS ==
Першим комерційним мікропроцесором з архітектурою MIPS був мікропроцесор '''R2000
Мікропроцесор '''R2000
Мікропроцесор '''R2000
Наступним в сімействі став R3000, який з'явився в 1988 році. Він містив кеш-пам'ять даних об'ємом 64 КБ (R2000 — 32 КБ). Крім того, R3000 забезпечував когерентність кеш-пам'яті при роботі в мультипроцесорних конфігураціях. Незважаючи на те, що в підтримці мультипроцессорности R3000 є ряд недоліків, на базі R3000 було створено декілька працездатних багатопроцесорних систем. Як і для R2000, для R3000 був створений арифметичний співпроцесор у вигляді окремої СБИС: R3010. Мікропроцесор R3000 став першим комерційно успішним процесором з архітектурою MIPS, було виготовлено більше мільйона процесорів. Прискорена версія R3000, що працює на тактовій частоті 40 МГц, названа R3000A, досягла продуктивності в 32 VUPs (VAX Unit of Performance). Подальший розвиток R3000A, мікропроцесор R3051, що працює на частоті 33,8688 МГц був використаний в ігровій приставці Sony PlayStation. Інші виробники також представили процесори, сумісні з R3000A: в Performance Semiconductor був розроблений R3400, в той час як компанія IDT створила R3500, обидва згаданих процесора мали в інтегрований математичний співпроцесор R3010. Першою системою на кристалі, що використовує процесор з архітектурою MIPS, стала розробка R3900 фірми Toshiba; дана мікросхема використовувалася в портативному комп'ютері, який працював під управлінням Windows CE. Був розроблений радіаційно-стійкий варіант R3000 з інтегрованим R3010, призначений для застосування в космічних апаратах, який отримав назву '''Mongoose-V
Серія '''R4000
R4000 складається з 1300000 транзисторів, має вбудований кеш даних і кеш інструкцій (обидва по 8 Кб). У цьому процесорі зовнішня тактова частота 50 МГц подвоюється, а внутрішня тактова частота становить 100 МГц. Процесор R4400 виконаний на основі R4000, складається з 2200000 транзисторів, має вбудований кеш даних і кеш інструкцій (обидва по 16 Кб), а внутрішня тактова частота становить 150 МГц. Набір команд цих процесорів (специфікація MIPS II) було розширено командами завантаження і записи 64-розрядних чисел з плаваючою точкою, командами обчислення квадратного кореня з одинарною і подвійною точністю, командами умовних переривань, а також атомарними операціями, необхідними для підтримки мультипроцесорних конфігурацій. В процесорах R4000 і R4400 реалізовані 64-бітові шини даних і 64-бітові регістри.
MIPS, тепер є відділом SGI під назвою '''MTI
[[Файл:IDT R4700 diephoto2.jpg| thumb | нижня сторона R4700 Orion, на якій видно кремнієвий чіп, виготовлений [[Integrated Device Technology|IDT]] і спроектований Quantum Effect Devices]]
[[Файл:KL IDT R4700 MIPS Microprocessor.jpg|thumb|лицьова сторона R4700 Orion]]
'''Quantum Effect Devices
Якщо в R4000 збільшили тактову частоту, але пожертвували кількістю кеш-пам'яті, то QED приділили велику увагу і ємності кеш-пам'яті (доступ до якої можна отримати всього за 2 цикли), і ефективному використанню поверхні кристала. Процесори R4600 і R4700 використовувалися в недорогих версіях робочої станції SGI Indy, а також у перших маршрутизаторах Cisco (заснованих на MIPS), наприклад, серії 36х0 і 7х00. Мікропроцесор R4650 застосовувався в телевізійних приставках WebTV (нині — Microsoft TV). У процесорі R5000 FPU диспетчеризація операцій з плаваючою точкою (одинарної точності) була гнучкішою, ніж в R4000, і, внаслідок цього, робочі станції SGI Indys, базовані на R5000 відрізнялися кращою графічною продуктивністю, ніж R4400 з такою ж тактовою швидкістю і графічним апаратним пристроєм . Щоб підкреслити поліпшення після об'єднання R5000 і старої графічної плати, SGI дала їй нову назву. Трохи пізніше QED розробили сімейство процесорів RM7000 і RM9000 для ринку мереж і лазерних принтерів. У серпні 2000 року компанія QED була придбана виробником напівпровідників PMC-Sierra, і остання продовжила інвестування MIPS-архітектур. Процесор '''RM7000
R8000 (представлений в 1994 році) був першою суперскалярної архітектурою MIPS, здатної здійснювати 2 цілочисельні інструкції (або з плаваючою точкою) і 2 інструкції звернення до пам'яті за один цикл. Дана розробка використовувала 6 схем: пристрій для цілочислових команд (16 Кб — команди і 16 Кб — кеш даних), для команд з плаваючою точкою, три вторинних дескриптора кеш-пам'яті ОЗУ (два для вторинного доступу до кеш-пам'яті + один для відстеження шини), а також кеш-контролер ASIC. Архітектура має два повністю конвейерізовать пристрою множення-складання (з подвійною точністю), які можуть передавати потік даних в 4 Мб внекрістального вторинного кеша. В середині 1990-х процесори R8000 запустили SGI сервери POWER Challenge, а пізніше стали доступні на робочих станціях POWER Indigo2. Хоча продуктивність цього FPU і була найбільш підходящою для наукових співробітників, обмеженість його целочисленной продуктивності і висока ціна не змогли залучити більшість користувачів, тому R8000 був на ринку всього рік, і навіть зараз його навряд чи можна знайти.
У 1995 році був випущений '''R10000
Усі пізніші проекти були засновані на ядрі '''R10000
Серед інших представників сімейства MIPS — '''R6000
{| Class = wikitable summary = "This table contains some specifications for common MIPS microprocessors. Each microprocessor is given the frequency in megahertz, the release year, the fabrication process in micrometers, the number of transistors (in millions), the size of the die in square millimeters, the pin count, the power dissipation in watts, its voltage, and the sizes of the data, instruction, L2 and L3 caches. "
|