MIPS-arkkitehtuuri

Tämä artikkeli käsittelee prosessoriarkkitehtuuria. Sanan muista merkityksistä katso täsmennyssivua.

MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) on RISC-suoritinarkkitehtuuri, jonka kehitti MIPS Computer Systems Inc. (myöhemmin MIPS Technologies). Ensimmäinen MIPS-suoritin, R2000, julkistettiin vuonna 1985, mikä tekee MIPSistä yhden pitkäikäisimmistä RISC-arkkitehtuureista.

MIPS
Kehittäjä MIPS Technologies, Imagination Technologies
Valmistaja NEC, Toshiba, LSI Logic, Loongson Technology, Philips
Julkaisu 1985
Arkkitehtuurityyppi RISC
Osoiteavaruus 32-bit / 64-bit

SGI osti MIPS Computer Systemsin vuonna 1992.[1][2] SGI irrotti MIPS-valmistuksen omaksi yksiköksi päätettyään siirtyä Intel Itanium suorittimiin. Yrityksen nimi vaihtui myöhemmin muotoon MIPS Technologies.

HistoriaMuokkaa

Samaan aikaan oli kolme projektia, jotka pyrkivät kehittämään pienennetyn käskykannan suorittimen: IBM 801, Berkeley RISC ja Stanford MIPS. [3] Näistä Stanfordin projekti johti MIPS-arkkitehtuurin kehittämiseen.[4] Suunnittelun tavoitteena oli yksinkertaistaa suoritinta minimoimalla riippuvuudet liukuhihnan vaiheiden välillä.[4] Stanfordin projektin johdossa oli John L. Hennessy.[5]

Imagination Technologies osti MIPS Technologiesin vuonna 2012.[6] Arkkitehtuuri on myyty vuonna 2017 Tallwood Venture Capital-yhtiölle ja vuonna 2018 edelleen Wave Computing -yhtiölle.[7][8] Wave Computing on ilmoittanut joulukuussa 2018 julkaisevansa käskykannan avoimella lisenssillä MIPS Open -hankkeessa.[9]

KäyttökohteetMuokkaa

MIPS-suorittimia on käytetty muun muassa SGI:n UNIX-työasemakoneissa, Sonyn ja Nintendon pelikonsoleissa, Windows CE -pohjaisissa PDA-laitteissa, Ciscon reitittimissä sekä sulautetuissa järjestelmissä. NEC:in valmistamissa EWS4800/220 ja EWS4800/260 -työasemissa sekä UP4800-palvelimissa käytettiin R3000-suoritinta.[10][11] 1990-luvun loppupuolella arvioitiin, että kolmannes valmistetuista RISC-suorittimista oli MIPSejä.

2000-luvun alussa tehokkaiden työasemiin ja palvelimiin tarkoitettujen MIPS-mallien kehitys lopetettiin SGIn siirtyessä käyttämään intelin suorittimia. Pienemmät MIPS-mallit ovat kuitenkin edelleen laajalti käytössä muun muassa WLAN-tukiasemissa.

Kiinalainen Loongson (龙芯, lóngxīn) on vähävirtaisiin yleistietokoneisiin kehitetty MIPS-prosessori, jota kehittää Kiinan tiedeakatemia (中国科学院; engl. lyh. CAS). Sen ensimmäinen malli, 32-bittinen Loongson 1, julkaistiin vuonna 2002 ja se toimi 266MHz kellotaajuudella. Loongson 1 ei ollut täysin MIPS-yhteensopiva, ollen täysin Kiinan tiedeakatemian sisäisen kehityksen tulos. CAS osti vuonna 2007 käskykannan lisenssioikeudet MIPS Technologiesilta, ja vuonna 2009 osti täydet oikeudet sen kehittämään MIPS32 ja MIPS64 arkkitehtuureihin. 64-bittinen Loongson 2, jonka ensimmäinen malli julkaistiin ennen lisenssisopimusta vuonna 2004, on myöhemmältä mallistoltaan täysin MIPS-yhteensopiva vuodesta 2009 lähtien.

MIPS-käskykannan erikoisuus on erityiset kerto- ja jakolaskuun liittyvät rekisterit; kaikkien muiden operaatioiden suhteen kaikki rekisterit ovat samanarvoisia, mutta kerto- ja jakolasku voidaan suorittaa vain HI- ja LO-rekistereiden avulla. Toisaalta joissain muissa RISC-käskykannoissa ei ole ollenkaan kokonaislukujen jakolaskua.

KäskykantalaajennuksetMuokkaa

Käskykantaan on useita laajennusmoduuleita kuten SIMD käskyjen suorittamiseen MIPS SIMD Architecture (MSA).[12]

ArkkitehtuuriversiotMuokkaa

Arkkitehtuurista on useampia versioita joita ovat:

  • MIPS I (1985)
    • R2000
  • MIPS II (1990)
    • R6000
  • MIPS III (1992)
    • R4000
  • MIPS IV (1994)
    • R8000
  • MIPS V (1996)
    • tämän arkkitehtuurin suorittimia on suunniteltu mutta ei tuotettu
    • MIPS Digital Media Extensions (MDMX) ja MIPS-3D käskykantalaajennuksia suunniteltu
  • MIPS32
    • 32-bittinen
    • perustuu MIPS II arkkitehtuuriin ja lisäominaisuuksia MIPS III, MIPS IV ja MIPS V arkkitehtuureista
  • MIPS64
    • 64-bittinen
    • perustuu MIPS V arkkitehtuuriin

Uusin versio arkkitehtuurista MIPS32/MIPS64 Release 6 on julkaistu vuonna 2014.[13][14]

Lisäksi on eri versioita teknologian lisensoijilla, mm. Sonyn ja Toshiban "Emotion Engine" PlayStation 2 konsolissa.[15]

MIPS-suorittimiaMuokkaa

 
MIPS R4400
  • R2000 (1985)
  • R3000 (1988), käytetty muun muassa Sony PlayStationissa.
  • R4000 (1991), ensimmäinen 64-bittinen MIPS. Edullisempi versio, R4300, on käytössä Nintendo 64:ssä.
  • R4400 (1992)
  • R8000 (1994)
  • R10000 (1995), käytetty muun muassa SGI O2:ssa.
  • R12000 (1998)
  • R14000 (2001)
  • R16000 (2002)

KäyttöjärjestelmätukiMuokkaa

LisensoijiaMuokkaa

Arkkitehtuurin ovat lisensoineet itselleen mm. seuraavat:

  • NEC
  • Toshiba
  • SiByte (myöh. Broadcom)
  • Philips
  • LSI Logic
  • IDT
  • Raza Microelectronics, Inc.
  • Cavium
  • Loongson Technology
  • Ingenic Semiconductor

LähteetMuokkaa

  1. Silicon Graphics to Buy MIPS for $406.1 Million New York Times. Viitattu 17.1.2017.
  2. Silicon Graphics, MIPS Computer Systems to Merge : * Technology: The combined billion-dollar company will meld sophisticated computers with cutting-edge chip designs. But there is a downside. Los Angeles Times. Viitattu 17.1.2017.
  3. RISC Refined: Berkeley RISC, Stanford MIPS . . cpushack.com. Viitattu 18.7.2020. (englanniksi) 
  4. a b Part V: MIPS R2000, the other approach. (June 1986) . . . . . . . . . . . cpushack.com. Viitattu 18.7.2020. (englanniksi) 
  5. RISC Architecture ibm.com. Viitattu 18.7.2020. (englanniksi)
  6. Silicon shakeup: Imagination Technologies buys MIPS, hopes to compete with ARM processors The Verge. Viitattu 16.2.2017.
  7. Imagination Technologies to Be Acquired by Canyon Bridge for £550M; MIPS Sold to Tallwood VC Anandtech. Viitattu 3.10.2017.
  8. Ryan Smith: MIPS Acquired by AI Hardware Vendor Wave Computing 15.6.2018. Anandtech. Viitattu 17.6.2018.
  9. Wave Computing Launches the MIPS Open Initiative wavecomp.ai. 17.12.2018. Viitattu 21.10.2019. (englanniksi) 
  10. 【NEC】 EWS4800/220, EWS4800/260 museum.ipsj.or.jp. Viitattu 27.10.2021. (englanniksi)
  11. 【NEC】UP4800/520 museum.ipsj.or.jp. Viitattu 27.10.2021. (englanniksi)
  12. MIPS SIMD imgtec.com. Viitattu 16.2.2017.
  13. MIPS32 Architecture Imagination Technologies. Viitattu 11.2.2017.
  14. MIPS64 Architecture Imagination Technologies. Viitattu 16.2.2017.
  15. Jon "Hannibal" Stokes: Sound and Vision: A Technical Overview of the Emotion Engine Ars Technica. Viitattu 24.5.2019. (englanniksi)

Aiheesta muuallaMuokkaa

 
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta MIPS-arkkitehtuuri.