MIPS（衡量CPU速度的指標(biāo)）

MIPS（衡量CPU速度的指標(biāo)）

MIPS （衡量CPU速度的指標(biāo)） 次瀏覽 | 2022.08.31 17:50:41 更新 來(lái)源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 MIPS衡量CPU速度的指標(biāo)

MIPS只是衡量CPU性能的指標(biāo)。是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用“百萬(wàn)條指令/ 秒”來(lái)描述。像是一個(gè)Intel 80386電腦可以每秒處理3百萬(wàn)到5百萬(wàn)機(jī)器語(yǔ)言指令，即我們可以說(shuō)80386是3到5MIPS的CPU。

MIPS科技在全球擁有超過(guò)250家客戶，為全球眾多最受歡迎的數(shù)字消費(fèi)、寬帶、無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)和便攜式媒體市場(chǎng)提供動(dòng)力——包括Linksys的寬帶設(shè)備、索尼的數(shù)字電視和娛樂系統(tǒng)、先鋒的DVD刻錄設(shè)備、摩托羅拉的數(shù)字機(jī)頂盒、思科的網(wǎng)絡(luò)路由器、Microchip的32位微控制器和惠普的激光打印機(jī)。MIPS科技在全球擁有400多項(xiàng)專利產(chǎn)權(quán)（專利和應(yīng)用）。公司成立于1998年，總部位于美國(guó)加州Mountain View，辦事處遍布全球。

中文名

單字長(zhǎng)定點(diǎn)指令平均執(zhí)行速度

外文名

Million Instructions Per Second

類別

機(jī)器語(yǔ)言指令數(shù)

成立時(shí)間

1998 年

縮寫

MIPS

相關(guān)公司

MIPS?科技公司（納斯達(dá)克交易代碼：MIPS）是全球第二大半導(dǎo)體設(shè)計(jì)IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）公司和全球第一大模擬IP公司。MIPS?科技在全球擁有超過(guò)?250?家客戶，為全球眾多最受歡迎的數(shù)字消費(fèi)、寬帶、無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)和便攜式媒體市場(chǎng)提供動(dòng)力——包括?Linksys?的寬帶設(shè)備、索尼的數(shù)字電視和娛樂系統(tǒng)、先鋒的?DVD刻錄設(shè)備、摩托羅拉的數(shù)字機(jī)頂盒、思科的網(wǎng)絡(luò)路由器、Microchip?的?32?位微控制器和惠普的激光打印機(jī)。今天，MIPS?科技在全球擁有?400?多項(xiàng)專利產(chǎn)權(quán)（專利和應(yīng)用）。公司成立于?1998?年，總部位于美國(guó)加州?Mountain?View，辦事處遍布全球。

MIPS技術(shù)公司則是一家設(shè)計(jì)制造高性能、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系列微處理器用于構(gòu)建SGI的高性能工作站、服務(wù)器和超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在嵌入式方面，MIPS?K系列微處理器是僅次于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(yīng)用領(lǐng)域覆蓋游戲機(jī)、路由器、激光打印機(jī)、掌上電腦等各個(gè)方面。

MIPS在RISC處理器方面占有重要地位。1984年，MIPS計(jì)算機(jī)公司成立。1992年，SGI收購(gòu)了MIPS計(jì)算機(jī)公司。1998年，MIPS脫離SGI，成為MIPS技術(shù)公司。

MIPS公司設(shè)計(jì)RISC處理器始于二十世紀(jì)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。之后又陸續(xù)推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型號(hào)。

隨后，MIPS公司的戰(zhàn)略發(fā)生變化，把重點(diǎn)放在嵌入式系統(tǒng)。1999年，MIPS公司發(fā)布MIPS32和MIPS64架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，為未來(lái)MIPS處理器的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。新的架構(gòu)集成了所有原來(lái)MIPS指令集，并且增加了許多更強(qiáng)大的功能。MIPS公司陸續(xù)開發(fā)了高性能、低功耗的32位處理器內(nèi)核（core）MIPS324Kc與高性能64位處理器內(nèi)核MIPS64?5Kc。2000年，MIPS公司發(fā)布了針對(duì)MIPS32?4Kc的版本以及64位MIPS?64?20Kc處理器內(nèi)核。

處理器

MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思“無(wú)內(nèi)部互鎖流水級(jí)的微處理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其機(jī)制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問(wèn)題。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大學(xué)Hennessy教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研制出來(lái)的。MIPS公司的R系列就是在此基礎(chǔ)上開發(fā)的RISC工業(yè)產(chǎn)品的微處理器。這些系列產(chǎn)品為很多計(jì)算機(jī)公司采用構(gòu)成各種工作站和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

MIPS技術(shù)公司是美國(guó)著名的芯片設(shè)計(jì)公司，它采用精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)(RISC)來(lái)設(shè)計(jì)芯片。和英特爾采用的復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)(CISC)相比，RISC具有設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)周期更短等優(yōu)點(diǎn)，并可以應(yīng)用更多先進(jìn)的技術(shù)，開發(fā)更快的下一代處理器。MIPS是出現(xiàn)最早的商業(yè)RISC架構(gòu)芯片之一，新的架構(gòu)集成了所有原來(lái)MIPS指令集，并增加了許多更強(qiáng)大的功能。

MIPS處理器是八十年代中期RISC CPU設(shè)計(jì)的一大熱點(diǎn)。MIPS是賣的最好的RISC CPU，可以從任何地方，如Sony，Nintendo的游戲機(jī)，Cisco的路由器和SGI超級(jí)計(jì)算機(jī)，看見MIPS產(chǎn)品在銷售。目前隨著RISC體系結(jié)構(gòu)遭到x86芯片的競(jìng)爭(zhēng)，MIPS有可能是起初RISC CPU設(shè)計(jì)中唯一的一個(gè)在本世紀(jì)盈利的。和英特爾相比，MIPS的授權(quán)費(fèi)用比較低，也就為除英特爾外的大多數(shù)芯片廠商所采用。

MIPS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)理念比較先進(jìn)，其指令系統(tǒng)經(jīng)過(guò)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(fā)展已經(jīng)十分成熟。在設(shè)計(jì)理念上MIPS強(qiáng)調(diào)軟硬件協(xié)同提高性能，同時(shí)簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)。

中國(guó)龍芯2和前代產(chǎn)品采用的都是64位MIPS指令架構(gòu)，它與大家平常所知道的X86指令架構(gòu)互不兼容，MIPS指令架構(gòu)由MIPS公司所創(chuàng)，屬于RISC體系。過(guò)去，MIPS架構(gòu)的產(chǎn)品多見于工作站領(lǐng)域，索尼PS2游戲機(jī)所用的“Emotion Engine”也采用MIPS指令，這些MIPS處理器的性能都非常強(qiáng)勁，而龍芯2也屬于這個(gè)陣營(yíng)，在軟件方面與上述產(chǎn)品完全兼容。

相關(guān)聯(lián)系

MIPS即Million?Instructions?Per?Second的簡(jiǎn)寫－－計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的百萬(wàn)指令數(shù)。是衡量計(jì)算機(jī)速度的指標(biāo)。

現(xiàn)如今CPU的頻率越來(lái)越高，又是流水線又是超標(biāo)量計(jì)算又是雙核多核的，單純以時(shí)鐘頻率來(lái)衡量計(jì)算機(jī)的速度已經(jīng)不再科學(xué)，用MIPS來(lái)衡量相對(duì)比較合理。

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

再以AVR為例，它的數(shù)據(jù)吞吐率可達(dá)1MIPS/MHz，即1MHz的震蕩頻率可達(dá)1MIPS。

綜上，用MIPS衡量計(jì)算機(jī)速度很合理，對(duì)于不同的cpu，它的最高工作頻率不同，數(shù)據(jù)吞吐率也不同，所以不可一概而論。

存在問(wèn)題

MIPS是指令執(zhí)行的速率，規(guī)定了性能和執(zhí)行時(shí)間成反比，越快的計(jì)算機(jī)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(shí)，用MIPS作為度量性能的指標(biāo)存在三個(gè)問(wèn)題。

首先，MIPS規(guī)定了指令執(zhí)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(jì)算機(jī)，因?yàn)橹噶顢?shù)肯定是不同的。

其次，在同一計(jì)算機(jī)上，不同的程序會(huì)有不同的MIPS，因而一臺(tái)計(jì)算機(jī)不會(huì)只有一個(gè)MIPS值。例如，將執(zhí)行時(shí)間用MIPS、CPI、時(shí)鐘頻率代入之后可得：

MIPS?=?指令數(shù)/(執(zhí)行時(shí)間?*?10^6)?=?指令數(shù)?/?(指令數(shù)?*?CPI?/?時(shí)鐘頻率?*?10^6)?=?時(shí)鐘頻率?/?(CPI?*?10^6)

圖1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。

最后一點(diǎn)，也是最重要的一點(diǎn)，如果一個(gè)新程序執(zhí)行的指令數(shù)更多，但每條指令的執(zhí)行速度更快，則MIPS的變化是性能無(wú)關(guān)的。

參考資料