MIPS处理器 服务器世界的另一种心脏

　　MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。

    　MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessorwithoutinterlockedpipedstages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

    　MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。

    　1986年推出R2000处理器，1988年推出R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处理器R4000。之后，又陆续推出R8000(于1994年)、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型号。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS324Kc的新版本以及未来64位MIPS6420Kc处理器内核。

    　在MIPS芯片的发展过程中，SGI公司在1992年收购了MIPS计算机公司，1998年，MIPS公司又脱离了SGI，成为MIPS技术公司;MIPS324KcTM处理器是采用MIPS技术特定为片上系统(System-On-a-Chip)而设计的高性能、低电压32位MIPSRISC内核。采用MIPS32TM体系结构，并且具有R4000存储器管理单元(MMU)以及扩展的优先级模式，使得这个处理器与目前嵌入式领域广泛应用的R3000和R4000系列(32位)微处理器完全兼容。

    　新的64位MIPS处理器是RM9000x2，从“x2”这个标记判断，它包含了不是一个而是两个均具有集成二级高速缓存的64位处理器。RM9000x2主要针对网络基础设施市场，具有集成的DDR内存控制器和超高速的HyperTransportI/O链接。

   　 处理器、内存和I/O均通过分组交叉连接起来的，可实现高性能、全面高速缓存的统一芯片系统。除通过并行处理提高系统性能外，RM9000x2还通过将超标量与超流水线技术相结合来提高单个处理器的性能。

    　64位处理器MIPS6420Kc的浮点能力强，可以组成不同的系统，从一个处理器的Octane工作站到64个处理器的Origin2000服务器;这种CPU更适合图形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已经在SGI的服务器中得到应用，目前其主频最大可达400MHz。  

    　MIPS处理器是八十年代中期RISCCPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISCCPU，可以从任何地方，如Sony，Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86芯片的竞争，MIPS有可能是起初RISCCPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。

    　MIPS的系统结构及设计理念比较先进，其指令系统经过通用处理器指令体系MIPSI、MIPSII、MIPSIII、MIPSIV到MIPSV，嵌入式指令体系MIPS16、MIPS32到MIPS64的发展已经十分成熟。在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。

    　中国龙芯2和前代产品采用的都是64位MIPS指令架构，它与大家平常所知道的X86指令架构互不兼容，MIPS指令架构由MIPS公司所创，属于RISC体系。过去，MIPS架构的产品多见于工作站领域，索尼PS2游戏机所用的“EmotionEngine”也采用MIPS指令，这些MIPS处理器的性能都非常强劲，而龙芯2也属于这个阵营，在软件方面与上述产品完全兼容。

    　作者点评：MIPS技术公司则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。在通用方面，MIPSR系列微处理器用于构建SGI的高性能工作站、服务器和超级计算机系统。在嵌入式方面，MIPSK系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一（1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器），其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。

    　由于服务器RISC处理器市场的激烈竞争结果导致HP公司放弃它的PA-RISC和“私生子”Alpha两种类型服务器处理器，而“Alpha技术”则被Intel和AMD吸收应用到他们自身的处理器中；MIPS处理器应用范围则较广，对于作为服务器RISC处理器来说，主要是应用于专门的图形工作站/服务器上；相对来说，应用面较专业，因而竞争较少。就目前的服务器RISC处理器来说，主要是IBM的POWER和SUN的UltraSPARC两大处理器之间的竞争；相对而言，IBM在这场RISC处理器竞争中是个大赢家。

    　UltraSPARC处理器是Sun的命脉，以UltraSPARC为基础的Unix服务器曾为Sun带进大量营收，不过，经过.com泡沫化的冲击，加上Unix服务器市场渐趋平稳，在营收下滑之际，UltraSPARC庞大的研发费用转为Sun沉重的负担。

    　面对自己的良机顿挫，Sun近来连续宣布UltraSPARC新策略，大幅改变UltraSPARC产品计划（roadmap），以改变目前的不利局势。例如取消了UltraSparcV与Gemini处理器，而将资源重点转向代号为Niagara与Rock的高吞吐量计算处理器。并且Sun和富士通计划在2006年之前将它们基于Sparc处理器的服务器产品合并在一起，共同来对付他们的竞争对手IBM；到底鹿死谁手，人们正拭目以待。