| طراح | MIPS Technologies, Imagination Technologies |
|---|---|
| بیتها | ۶۴ بیت (۳۲ به ۶۴) |
| تاریخ معرفی | ۱۹۸۵ |
| نسخه | میپس ۳۲/۶۴ توزیع ۴ (۲۰۱۴) |
| طرح | معماری ریسک |
| گونه | رجیستر - رجیستر |
| کدگذاری | ثابت |
| شاخهبندی | ثبات شرطی |
| اندیان | دوگانه |
| اندازه صفحه | ۴ کیلوبایت |
| افزونهها | MDMX, MIPS-3D |
| آزاد بودن | بله و بدون بهره مالکیت |
| ثبّاتها | |
| هدف اصلی | ۳۲ |
| ممیز شناور | ۳۲ |
میپس (MIPS) یک خانوادهٔ ریزپردازنده است که نام آن کوتاهشدهٔ عبارت «Microprocessor without Interlocked Pipelined Stages» به معنای «ریزپردازنده بدون قفلهای خطوط لوله» میباشد. هدف از این طراحی، سادهسازی و سریعتر کردن اجرای دستورها درپردازنده است.
در معماری میپس، دستورهای برنامه به چند مرحلهٔ پشتسرهم تقسیم میشوند؛ مراحلی مانند آوردن دستور از حافظه، تفسیر دستور، انجام محاسبه، دسترسی به حافظه و نوشتن نتیجه. این مراحل بهصورت خط لولهای (pipeline) انجام میشوند، شبیه یکخط تولید که هر بخش آن وظیفهای مشخص دارد. به این ترتیب، چند دستور میتوانند همزمان در مراحل مختلف خط لوله پیش بروند و پردازنده کارایی بیشتری پیدا میکند.
برخلاف برخی معماریها که سختافزار باید برای جلوگیری از تداخل میان دستورها مکث کند یا سرعت را کاهش دهد، در میپس پیچیدگی سختافزار کمتر شده است. مسئولیت هماهنگسازی بیشتر بر عهدهٔ نرمافزار و بهویژه کامپایلر قرار میگیرد. به همین دلیل این معماری بهطور دقیق و ساده طراحی شده و اجرای دستورها قابل پیشبینی است.
میپس در ردهٔ معماریهایرایانۀ کمدستور قرار میگیرد. در این نوع معماری، دستورها ساده، کمتعداد و تقریباً هماندازه هستند. بیشتر عملیات نیز در رجیسترها انجام میشود که از نظر سرعت بسیار سریعتر از حافظهٔ اصلیاند. این ویژگیها سبب میشوند میپس برای دستگاههایی با نیاز به مصرف کمانرژی، سرعت بالا و هزینهٔ ساخت پایین مناسب باشد.
این معماری در طیف گستردهای از ابزارها به کار رفته است؛ از دستگاههای شبکه مانند روترها و مودمها گرفته تا برخی کنسولهای بازی وسامانههای توکار. بهطور خلاصه، میپس نمونهای از معماری پردازنده است که با سادهسازی و کاهش پیچیدگی سختافزاری، اجرای کارآمد دستورها را ممکن میسازد.
میپس[۱] (به انگلیسی: MIPS مخففMicroprocessor without InterlockedPipelined Stages)[۲] یکمعماری مجموعه دستورالعمل (ISA) برایرایانههای کمدستور (RISC)[۳]: A-1 [۴]: 19 است که توسط MIPS Technologies (MIPS Computer Systems سابق) توسعه یافتهاست. معماری اولیه میپس ۳۲ بیتی بود، و نسخههای ۶۴ بیتی بعداً به آن اضافه شد. نسخههای متعددی از میپس وجود دارد از جمله: میپس IV ,III ,II, I و V؛ و همچنین پنج توریع میپس ۶۴/۳۲ (به ترتیب برای پیادهسازی ۳۲ و ۶۴ بیتی). از آوریل ۲۰۱۷، آخرین نسخه میپس ۶۴/۳۲ توزیع ۶ است.[۵][۶] تفاوت اساسی بین میپس ۶۴/۳۲ و میپس V-I تعریف پردازنده کمکی برای کنترل سیستم در حالت کرنل دارای حق ویژه علاوه بر معماری حالت کاربر است.
چندین افزونه اختیاری نیز موجود است، از جمله میپس سه بعدی که مجموعه ای ساده ازدستورتممیز شناورچند داده است که به وظایف سه بعدی معمول اختصاص دارد،[۷]MDMX (یا MadMaX) که یک مجموعهٔ جامع ترچند داده برایاعداد صحیح است و از رجیسترهای ممیز شناور ۶۴ استفاده میکند، MIPS16e است که فشرده سازی را به جریان دستورها اضافه میکند تا برنامهها از فضای کمتری را اشغال کنند،[۸] و میپس MT، که قابلیتچندریسمانی را اضافه میکند.[۹]
اغلب دورههایمعماری کامپیوتر در دانشگاهها و مدارس فنی معماری میپس را مطالعه میکنند.[۱۰] معماریهای ریسک جدید تر مانندآلفا تا حد زیادی از این معماری تأثیر پذیرفتهاند.
از آوریل ۲۰۱۷، پردازندههای میپس درسامانههای نهفته مانند دروازههای محلی وروترها استفاده میشود. در آغاز، میپس برای محاسبات عمومی طراحی شده بود. در دهههای ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰، شرکتهای بسیاری مانندDigital Equipment Corporation , MIPS Computer Systems،NEC , Pyramid Technology , SiCortex , Siemens Nixdorf , Silicon Graphics و Tandem Computers از پردازندههای میپس برایکامپیوترهای شخصی،ایستگاههای کار وکامپیوترهای سرور استفاده میکردند. در طول تاریخ،کنسولهای بازی مانندنینتندو ۶۴ ،پلی استیشن،پلی استیشن ۲ وپلی استیشن همراه از پردازندههای میپس استفاده میکردند. همچنین در دهه ۱۹۹۰ پردازندههای میپس محبوبیت زیادی درابر رایانهها داشتند، اما تمام این سیستمها از فهرست TOP500 (پانصد ابررایانه برتر) حذف شدهاند. این استفادهها در ابتدا توسط کاربردهای جاسازی شده جا افتاد، اما در دهه ۱۹۹۰، میپس بخش بزرگی از بازار پردازندههای جاسازی شده را به خود اختصاص داده بود، و در دههٔ ۲۰۰۰، اکثر پردازندههای میپس در این زمینه به کار میرفتند. در اواسط تا اواخر دهه ۱۹۹۰ تخمین زده شد که یک در هر سهریزپردازنده ریسک تولید شده یک پردازنده میپس بوده.[۱۱]
میپس یک معماری مدولار است که تا چهار پردازنده کمکی را پشتیبانی میکند(CP۰/۱/۲/۳). در اصطلاح میپس، CP۰ پردازندهٔ کمکی کنترل سیستم است (بخشی حیاتی از پردازنده است که در میپس V-I در پیادهسازی تعریف شدهاست)، CP۱ یک واحد اختیاریممیز شناور (FPU) است و CP۲ / ۳ پردازندههای کمکی اختیاری اند که در پیادهسازی تعریف میشوند. (میپس CP3 III را حذف کرد و آپ کد ان را برای امور دیگر استفاده کرد). به عنوان مثال، درکنسول بازیپلی استیشن، CP۲ موتور تبدیل هندسی (GTE) است که پردازش هندسه را در گرافیک کامپیوتری سه بعدی تسهیل میکند.
در دسامبر ۲۰۱۸، Wave Computing، صاحب جدید[۱۲] معماری میپس (رجوع شود به MIPS Technologies)، اعلام کرد که میپس ISA در برنامه ای که MIPS Open initiative نامیده میشود، متن باز میشود. هدف برنامه ای که برای سال ۲۰۱۹ برنامهریزی شدهاست، این است کهدسترسی آزاد به اکثر نسخههای اخیر طراحیهای ۳۲ بیتی و ۶۴ بیتی را بدون نیاز به هیچ گونه مجوز یا هزینه حق امتیاز فراهم کند و همچنین مجوز استفاده از اختراعهای ثبت شدهٔ میپس موجود را در اختیار به شرکت کنندگان قرار دهد.[۱۳][۱۴][۱۵]
اولین نسخه معماری میپس توسط MIPS Computer Systems برای ریزپردازنده R2000، اولین پیادهسازی میپس، طراحی شد. میپس و R2000 با هم در سال ۱۹۸۵ معرفی شدند.[نیازمند منبع] هنگامی که میپس II معرفی شد،میپس بهمیپس I تغییر نام داد تا از نسخه جدید متمایز شود.[۴]: 32
MIPS یک معماری بارگذاری / ذخیرهسازی (نام دیگر آن رجیستر رجیستر) است؛ به جز دستورهای بارگذاری / ذخیرهسازی استفاده شده برای دسترسی بهحافظه، تمام دستورها در رجیسترها عمل میکنند.
میپس I دارای سی و دو رجیستر ۳۲ بیتی عمومی است. رجیستر ۰ $ سختافزاری صفر است و و هر آنچه در آن نوشته شود دور انداخته میشود. رجیستر ۳۱ $ رجیستر پیوند است. برای دستورهای ضرب و تقسیم اعداد صحیح، که مستقل از دستورات دیگر اجرا میشود، یک جفت رجیستر ۳۲ بیتی،HI وLO ارائه شدهاست. مجموعهٔ کوچکی از دستورها برای کپی کردن دادهها بین رجیسترهای کلی و رجیسترهای HI / LO وجود دارد.
شمارنده برنامه ۳۲ بیت دارد. از آنجا که طول دستورهای میپس ۳۲I بیت است و هم اندازهٔ حد طبیعی یک کلمه است، دو بیت مرتبه پایینتر همواره صفر است.
دستورها به سه نوع تقسیم میشوند:I, R و J. هر دستور با یک آپ کد ۶ بیتی شروع میشود. علاوه بر آپ کد، دستورهای نوع R، سه رجیستر، یک فیلد برای اندازهٔ شیفت و یک فیلد برای تابع مشخص میکنند. دستورهای نوع I دو رجیستر و یک مقدار فوری ۱۶ بیتی را مشخص میکند؛ دستورهای نوع J از آپ کد همراه با مقصد پرش ۲۶ بیتی پیروی میکنند.[۳]: A-174
در زیر سه قالب مورد استفاده برای مجموعه دستورهای اصلی آمدهاست:
| نوع | -۳۱- قالب (بیتها) -۰- | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| R | آپ کد (۶) | rs (۵) | rt (۵) | rd (5) | مقدار شیفت (۵) | تابع (۶) |
| I | آپ کد (۶) | rs (۵) | rt (۵) | فوری (۱۶) | ||
| J | آپ کد (۶) | آدرس (۲۶) | ||||
میپس I دستورهایی برای بارگذاری و ذخیره بایتهای ۸ بیتی، نیم کلمههای ۱۶ بیت و کلمات ۳۲ بیتی دارد. تنها یکحالت آدرس دهی پشتیبانی میشود: پایه + جابجایی. از آنجا که میپس I یک معماری ۳۲ بیتی است، برای بارگذاری مقادیر کمتر از ۳۲ بیت داده باید آنها را یا با علامت یا با صفر به ۳۲ بیت رساند. دستورهای بارگذاری با پیشوند "unsigned" دادهها را با صفر توسعه میدهند و در غیر اینصورت با علامت. منبع دستورهای بارگذاری برای پایه محتوای یک رجیستر عمومی (rs) است و نتیجه را در یک رجیستر عمومی دیگر (rt) مینویسند. منبع دستورهای ذخیرهسازی برای پایه نیز محتوای یک رجیستر عمومی (rs) و برای دادههای ذخیره شونده یک رجیستر عمومی دیگر (rt) است. تمام دستورهای بارگذاری و ذخیره، برای محاسبه آدرس مقدار پایه را با مقدار فوری ۱۶ بیتی که با علامت به ۳۲ بیت رسانده شده جمع میکنند. در میپس I همهٔ دسترسیهای حافظه باید بر مرزهای طبیعی کلمهشان منطبق باشند، در غیر این صورت یک استثنا پرتاب میشود. برای پشتیبانی از دسترسیهای بهینهٔ غیر منطبق حافظه، دستورهای بارگذاری/ذخیرهسازی کلمه با پیشوندهای «left» یا «right» وجود دارد. تمام دستورهای بارگذاری با یک شکاف تأخیر بارگذاری دنبال میشود. دستورهایی که در شکاف تأخیر بارگذاری میآیند نمیتواند از دادههای بارگذاری شده توسط دستور بارگذاری استفاده کنند. شکاف تأخیر بارگذاری را میتوان با دستورهایی که به بارگذاری بستگی ندارند پر کرد. اگر چنین دستورهایی یافت نشد یک دستور بی عمل جایگزین آن میشود
| نام دستور | یادیار | قالب | رمزگذاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| بارگذاری بایت | LB | I | 3210 | rs | rt | offset | ||
| بارگذاری نیم کلمه | LH | I | 3310 | rs | rt | offset | ||
| بارگذاری کلمه چپ | LWL | I | 3410 | rs | rt | offset | ||
| بارگذاری کلمه | LW | I | 3510 | rs | rt | offset | ||
| بارگذاری بایت بدون علامت | LBU | I | 3610 | rs | rt | offset | ||
| بارگذاری نیم کلمه بدون علامت | LHU | I | 3710 | rs | rt | offset | ||
| بارگذاری کلمه راست. | LWR | I | 3810 | rs | rt | offset | ||
| ذخیره بایت | SB | I | 4010 | rs | rt | offset | ||
| ذخیره نیم کلمه | SH | I | 4110 | rs | rt | offset | ||
| ذخیره کلمه چپ | SWL | I | 4210 | rs | rt | offset | ||
| ذخیره کلمه | SW | I | 4310 | rs | rt | offset | ||
| ذخیره کلمه راست. | SWR | I | 4610 | rs | rt | offset | ||
میپس I دستورهایی برای جمع و تفریق دارد. این دستورها عمل وندهای خود را از دو رجیستر عمومی (rs و rt) میگیرند، و نتیجه را در یک رجیستر عمومی سوم (rd) ذخیره میکنند. علاوه بر این، یکی از عملوندهای جمع میتواند یک مقدار فوری ۱۶ بیتی باشد (که با علامت به ۳۲ بیت گسترش یافتهاست). دستورهای جمع و تفریق دو نوع اند: بهطور پیش فرض، اگر نتیجه سرریز شود، یک استثناء پرتاب میشود؛ دستورهایی که پسوند "unsigned" دارند استثنا پرتاب نمیکنند. کنترل سرریز نتیجه را به صورت یک عدد صحیح متمم دو ۳۲ بیتی تفسیر میکند.
میپس I دستورهای برای انجام اعمال منطقی AND, OR, XOR و NOR بر رویبیتها دارد. این دستورها، عملوندهای خود را از دو رجیستر عمومی میگیرند و نتیجه را در رجیستر سوم ذخیره میکنند. همچنین یکی از عملوندهای دستورهای AND, OR و XOR میتواند یک مقدار فوری ۱۶ بیتی (که با صفر تا ۳۲ بیت توسعه یافتهاست) باشد.
مجموعه دستورهایرابطه ای بسته به برقرار بودن یا نبودن رابطه در رجیستر مقصد مقدار صفر یا یک را ذخیره میکند. عملوندهای این دستورها دو رجیستر عمومی یا یک رجیستر و یک مقدار فوری ۱۶ بیتی (که با علامت تا ۳۲ بیت توسعه یافتهاست) هستند، و نتیجه نیز در یک رجیستر عمومی سوم ذخیره میشود. بهطور پیش فرض عملوندها به عنوان اعداد صحیح علامت دار تفسیر میشوند. فرمهایی از این دستورها که پسوند "unsigned" دارند عملوندها را اعداد صحیح بدون علامت تفسیر میکنند (حتی آنهایی که از توسعهٔ با علامت یک مقدار فوری ۱۶ بیتی حاصل شدهاند).
دستور بارگذاری بالایی مقدار فوری، مقدار فوری ۱۶ بیتی را در ۱۶ بیت مرتبه بالاتر یک رجیستر عمومی کپی میکند. این دستور همراه با دستور Or استفاده میشود تا یک مقدار فوری ۳۲ بیتی را در یک رجیستر بارگذاری کند
| نام دستور | یادآور | قالب | رمزگزاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| جمع | ADD | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3210 |
| جمع بدون علامت | ADDU | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3310 |
| تفریق | SUB | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3410 |
| تفریق بدون علامت | SUBU | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3510 |
| And | AND | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3610 |
| Or | OR | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3710 |
| Exclusive Or | XOR | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3810 |
| Nor | NOR | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 3910 |
| یک اگر کمتر | SLT | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 4210 |
| یک اگر کمتر بدون علامت | SLTU | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 4310 |
| جمع مقدار فوری | ADDI | I | 810 | rs | rd | مقدار فوری | ||
| جمع مقدار فوری بدون علامت | ADDIU | I | 910 | $s | $d | مقدار فوری | ||
| یک اگر کمتر از مقدار فوری | SLTI | I | 1010 | $s | $d | مقدار فوری | ||
| یک اگر کمتر از مقدار فوری بدون علامت | SLTIU | I | 1110 | $s | $d | مقدار فوری | ||
| And مقدار فوری | ANDI | I | 1210 | $s | $d | مقدار فوری | ||
| Or مقدار فوری | ORI | I | 1310 | $s | $d | مقدار فوری | ||
| Exclusive Or مقدار فوری | XORI | I | 1410 | $s | $d | مقدار فوری | ||
| بار گزاری بالایی مقدار فوری | LUI | I | 1510 | 010 | $d | مقدار فوری | ||
میپس I دستورهایی برای شیفتهای چپ و راست منطقی و راست جبری دارد. عملگر از یک رجیستر عمومی (rt) گرفته میشود، و نتیجه نیز در یک رجیستر عمومی دیگر (rd) ذخیره میشود. مقدار شیفت یا از یک رجیستر عمومی (rs) گرفته میشود یا یک " مقدار شیفت" ۵ بیتی (فیلد "sa").
| نام دستور | یادآور | قالب | رمزگزاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| شیفت چپ منطقی | SLL | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 010 |
| شیفت راست منطقی | SRL | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 210 |
| شیفت راست جبری | SRA | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 310 |
| شیفت متغیر چپ منطقی | SLLV | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 410 |
| شیفت متغیر راست. | SRLV | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 610 |
| شیفت متغیر راست جبری | SRAV | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 710 |
میپس I دستورهایی برای ضرب و تقسیم اعداد صحیح با علامت و بدون علامت دارد. عملوندهای این دستورها دو رجیستر عمومی اند و حاصل را در یک جفت رجیستر ۳۲ بیتی به نامهای HI و LO ذخیره میکنند، آنها ممکن است جدا از (و همزمان با) دستورهای دیگر CPU اجرا شوند. در ضرب نیمههای مرتبه بالا و مرتبه پایین حاصل ضرب ۶۴ بیتی به ترتیب در HI و LO ذخیره میشوند. در تقسیمُخارج قسمت در LO و باقیمانده در HI نوشته میشوند. برای دسترسی به نتایج دو دستور (انتقال از HI و انتقال از LO) فراهم شدهاند که محتویات HI و LO را در یک رجیستر عمومی کپی میکنند. این دستورها به هم پیوستهاند: خواندن HI و LO قبل از اتمام عمل جبری ای که در HIو LO خواهد نوشت میسر نیست. دو دستور دیگر (انتقال به HI و انتقال به LO) محتویات یک رجیستر عمومی را در HI و LO کپی میکند. کاربرد این دستورها در رسیدگی به استثنا هاست. با کمک آنها مقادیر قبلی HI و LO را پس از رسیدگی به استثنا بازیابی میکنیم. بین دستورهایی که HI و LO را میخوانند باید دو دستور دیگر بیاید که در HI و LO نمینویسند.
| نام دستور | یادآور | قالب | رمزگزاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| انتقال از HI | MFHI | R | 010 | 010 | 010 | rd | 010 | 1610 |
| انتقال به HI | MTHI | R | 010 | rs | 010 | 010 | 010 | 1710 |
| انتقال از LO | MFLO | R | 010 | 010 | 010 | rd | 010 | 1810 |
| انتقال به LO | MTLO | R | 010 | rs | 010 | 010 | 010 | 1910 |
| ضرب | MULT | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 2410 |
| ضرب بدون علامت | MULTU | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 2510 |
| تقسیم | DIV | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 2610 |
| تقسیم بدون علامت | DIVU | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 2710 |
پس از تمام دستورهای کنترل جریان میسپ I یک شکاف تأخیر انشعاب میآید. اگر این شکاف با دستوری که کار مفیدی انجام دهد پر نشده باشد، یک دستور بی عمل در آن قرار میگیرد. دستورهای انشعاب میسپ I محتوای یک رجیستر عمومی (rs) را با صفر یا یک رجیستر عمومی دیگر (rt) به عنوان اعداد صحیح علامت دار مقایسه میکنند و اگر شرط تعیین شده برقرار باشد انشعاب میکنند. برای محاسبهٔ مقصد پرش، آفست ۱۶ بیتی دو بیت به چپ شیفت داده میشود، نتیجهٔ ۱۸ بیتی با علامت گستش داده میشود، و حاصل ۳۲ بیتی به حاصل جمع شمارندهٔ برنامه (آدرس دستور) و ۸ اضافه میشود. پرشها دو نوع اند: مطلق و غیر مستقیم. پرشهای مطلق ("پرش" و "پرش و پیوند") برای محاسبهٔ آدرس مقصد instr_index را دو بیت به چپ شیفت میدهند و حاصل را به ۴ بیت مرتبه بالای آدرس دستوری که در شکاف تأخیر انشعاب آمده پیوند میزنند. پرشهای غیرمستقیم آدرس دستور مقصد را از یک رجیستر عمومی (rs) میگیرند. آدرسی که در رجیستر است باید بر اساس کلمه تراز شده باشد، وگرنه پس از آن که دستوری که در شکاف تأخیر انشعاب قرار دارد اجرا شود یک استثنا پرتاب میشود. دستورهای انشعاب و پرشی که پیوند برقرار میکنند (به غیر از "پرش و پیوند رجیستر") آدرس بازگشت را در رجیستر عمومی ۳۱ ذخیره میکنند. دستور "پرش و پیوند رجیستر" اجازه میدهد آدرس برگشت در هر رجیستر عمومی قابل استفاده ای ذخیره شود.
| نام دستور | یادآور | قالب | رمزگزاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| پرش رجیستر | JR | R | 010 | rs | 010 | 010 | 010 | 810 |
| پرش و پیوند رجیستر | JALR | R | 010 | rs | 010 | rd | 010 | 910 |
| انشعاب اگر کمتر از صفر | BLTZ | I | 110 | rs | 010 | آفست | ||
| انشعاب اگر بزرگتر مساوی صفر | BGEZ | I | 110 | rs | 110 | آفست | ||
| انشعاب اگر کمتر از صفر و پیوند | BLTZAL | I | 110 | rs | ۱۶ | آفست | ||
| انشعاب گر بزرگتر مساوی صفر و پیوند | BGEZAL | I | 110 | rs | ۱۷ | آفست | ||
| پرش | J | J | 210 | instr_index | ||||
| پرش و پیوند | JAL | J | 310 | instr_index | ||||
| ورش اگر مساوی | BEQ | I | 410 | rs | rt | آفست | ||
| پرش اگر نامساوی | BNE | I | 510 | rs | rt | آفست | ||
| پرش اگر کوچکتر مساوی صفر | BLEZ | I | 610 | rs | 010 | آفست | ||
| پرش اگر بزرگتر از صفر | BGTZ | I | 710 | rs | 010 | آفست | ||
میپس I برای نرمافزارها دو دستور درتاب استثنا دارد: فراخوانی سیستمی و نقطه توقف. فراخوانی سیستمی توسط نرمافزارهای کاربری برای فراخوانی کرنلی استفاده میشود؛ و نقطه توقف برای انتقال کنترل به یک اشکالزدا (به انگلیسی: debugger) از طریق رسیدگیکننده استثنائات کرنل به کار میرود. هر دو دستور دارای بخش کد ۲۰ بیتی هستند که میتوانند حاوی اطلاعات مختص محیط سیستم عامل برای رسیدگیکننده استثنائات باشند.
| نام دستور | یادآور | قالب | رمزگزاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| فراخوانی سیستمی | SYSCALL | ? | 010 | Code | 1210 | |||
| نقطه توقف | BREAK | ? | 010 | Code | 1310 | |||
میپس دارای ۳۲ رجیستر نقطه شناور است. دو رجیستر برای اعداد دقت دوگانه (double precision) با هم جفت شدهاند. رجیسترهای فرد تنها به عنوان بخشی از یک جفت رجیستر دقت دوگانه قابل استفادهاند، نه برای عملیات جبری یا انشعاب. در نتیجه برای اکثر دستورها ۱۶ رجیستر قابل استفاده موجود است (انتقالها/کپیها و باگذاریها/ذخیرهسازیها تحت تأثر قرار نمیگیرند).
| نام | سینتکس دستور | معنا | آپ کد | rs | rt | rd | sham | funct |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| جمع نقطه شناور | add.s $x,$y,$z | $x = $y + $z | 1710 | 010 | $z | $y | $x | 010 |
| تفریق نقطه شناور | sub.s $x,$y,$z | $x = $y - $z | 1710 | 010 | $z | $y | $x | 110 |
| ضرب نقطه شناور | mul.s $x,$y,$z | $x = $y * $z | 1710 | 010 | $z | $y | $x | 210 |
| تقسیم نقطه شناور | div.s $x,$y,$z | $x = $y / $z | 1710 | 010 | $z | $y | $x | 310 |
| جمع نقطه شناور | add.d $x,$y,$z | $x = $y + $z | 1710 | 110 | $z | $y | $x | 010 |
| تفریق نقطه شناور | sub.d $x,$y,$z | $x = $y - $z | 1710 | 110 | $z | $y | $x | 110 |
| ضرب نقطه شناور | mul.d $x,$y,$z | $x = $y * $z | 1710 | 110 | $z | $y | $x | 210 |
| تقسیم نقطه شناور | div.d $x,$y,$z | $x = $y / $z | 1710 | 110 | $z | $y | $x | 310 |
| مقایسه نقطه شناور (eq,ne,lt,le,gt,ge) | c.lt.s $f2,$f4 | cond = ($f2 <$f4) | ||||||
| مقایسه نقطه شناور (eq,ne,lt,le,gt,ge) | c.lt.d $f2,$f4 | cond = ($f2 <$f4) |
دقت یگانه (single precision) با پسوند s. نشان داده میشود و دقت دوگانه با پسوند d. نشان داده میشود.
| نام | سینتکس دستور | معنا | قالب | آپ کد | funct | توضیحات/رمزگذاری |
|---|---|---|---|---|---|---|
| بارگزاری کلمه در پردازنده کمکی | lwcZ $x,CONST ($y) | Coprocessor[Z].DataRegister[$x] = Memory[$y + CONST] | I | کلمه ۴ بایتی ذخیره شده در [MEM[$y+CONST را در رجیستر دادهٔ پردازنده کمکی بارگذاری میکند. توسعه علامتدار | ||
| ذخیره از پردازنده کمکی | swcZ $x,CONST ($y) | Memory[$y + CONST] = Coprocessor[Z].DataRegister[$x] | I | کلمهٔ ۴ بایتی موجود در رجیستر دادهٔ پردازنده کمکی را در [MEM[$y+CONST ذخیره میکند. توسعه علامتدار |
| نام | نحوه آموزش | معنا | فرمت | آپ کد | fact | توضیحات / رمزگذاری |
|---|---|---|---|---|---|---|
| انشعاب اگر FP درست | bc1t 100 | if (cond) goto PC+4+100 | انشعاب وابسته به PC اگر شرط FP | |||
| انشعاب اگر FP غلط | bc1f 100 | if(!cond)gotoPC+4+100 | انشعاب وابسته به PC اگر شرط متمم |
میپس II شکاف تأخیر بارگذاری را حذف کرد[۴]: 41 و مجموعههای مختلفی از دستورها را اضافه کرد. دستورهایی برای پردازش چندگانه با حافظه مشترک، بارگذاری کلمهٔ پیوندیافته و ذخیرهٔ کلمهٔ مشروط اضافه کرد. مجموعه ای از دستورهای دام اگر شرط اضافه شد. این دستورها در صورت برقراری شرط باعث استثنا میشوند. برای تمام دستورهای انشعاب موجود نسخههای انشعاب گونه ای اضافه شد که هنگام انشعاب دستورهای داخل شکاف تأخیر انشعاب را اجرا میکنند.[۴]: 40 در برخی موارد این دستورها با ایجاد امکان قرار دادن دستورهای مفید در شکاف تأخیر انشعاب باعث بهبود عملکرد میشوند.[۴]: 212 دستورهای بارگذاری و ذخیرهٔ دوکلمه برای COP1– 3 اضافه شد. همانند دستورهای دسترسی حافظهٔ دیگر، در این بارگذاریها و ذخیرهها دوکلمه باید بهطور طبیعی تراز شده باشد.
همچنین دستورهای مختلفی به مجموعه دستورهای پردازنده کمکی نقطه شناور اضافه شد. یک دستور جذر نقطه شناور سازگار با IEEE754 اضافه شد. این دستور از هردو نوععملوند دقت یگانه و دقت دوگانه پشتیبانی میکند. مجموعه دستورهایی برای تبدیل اعداد نقطه شناور دقت یگانه و دقت دوگانه به کلمات ۳۲ بیتی اضافه شد. این دستورها این امکان را فراهم میکردند که حالت گرد کردن IEEE به جای کنترل نقطه شناور و رجیستر وضعیت توسط دستورها مشخص شود و به این وسیلهٔ دستورهای تبدیل موجود را کاملتر کردند.
ریزپردازنده R6000 از شرکت MIPS Computer Systemsر (۱۹۸۹) اولین پیادهسازی میپس II است.[۴]: 8 این ریزپردازنده برای سرورها طراحی شد. R6000 توسط Bipolar Integrated Technology ساخته و به بازار عرضه شد، اما با شکست تجاری مواجه شد. در اواسط دهه ۱۹۹۰، بسیاری از پردازندههای جدید ۳۲ بیتی میپس برایسیستمهای جاسازی شده، پیادهسازی میپس II بودند، زیرا با معرفی معماری میپس III ی ۶۴ بیتی در ۱۹۹۱ میپس II تا معرفی میپس ۳۲ در ۱۹۹۹ جدیدترین معماری میپس ۳۲ بیتی باقی ماند.[۴]: 19
| نام | یادآور |
|---|---|
| همزمان کردن حافظه مشترک | SYNC |
| دام اگر بزرگتر مساوی | TGE |
| دام اگر بزرگتر مساوی بدون علامت | TGEU |
| دام اگر کمتر | TLT |
| دام اگر کمتر بدون علامت | TLTU |
| دام اگر برابر | TEQ |
| دام اگر نابرابر | TNE |
| انشعاب محتمل اگر کوچکتر مساوی صفر | BLEZL |
| انشعاب محتمل اگر بزرگتر مساوی صفر | BGEZL |
| دام اگر بزرگتر مساوی مقدار فوری | TGEI |
| دام اگر بزرگتر مساوی مقدار فوری بدون علامت | TGEIU |
| دام اگر کمتر از مقدار فوری | TLTI |
| دام اگر کمتر از مقدار فوری بدون علامت | TLTIU |
| دام اگر مساوی مقدار فوری | TEQI |
| دام اگر نامساوی مقدار فوری | TNEI |
| انشعاب و پیوند محتمل اگر کمتر از صفر | BLTZALL |
| انشعاب و پیوند محتمل اگر بزرگتر مساوی صفر | BGEZAL |
| جذر نقطه شناور | SQRT.S |
| جذر نقطه شناور | SQRT.D |
| گرد کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | ROUND.S |
| گرد کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | ROUND.D |
| کوتاه کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | TRUNC.S |
| کوتاه کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | TRUNC.D |
| سقف کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | CEIL.S |
| سقف کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | CEIL.D |
| کف کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | FLOOR.S |
| کف کردن نقطه شناور به کلمه نقطه ثابت | FLOOR.D |
| انشعاب محتمل اگر FP غلط | BC1FL |
| انشعاب محتمل اگر FP درست | BC1TL |
| انشعاب محتمل اگر صفر | BEQL |
| انشعاب محتمل اگر غیر صفر | BNEL |
| انشعاب محتمل اگر کمتر از صفر | BLTZL |
| انشعاب محتمل اگر بزرگتر مساوی از صفر | BGTZL |
| بارگزاری پیوندخورده | LL |
| بارگزاری دوکلمه در پردازنده کمکی ۱ | LDC1 |
| بارگزاری دوکلمه در پردازنده کمکی ۲ | LDC2 |
| بارگزاری دوکلمه در پردازنده کمکی ۳ | LDC3 |
| ذخیرهسازی مشروط | SC |
| ذخیرهسازی دوکلمه از پردازنده کمکی ۱ | SDC1 |
| ذخیرهسازی دوکلمه از پردازنده کمکی ۲ | SDC2 |
| ذخیرهسازی دوکلمه از پردازنده کمکی ۳ | SDC3 |
میپس III یک توسیعسازگار با گذشته از میپس II است که پشتیبانی از عملیات اعدادصحیح آدرس دهی ۶۴ بیتی حافظه را اضافه کردهاست. نوع دادهٔ ۶۴ بیتی دوکلمه نامیده میشود، و میپس III رجیسترهای عمومی، رجیسترهای HI/LO، شمارندهٔ برنامه را به ۶۴ بیت توسعه داد تا بتواند از آن پشتیبانی کند. دستورهای جدیدی برای بارگذاری و ذخیرهٔ دوکلمهها، انجام جمع، تفریق، ضرب و تقسیم اعداد صحیح و همچنین عملیاتهای شیفت بر روی آنها و انتقال دوکلمهها بین رجیسترهای عمومی و HI/LO اضافه شد. دستورهای موجود که در اصل برای عمل کردن بر روی کلمههای ۳۲ بیتی تعریف شده بودند، هرجا نیاز بود بازتعریف شدند تا بتوانند حاصلهای ۳۲ بیتی را با علامت توسعه دهند و اکثر دستورها بتوانند با کلمهها و دوکلمهها یکسان برخورد کنند. از میان این دستورهای بازتعریف شده میتوان بهبارگزاری کلمه اشاره کرد. در میپس III این دستور کلمهها را با علامت به ۶۴ بیت توسعه میدهد. برای کامل کردنبارگزاری کلمه، نسخه ای اضافه شد که با صفر توسعه میدهد.
ناتوانی قالب R در مشخص کردن مقدار کامل شیفت برای شیفتهای ۶۴ بیتی (فیلد ۵ بیتی آن برای مقدار شیفت بسیار کوتاهتر از آن است مقدار شیفت برای دوکلمهها را نشان دهد) باعث شد میپس III سه نسخه ۶۴ بیتی از هر دستور شیفت میپس I ارائه دهد. اولین نسخه، نسخهٔ ۶۴ بیتی دستورهای شیفت اصلی است، که برای مشخص کردن مقدار شیفتهای ۰ تا ۳۱ بیتی استفاده میشود. دومین نسخه مشابه اولی است، اما به مقدار فیلد مقدار شیفت ۳۲۱۰ میافزاید تا مقدارهای ثابت شیفت ۳۲ تا ۶۴ بیت را بتوان مشخص کرد. نسخهٔ سوم مقدار شیفت را از ۶ بیت مرتبهٔ پایین یک رجیستر عمومی به دست میآورد.
میپس III سطوح امتیاز کرنل و کاربر که از قبل موجو بودند یک سطحناظر افزود. این قابلیت تنها پردازندهٔ کنترل سیستم تعریف شده در پیادهسازی (پردازندهٔ کمکی ۰) را تحت تأثیر قرار داد.
| نام دستور | یادآور | قالب | رمزگزاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| شیفت چپ منطقی متغیر دوکلمه | DSLLV | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 2010 |
| شیفت راست منطقی متغیر دوکلمه | DSRLV | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 2210 |
| شیفت راست جبری متغیر دوکلمه | DSRAV | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 2310 |
| ضرب دوکلمه | DMULT | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 2810 |
| ضرب بدون علامت دوکلمه | DMULTU | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 2910 |
| تقسیم دوکلمه | DDIV | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 3010 |
| تقسیم بدون علامت دوکلمه | DDIVU | R | 010 | rs | rt | 010 | 010 | 3110 |
| جمع دوکلمه | DADD | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 4410 |
| جمع بدون علامت دوکلمه | DADDU | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 4510 |
| تفریق دوکلمه | DSUB | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 4610 |
| تفریق بدون علامت دوکلمه | DSUBU | R | 010 | rs | rt | rd | 010 | 4710 |
| شیفت چپ منطقی دوکلمه | DSLL | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 5610 |
| شیفت راست منطقی دوکلمه | DSRL | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 5810 |
| شیفت راست جبری دوکلمه | DSRA | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 5910 |
| شیفت چپ منطقی دوکلمه + ۳۲ | DSLL32 | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 6010 |
| شیفت راست منطقی دوکلمه + ۳۲ | DSRL32 | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 6210 |
| شیفت راست منطقی دوکلمه + ۳۲ | DSRL32 | R | 010 | 010 | rt | rd | sa | 6310 |
| جمع مقدار فوری دوکلمه | DADDI | I | 2410 | rs | rd | مقدار فوری | ||
| جمع بدون علامت مقدار فوری دوکلمه | DADDIU | I | 2510 | rs | rd | مقدار فوری | ||
| بارگزاری چپ دوکلمه | LDL | I | 2610 | rs | rt | آفست | ||
| بارگزاری راست دوکلمه | LDR | I | 2710 | rs | rt | آفست | ||
| بارگزاری بدون علامت دوکلمه | LWU | I | 3910 | rs | rt | آفست | ||
| ذخیره دوکلمه چپ | SDL | I | 4410 | rs | rt | آفست | ||
| ذخیره دوکلمه راست. | SDR | I | 4510 | rs | rt | آفست | ||
| بارگزاری دوکلمه پیوند خورده | LLD | I | 5210 | rs | rt | آفست | ||
| بارگزاری دوکلمه | LD | I | 5510 | rs | rt | آفست | ||
| ذخیره مشروط دوکلمه | SCD | I | 6010 | rs | rt | آفست | ||
| ذخیره دوکلمه | SD | I | 6310 | rs | rt | آفست | ||
میپس III پشتیبانی از پردازنده کمکی ۳ (CP3) را حذف کرد، و آپ کد آن را برای دستورهای دوکلمهٔ جدید استفاده کرد. پردازندههای کمکی باقی مانده دستورهایی برای انتقال دوکلمهها بین رجیسترهای پردازنده کمکی و رجیسترهای عمومی به دست آوردند. رجیسترهای عمومی شناور (FGRs) به ۶۴ بیت توسعه یافتند و دیگر نیازی به دستورهایی برای محدود کردن استفاده از رجیسترها تنها به تعداد زوج وجود نداشت. این با نسخههای قبلی این معماری سازگار نبود؛ برای اداره کردن واحد نقطه شناور (FPU) میپس III در یک حالت سازگار با میپس I و II، یک بیت در رجیستر کنترل/وضعیت نقطه شناور استفاده میشود. رجیسترهای کنترل نقطه شناور توسعه نیافتند تا سازگاری حفظ شود. تنها دستورهای نقطه شناور اضافه شده دستورهای کپی دوکلمهها بین CPU و FPU، تبدیل اعداد نقطه شناور دقت یگانه و دوگانه به دوکلمههای صحیح و برعکس هستند.
| نام دستور | یادآور | قالب | رمزگزاری | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| انتقال دوکلمه به پردازنده کمکی ۱ | DMFC1 | R | 1710 | 110 | rt | fs | 010 | 010 |
| انتقال دوکلمه به پردازنده کمکی ۱ | DMTC1 | R | 1710 | 510 | rt | fs | 010 | 010 |
| گرد کردن نقطه شناور به طولانی | ROUND.L.S | R | 1710 | 1610 | 010 | fs | fd | ۸ |
| گرد کردن نقطه شناور به طولانی | ROUND.L.D | R | 1710 | 1710 | 010 | fs | fd | 810 |
| کوتاه کردن نقطه شناور به طولانی | TRUNC.L.S | R | 1710 | 1610 | 010 | fs | fd | 910 |
| کوتاه کردن نقطه شناور به طولانی | TRUNC.L.D | R | 1710 | 1710 | 010 | fs | fd | 910 |
| سقف نقطه شناور به طولانی | CEIL.L.S | R | 1710 | 1610 | 010 | fs | fd | 1010 |
| سقف نقطه شناور به طولانی | CEIL.L.D | R | 1710 | 1710 | 010 | fs | fd | 1010 |
| کف نقطه شناور به طولانی | FLOOR.L.S | R | 1710 | 1610 | ۰ | fs | fd | 1110 |
| کف نقطه شناور به طولانی | FLOOR.L.D | R | 1710 | 1710 | 010 | fs | fd | 1110 |
| تبدیل نقطه شناور به یگانه | CVT.S.L | R | 1710 | 1610 | 010 | fs | fd | 3210 |
| تبدیل نقطه شناور به دوگانه | CVT.D.L | R | 1710 | 1710 | 010 | fs | fd | 3310 |
| تبدیل نقطه شناور به طولانی | CVT.L.S | R | 1710 | 1610 | 010 | fs | fd | 3710 |
| Floating Point Convert to Long | CVT.L.D | R | 1710 | 1710 | 010 | fs | fd | 3710 |
ریزپردازندهٔ R4000 شرکت MIPS Computer Systems، (در سال ۱۹۹۱) اولین پیادهسازی میپس III بود. این ریزپردازنده برای استفاده در کامپیوترهای شخصی، استگاه کاری، و سرور طراحی شده بود.MIPS Computer Systems به شدت معماری میپس و R4000 را ترویج میداد، و کنسرسیوم محیط محاسباتی پیشرفته (ACE) را برای پیشبرد استاندارد محاسبهٔ ریسک پیشرفته (ARC) اش ایجاد کرد، که هدف ان جا انداختن میپس به عنوان پلتفورم غالب برای محاسبات شخصی بود. ARC چندان موفقیتی در کامپیوترهای شخصی پیدا نکرد، اما R4000 (و R4400 مشتق آن) بهطور گسترده در کامپیوترهای استگاه کاری و سرور استفاده میشد، به خصوص توسط بزرگترین کاربر آن Silicon Graphics. سایر کاربردهای R4000 شامل سیستمهای جاگذاری شده پیشرفته و سوپر کامپیوترها میباشند.
پس از گذر زمان میپس III توسط تعدادی ریزپردازندهٔ جاگذاری شده پیادهسازی شد. ریزپردازندهٔ R4600 شرکت Quantum Effect Design (سال ۱۹۹۳) و مشتقات آن بهطور گسترده در سیستمهای جاگذاری شدهٔ پیشرفته و ایستگاههای کاری ابتدایی و سرورها استفاده میشدند. ریزپردازندهٔ R4200 شرکت MIPS Technologies (سال ۱۹۹۴) برای سیستمهای جاگذاری شده، لپ تاپها و کامپیوترهای شخصی طراحی شد. یک مشتق آن، R4300i، ساخته شده توسط NEC Electronics، درکنسول بازینینتندو ۶۴ استفاده شد. نینتندو ۶۴ در کنار پلی استیشن از بزرگترین استفادهکنندههای پردازندههای معماری میپس در میانهٔ دهه ۱۹۹۰ بودند.
میپس IV چهارمین نسخهٔ معماریست. این معماری یک فوق مجموعهٔ میپس III و با تمام نسخههای موجود میپس سازگار است. انگیزهٔ اصلی طراحی میپس IV بهبود عملکرد نقطه شناور (FP) بود. برای بهبود دسترسی به عملوندها، یکحالت آدرس دهیاندیس گذاری شده (پایه + اندیس که منبع هردو رجیسترهای عمومی است) برای بارگذاریها و ذخیرهسازیهای FP اضافه شد، دستورهای فراخوانی زودرس نیز برای انجام فراخوانی زودرس حافظه و مشخص کردن راهنماهای کش (اینها هر دو حالت آدرس دهی وایه + آفست و پایه + اندیس را پشتیبانی میکردند) اضافه شد.
میپس IV قابلیتهای گوناگونی برای بهبود موازی کاری در سطح دستورها اضافه کرد. برای سبک کردن بار گلوگاهی که در اثر یک بیت شرطی به وجود میآید، هفت بیت کد شرطی به رجیسترهای نقطه شناور کنترل و وضعیت اضافه شدند، و مجموع را به هشت رساندند. دستورهای مقایسه و انشعاب FP بازتعریف شدند تا بتوانند مشخص کنند کدام بیت شرطی نوشته یا خوانده میشود (به ترتیب)؛ و شکاف تأخیر بین یک انشعاب FP که یک بیت شرطی را میخواند و مقایسه FP قبلی که آن بیت را نوشته است حذف شد. پشتیبانی ازپیشبینی جزئی در قالب دستورهای انتقال شرطی برای هردوی رجیسترهای عمومی و نقطه شناور اضافه شد؛ و یک پیادهسازی میتوانست بین استثنائات دقیق یا مبهم تلههای IEEE 754 انتخاب کند.
میپس IV دستورهای جبری FP جدیدی برای هردوی اعداد نقطه شناور دقت یگانه و دوگانه اضافه کرد: ترکیب جمع یا تفریق با ضرب، معکوس، معکوس ریشهٔ دوم. دستورهای ترکیب جمع یا تفریق و ضرب نقطه شناور یک یا دو گردکردن انجام میدهند (این امر در پیادهسازی تعریف میشود)، به ترتیب برای رسیدن به دقت مورد نیاز IEEE754 یا رفتن فراتر از آن. دستورهای نقطه مشترک معکوس و معکوسریشه دوم از دقت مورد نیاز IEEE754 پیروی نمیکنند. و نتایج آنها با دقت مورد نیاز در یک یا دو واحد جایگاه آخر اختلاف دارد (در پیادهسازی تعریف میشود). این دستورها هنگامی کاربرد دارند که تأخیر دستور مهمتر از دقت آن است.
اولین پیادهسازی میپس IV چیپست ریزپردازندهٔ R8000 شرکت MIPS Technologies بود (۱۹۹۴). طراحی R8000 در شرکت .Silicon Graphics,inc آغاز شد و تنها در ایستگاههای کاری و سرورهای پیشرفته برای کاربردهای علمی و فنی که در آن کارایی بالا در بار کاری نقطه شناور زیاد مهم بود. پیادهسازیهای بعدی R10000 از شرکت MIPS Technologies (سال ۱۹۹۶) و R5000 از شرکت Quantum Effect Devicex (سال ۱۹۹۶) و RM7000 (سال ۱۹۹۸) بود. R10000، که توسط NEC Electronics و Toshiba ساخته و به بازار عرضه شد، و مشتقات آن توسط NEC و Pyramid Technology و .Silicon Graphics,inc و Tandem Computers (در میان دیگر شرکتها) در ایستگاههای کاری، سرورها و ابررایانهها به کار رفت. R5000 و R7000 در سیستمهای جاگذاری شده پیشرفته شده، رایانههای شخصی و ایستگاههای کاری و سرورهای ابتدایی به کار رفت. یک مشتقات R5000 از Toshiba، ریزپردازندهٔ R5900، در Emotion Engine شرکت Sony Computer Entertainment در کنسولPlayStation 2 آن شرکت استفاده.
معرفی شده ار ۲۱ اکتبر ۱۹۹۶ در سمینار میکروپروسسور سال ۱۹۹۶ همراه با افزونهٔ Digital Media Extensions یا MDMX، میپس V برای بهبود عملکرد تحولات گرافیکی سه بعدی طراحی شد.[۱۶] در میانهٔ دهه ۱۹۹۰، یک کاربرد اصلی ریزپردازندههای غیر جاگذاری شدهٔ میپس، ایستگاههای کاری گرافیکی SGI بود. میپس V با افزونهٔ اعداد صحیح MDMX تکمیل شد تا یک سیستم کامل برای بهبود عملکرد برنامههای گرافیک سه بعدی فراهم آورد.[۱۷]
هیچگاه برای میپس V پیادهسازی ای معرفی نشد. در ۱۲ مه ۱۹۹۷، شرکت SGI خبر از ریزپردازندههای «H1» (ملقب به «Beast») و «H2» (ملقب به «Captain») داد. اولی قرار بود اولین پیادهسازی میپس V باشد، و بنا بود در نیمهٔ اول ۱۹۹۹ معرفی شود.[۱۸] پروژههای «H1» و «H2» بعدها ترکیب شده و در نهایت در سال ۱۹۹۸ لغو شدند. با این که هیچ پیادهسازی ای از میپس V وجود ندارد، میپس ۶۴ توزیع ۱ (۱۹۹۹) بر پایهٔ آن است تمام قابلیتهای آن را در یک پردازندهٔ کمکی ۱ اختیاری (FPU) به نام Paired-Single حفظ کردهاست.
میپس Vنوع دادهٔ جدیدی معرفی کرد، یگانه جفت شده (PS)، که متشکل است از دو عدد نقطه شناور دقت یگانه (۳۲ بیتی) که در رجیسترهای ۶۴ بیتی نقطه شناور موجود ذخیره شدهاند. صورتهای دیگری از دستورهای نقطه شناور موجود برای عملیات جبری، مقایسه و انتقال شرطی اضافه شدند تا با این نوع داده به صورت SIMD کار کنند. دستورهای جدیدی برای بارگذاری، بازآرایی و تبدیل دادههای PS اضافه شد.[۴]: 426–429 این اولین مجموعه دستور برای استفاده از SIMD نقطه شناور با منابع موجود بود.[۱۷]
هنگامی که MIPS Technologies در سال ۱۹۹۸ از Silicon Graphics خارج شد، باری دیگر بر بازار جاگذاری شده تمرکز کرد. تا میپس V، هر نسخهٔ جدید فوق مجموعه از نسخه قبلی بود، اما این ویژگی مشکل ساز شد،[نیازمند منبع] و تعریف معماری برای تعریف معماری ۳۲ بیتی و ۶۴ بیتی تغییر یافت: میپس ۳۲ و میپس ۶۴، هر دو در سال ۱۹۹۹ معرفی شدند.[۱۹] میپس۳۲ بر پایهٔ میپس II است همراه با برخی قابلیتهای اضافه از میپس III، میپس IV و میپس V؛ میپس ۶۴ بر پایهٔ میپس V است.[۱۹]NEC وToshiba وSiByte (که بعدها به مالکیتBroadcom درآمد) هرکدام به محض اعلام خبر میپس ۶۴ مجوزهای آن را گرفتند. از آن موقع به بعدPhilips و LSI Logic و IDT و .Raza Microelectronics, Inc و Cavium و Loongson Technology و Semiconductor Ingenic نیز به آنها پیوستند.
اولین توزیع میپس۳۲، بر اساس میپسII، انتقال شرطی، دستورهای زودرس و سایر ویژگیهای خانوادههای R4000 و R5000 پردازندههای ۶۴ بیتی را اضافه کرد.[۱۹] اولین اولین توزیع میپس۶۴ یک حالت میپس۳۲ برای اجرای کدهای ۳۲ بیتی اضافه کرد.[۱۹] دستورهای MUL و MADD (ضرب جمع) که قبلاً در برخی از پیادهسازیها در دسترس بود، به ویژگیهای میپس۳۲ و میپس۶۴ اضافه شد، همانطور نیز دستورهای کنترل کش.[۱۹]
در ۶ دسامبر ۲۰۱۲ اعلام شد.[۲۰] دلیل پرش از توزیع ۳ به ۵ آن است که عدد چهار در بسیاری از فرهنگهای آسیایی نحس تلقی میشود.[۲۱]
میپس۳۲/میپس۶۴ توزیع ۶ در ۲۰۱۴[۲۲] موارد زیر را اضافه کرد:
دستورهای کم کاربرد حذف شده
رمزنگاری دستورها را بازآر است، تا فضا برای توسعه در آینده باز کند.
معماریهای میکرومیپس۶۴/۳۲ فوق مجموعههای معماریهای میپس۳۲ و میپس۶۴ اند (به ترتیب) و برای جایگزینی افزونهٔ تخصصی میپسe۱۶ طراحی شدهاند. یک ایراد میپسe۱۶ این است که پیش از پردازش هرکدام از دستورهای ۱۶ بیتیاش نیازمند یک تغییر حالت است. میکرومیپس از پراستفادهترین دستورهای ۳۲بیتی نسخههایی دارد که به صورت دستورهای ۱۶ بیتی کدگذاری شدهاند. این امر اجازه میدهد برنامهها دستورها ۱۶ و ۳۲ بیتی را بدون نیاز به تغییر حالت مخلوط کنند. میکرومیپس به همراه میپس۶۴/۳۲ توزیع ۳ معرفی شد، و هر توزیع میپس ۶۴/۳۲ بعد از آن یک نسخهٔ میکرومیپس۶۴/۳۲ متناظر دارد. یک پردازنده ممکن است میکرومیپس۶۴/۳۲ را پیادهسازی کند یا هردو میکرومیپس ۶۴/۳۲ و زیرمجموعه میپس۶۴/۳۲ متناظر با آن را. از میپس ۶۴/۳۲ به بعد، پشتیبانی میپسe۱۶ به پایان رسید و میکرومیپس تنها فرم فشرده سازی کد در میپس است.
ممیپس ۳۲ و میپس۶۴ پایه هردو میتوانند تعدادی افزونههای معماری اختیاری بپذیرند، که به آنها کلاًافزونههای تخصصی(ASEs) گفته میشود. این ASEها ویژگیهایی فراهم میکنند که بازده و عملکرد را در بارهای کاری خاصی مانندپردازش سیگنال دیجیتال را بهبود میبخشد.
عملکرد در کاربردهای مربوط به میکروکنترلرها را بهبود میبخشد. MCU ASE (افزونه تخصصی) برای بهبود بخشیدن پشتیبانی کنترل کنندهٔ وقفه توسعه داده شده، تأثیر وقفه را کاهش میدهد و کار کنترل ورودی خروجی ثانوی که معمولاً در طراحی سیستمهای میکروکنترلر مورد نیاز است بهبود میبخشد.
میپس۱۶ یک افزونهٔ تخصصی برای میپس I تا V است و توسط LSI Logic و MIPS Technologies طراحی و در ۲۱ اکتبر ۱۹۹۶ به همراه اولین پیادهسازی اش، پردازنده TinyRISC از شرکت LSI Logic معرفی شد.[۲۳] و به دنبال آن شرکتهای NEC Electronics وPhilips Semiconductors وToshiba (و غیره) مجوز آن را خریداری کرده؛ و آن را به عنوان یک افزونه برای معماریهای میپس I، میپس II و III پیادهسازی کردند. میپس ۱۶ با استفاده از دستورهای ۱۶ بیتی به جای ۳۲ بیتی اندازهٔ برنامه را تا ۴۰٪ کاهش میدهد، همچنین بازده انرژی و سرعت کش را بهبود میبخشد و از نظر کارکرد معادل معماری پایه اش است.[۲۴] این معماری توسط ابزارهای توسعهٔ نرمافزاری و سختافزاری شرکت MIPS Technologies و شرکتهای دیگر پشتیبانی میشود.
میپس e۱۶ نسخهٔ بهبود یافتهٔ میپس۱۶ است و در آغاز توسط میپس۳۲ و میپس۶۴ توزیع ۱ پشتیبانی میشد
میپس۲e۱۶ نسخهای بهبود یافته از میپس۱۶ است که توسط میپس۳۲ و میپس۶۴ پشتیبانی میشود (تا توزیع ۵). توزیع ۶ آن را با میکرومیپس جایگزین کرد.
افزونهٔ تخصصی DSP یک افزونهٔ اختیاری برای میپس۳۲/میپس۶۴ توزیع ۲ و مجموعه دستورهای جدیدتر است و میتواند برای شتاب بخشیدن به گسترهٔ وسیعی از محاسبات «رسانهای»، مشخصاً صدا و تصویر، به کار رود. ماژول DSP شامل یک مجموعه دستور و وضعیت خط لولهٔ اعداد صحیح است و نیاز به منطق اضافهٔ حداقلی برای پیادهسازی در هستههای پردازندهٔ میپس دارد. ویرایش ۲ این ASEدر نیمهٔ دوم ۲۰۰۶ معرفی شد. این ویرایش دسترهای جدیدی به ASE اصلی اضافه میکند، اما از هر نظر دیگر با آن سازگار بازگشتی است.[۲۵]
برخلاف اکثر معماریهای میپس، این معماری نسبتاً مجموعهای غیرعادی از عملیات است، که بسیاری از آنها به خاطر ارتباطشان با برخی الگوریتمهای کلیدی انتخاب شدهاند.
ویژگیهای اصلی جدید آن (در قیاس با میپس۳۲ اصلی):[۲۶]
برای استفاده از افزونهٔ تخصصی میپس DSP، میتوان:
ftree-vectorize- از برداری سازی خودکار پشتیبانی شده توسط GCC استفاده کرد. برتری برداری سازی خودکار در این است که کامپایلر میتواند متغیرهای نردهای (که میتوانند از نوع عدد صحیح، نقطه ثابت یا نقطه شناور باشند) را برای استفاده خودکار از دستورهای SIMD شناسایی کند. در حالت آرمانی، هنگام استفاده از برداری سازی خودکار، دیگر نیازی نیست صریحاً از متغیرهای SIMD استفاده شود.[۲۷]از تاریخ ۳۱ مه ۲۰۰۵لینوکس 2.6.12-rc5 پشتیبانی از افزونهٔ تخصصی DSP را اضافه کرد. دقت شود برای آن که بتوان واقعاً از افزونهٔ تخصصی DSP استفاده کرد یکزنجیره ابزار که از این افزونه پشتیبانی میکند مورد نیاز است. GCC از قبل از DSP و DSPr2 پشتیبانی میکند.
افزونههایی از مجموعه دستورهایی که برای شتاب بخشیدن به محاسبات چندرسانهای طراحی شدهاند.
فناوری مجازی سازی پشتیبانی شده توسط سختافزار
هر هستهٔ چندریسمانی میپس میتواند تا دو VPE (عنصر پردازش مجازی) را پشتیبانی کند. این VPEها یکخط لوله و همچنین منابع سختافزاری دیگر را بین خود تقسیم میکنند. با این حال، از آنجا که هر VPE حاوی یک کپی کامل از وضعیت پردازنده از دید سیستم نرمافزاری است، یک سیستم عامللینوکسSMP هر VPE را به عنوان یک پردازندهٔ مستقل میبیند. برای کاربردهای پردازش ریسمان ریزبخشتر، هر VPE میتواند تا نه TC اختصاص یافته میان دو VPE را پشتیبانی کند. TCها میتوانند از یک واحد اجرای مشترک استفاده کنند اما هرکدام شمارندهٔ برنامه و فایل رجیستر هستهٔ خودشان را دارند تا هرکدام بتواند به یک ریسمان از نرمافزار رسیدگی کند. معماری میپس MT امکان اختصاص چرخههای پردازنده به ریسمانها را فراهم میکند و اولویت ریسمانهای مربوطه را با بلوک مدیریتکیفیت خدمات (QoS) اختیاری تنظیم میکند. این مسئله دو سازوکار اولویت بندی برای تعیین جریان اطلاعات درگذرگاه در اختیار میگزارد. اولین سازوکار به کاربر امکان اولویت دادن یک ریسمان نسبت به دیگری را میدهد. دومین سازوکار برای اختصاص دادن کسر خاصی از چرخهها به یک ریسمان خاص استفاده میشود. ادغام کاربرد هردو سازوکار اجازه میدهد تا پهنای باند را بهطور بهینه به مجموعهای از ریسمانها اختصاص داد، و کنترل بهتری بر روی تأخیرها داشت. در سیستمهایبی درنگ، جبرگرایی در سطح سیستم اهمیت بسیار بالایی دارد، و بلوک QoS افزایش قابلیت پیشبینی رفتار سیستم را تسهیل میکند. طراحان سختافزار سیستمهای پیشرفته میتوانند به جای بلوک استاندارد QoS شرکت MIPS Technologies از بلوکی که مشخصاً بر کاربرد آنها منطبق شدهاست استفاده کنند.
امروزه ریزپردازندههای تک ریسمانی هنگام انتظار برای دسترسی به حافظه چرخههای بسیاری را تلف میکنند، و در نتیجه کارکرد سیستم را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش میدهند.[مشکوک–بحث] استفاده از چندریسمانی اثر تأخیر حافظه را با افزایش استفاده از پردازنده میپوشاند. هنگامی که یک ریسمان متوقف میشود، ریسمانهای دیگر فوراً بهخط لوله داده داده و اجرا میشوند، و نتیجهٔ آن افزایش قابل توجه عملکرد در تمام برنامه است. کاربر میتواند مقدار مشخصی از پهنای باند را به کارهایبی درنگ و در نتیجه یک کیفیت خدمات (QoS) تضمین شده به دست بیاورد. فناوری MT میپس داعم بر پیشرفت ریسمانها نظارت میکند و به صورت پویا اصلاحات لازم را انجام میدهد تا الزاماتبی درنگ را برآورده کند یا از آنها فراتر رود. یک خط لولهٔ پردازنده در هنگام توافقهای وابسته یا از دست رفتن کش میتواند با تعویض ریسمانها به ۸۰ تا ۹۰ درصد بهرهبرداری برسد. نتیجهٔ همهٔ اینها افزایش قابل توجه قابلیت پاسخ گویی و در نتیجه بهبود تجربهٔ کاربری یک وسیلهٔ همراه است.[مشکوک–بحث]
میپس هوشمند یک افزونهٔ تخصصی (ASE) طراحی شده توسط Gemplus International و MIPS Technologies است. این افزونه عملکرد نرمافزارهایکارت هوشمند را بهبود میبخشد و مصرف حافظهٔ آنها را کاهش میدهد. میپس هوشمند از آنجا که کارتهای هوشمند نیاز به تواناییهای پردازندههای میپس۶۴ ندارند، تنها توسط میپس۳۲ پشتیبانی میشود. تعداد کمی از کارتهای هوشمند از میپس هوشمند استفاده میکنند.
پلتفورمهای مجازی باز (OVP)[۲۸] شامل شبیهساز غیرتجاری آزادانه در دسترس OVPsim، یک کتابخانه از مدلهای پردازندهها،لوازم جانبی و پلتفورمها، و APIهایی که به کاربر امکان توسعهٔ مدلهای خود را میدهد، میشوند. مدلهای موجود در کتابخانه متن بازاند، به زبان C نوشته شدهاند، شامل هستههای ۳۲ بیتی میپس 4K و 24K و 34K و 74K و 1004K و 1074K و M14K و microAptiv و interAptiv و proAptiv و سری هستههای میپس ۶۴ بیت 5K میشوند. Imperas این مدلها را تولید کرده و نگهداری میکند[۲۹] و به همراه MIPS Technologies آنها تست شدهاند و علامت MIPS-Verified (tm) دریافت کردند. برخی پلتفورمهای نمونهٔ بر پایه میپس دارای هردو محیط فلزی ساده و پلتفورمهایی برایراه اندازی ایمیجهای باینری دستکاری نشدهٔلینوکس هستند. اینبرابرسازهای پلتفورم هم به صورت سورس و هم باینری در دسترس هستند و سریع، مجانی و غیرتجاری اند و استفاده از آنها آسان است. OVPsim توسط Imperas توسعه یافته و نگهداری میشود. بسیار سریع است (صدها میلیون دستور در ثانیه) و برای رسیدگی به معماریها و سیستمهای چندهسته ای همگن و غیرهمگن ساخته شدهاست.
یک شبیهساز مجانی میپس۳۲ (نسخههای قبلی تنها R2000/R3000 را شبیهسازی میکردند) برای استفادههای آموزشی به نام SPIM در دسترس است. EduMIPS64[۳۰] یک شبیهساز CPU میپس بین پلتفرمی گرافیکی GPL است که به زبانJava/Swing نوشته شدهاست. این شبیهساز از زیرمجموعهٔ گستردهای از میپس۶۴ ISA پشتیبانی میکند و به کاربر امکان میدهد که بتواند به صورت گرافیکی ببیند هنگامی که یک برنامهٔاسمبلی توسط CPU اجرا میشود درخط لوله چه اتفاقی میافتد.
MARS[۳۱]برابرساز میپس بر پایهٔرابط کاربر گرافیکی دیگری است که برای استفاده در آموزش، مشخصاً برای استفاده با Computer Organization and Design هنسی، طراحی شدهاست.
WebMIPS[۳۲] یک شبیهساز میپس مبتنی برمرورگر همراه با ارائهٔ تصویری یک پردازندهٔ خط لوله ای معمولی است. این شبیهساز برای ردگیری رجیسترها هنگام اجرای گامبهگام بسیار مفید است.
برابرساز آزاد پیشرفته تری در GXemul (که قبلاً به عنوان پروژه mips64emul شناخته میشد) و پروژههایQEMU در دسترساند. اینها ریزپردازندههای میپس III و میپس IV مختلف را افزون بر تمام سیستمهای کامپیوتری ای که از آنها استفاده میکنند، شبیهسازی میکنند.
شبیهسازهای تجاری به ویژه برای استفادهٔ جاگذاری شدهٔ میپس موجود هستند، به عنوان مثال Wind RiverSimics (میپس 4Kc و 5Kc همچنین PMC RM9000 و QED RM7000 و Broadcom/Netlogic ec44000 وCavium Octeon I) و Imperas (تمام هستههای میپس۳۲ و میپس۶۴) VaST Systems (پردازندههای R3000 و R4000) و CoWare (میپس 4KE، میپس 24K، میپس 25Kf، و میپس 34K).
WepSIM[۳۳] یک شبیهساز مبتنی بر مرورگر است که یک زیرمجموعه از دستورهای میپس در آن ریز برنامهریزی شدهاست. این شبیهساز در یادگیری چگونگی عملکرد یک CPU مفید است (روتینهای میپس، دامها، توقفها، فراخوانیهای سیستمی و غیره ریز برنامهریزی شدهاند)
{{cite book}}:External link in|location={{cite web}}: نگهداری یادکرد:عنوان آرشیو به جای عنوان (link) (source)