MIPS是高效精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）體系結(jié)構(gòu)中最優(yōu)雅的一種；即使連MIPS的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也這樣認(rèn)為，這可以從MIPS對(duì)于后來研制的新型體系結(jié)構(gòu)比如DEC的Alpha和HP的Precision產(chǎn)生的強(qiáng)烈影響看出來。雖然自身的優(yōu)雅設(shè)計(jì)并不能保證在充滿競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)上長(zhǎng)盛不衰，但是MIPS微處理器卻經(jīng)常能在處理器的每個(gè)技術(shù)發(fā)展階段保持速度最快的同時(shí)保持設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔。

? ? ? MIPS與MIPS指令集

　　指令集是存儲(chǔ)在CPU內(nèi)部，對(duì)CPU運(yùn)算進(jìn)行指導(dǎo)和優(yōu)化的硬程序。擁有這些指令集，CPU就可以更高效地運(yùn)行。MIPS指令集屬于精簡(jiǎn)指令集，MIPS的所有指令都是32位，指令格式簡(jiǎn)單，而X86的指令長(zhǎng)度不是固定的。簡(jiǎn)單的指令和格式易于譯碼和流水線操作，但是代碼密度不高，導(dǎo)致二進(jìn)制文件大。

　　低端的CPU物理面積只有1.5平方毫米（在SOC系統(tǒng)里面肉眼很難找到）。而高端的R10000處理器，第一次投放市場(chǎng)時(shí)可能是世界上最快的CPU，它的物理面積幾乎有1平方英寸，發(fā)熱近30瓦特。雖然MIPS看起來沒什么優(yōu)勢(shì)，但是足夠的銷售量使其能健康發(fā)展：1997年面市的44M的MIPS CPU，絕大多數(shù)使用于嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。

　　MIPS（Million Instructions Per Second）：?jiǎn)巫珠L(zhǎng)定點(diǎn)指令平均執(zhí)行速度 Million Instructions Per Second的縮寫，每秒處理的百萬(wàn)級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言指令數(shù)。這是衡量CPU速度的一個(gè)指標(biāo)。像是一個(gè)Intel80386 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80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指標(biāo)。

　　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MIPS指令集，并增加了許多更強(qiáng)大的功能。

　　MIPS的指令格式只有3種：

　　1、R（register）類型的指令。該類型指令從寄存器堆（register file）中讀取兩個(gè)源操作數(shù)，計(jì)算結(jié)果寫回寄存器堆。

　　2、I（immediate）類型的指令。該類型指令使用一個(gè)16位的立即數(shù)作為一個(gè)源操作數(shù)。

　　3、J（jump）類型的指令。該類型指令使用一個(gè)26位的立即數(shù)作為跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址（target address）。

　　MIPS的指令種類有：

　　1、算術(shù)運(yùn)算。

　　2、邏輯運(yùn)算。

　　3、數(shù)據(jù)傳送。

　　4、條件轉(zhuǎn)移。

　　5、無(wú)條件跳轉(zhuǎn)。

　　6、特殊指令。

　　7、例外指令。

　　8、協(xié)處理器指令。

　　9、系統(tǒng)控制協(xié)處理器指令。

　　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。

　　MIPS常用指令集

　　lb/lh/lw： 從存儲(chǔ)器中讀取一個(gè)byte/half word/word的數(shù)據(jù)到寄存器中。如lb $1， 0（$2）

　　sb/sh/sw： 把一個(gè)byte/half word/word的數(shù)據(jù)從寄存器存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。如 sb $1， 0（$2）

　　add/addu：把兩個(gè)定點(diǎn)寄存器的內(nèi)容相加add $1，$2，$3（$1=$2+$3）;u為不帶符號(hào)加。

　　addi/addiu：把一個(gè)寄存器的內(nèi)容加上一個(gè)立即數(shù)add $1，$2，#3（$1=$2+3）;u為不帶符號(hào)加。

　　sub/subu：把兩個(gè)定點(diǎn)寄存器的內(nèi)容相減。

　　div/divu：兩個(gè)定點(diǎn)寄存器的內(nèi)容相除。

　　mul/mulu：兩個(gè)定點(diǎn)寄存器的內(nèi)容相乘。

　　and/andi：與運(yùn)算，兩個(gè)寄存器中的內(nèi)容相與and $1，$2，$3（$1=$2 & $3）;i為立即數(shù)。

　　or/ori：或運(yùn)算。

　　xor/xori：異或運(yùn)算。

　　beq/beqz/benz/bne：條件轉(zhuǎn)移eq相等，z零，ne不等。

　　j/jr/jal/jalr:j直接跳轉(zhuǎn)；jr使用寄存器跳轉(zhuǎn)；

　　lui：把一個(gè)16位的立即數(shù)填入到寄存器的高16位，低16位補(bǔ)零。

　　sll/srl：邏輯左移/右移sll $1，$2，#2。

　　slt/slti/sltui：如果$2的值小于$3，那么設(shè)置$1的值為1，否則設(shè)置$1的值為0。slt $1，$2，$3。

　　mov/movz/movn：復(fù)制，n為負(fù)，z為零。mov $1，$2; movz $1，$2，$3（$3為零則復(fù)制$2到$1）。

　　trap：根據(jù)地址向量轉(zhuǎn)入管態(tài)。

　　eret：從異常中返回到用戶態(tài)。

　　32個(gè)通用寄存器

　　0（$zero）： 永遠(yuǎn)返回值為0

　　1（$at）： 用做匯編器的暫時(shí)變量

　　2-3（$v0-$v1）： 子函數(shù)調(diào)用返回結(jié)果

　　4-7（$a0-$a3）： 子函數(shù)調(diào)用的參數(shù)

　　8-15（$t0-$t7）： 暫時(shí)變量，子函數(shù)使用時(shí)不需要保存與恢復(fù)

　　16-23（$s0-$s7）： 子函數(shù)寄存器變量。子函數(shù)必須保存和恢復(fù)使用過的變量在函數(shù)返回之前，從而調(diào)用函數(shù)知道這些寄存器的值沒有變化。

　　24-25（$t8-$t9）： 暫時(shí)變量，子函數(shù)使用時(shí)不需要保存與恢復(fù)

　　26-27（$k0-$k1）： 通常被中斷或異常處理程序使用作為保存一些系統(tǒng)參數(shù)

　　28（$gp）： 全局指針。一些運(yùn)行系統(tǒng)維護(hù)這個(gè)指針來更方便的存取“static“和”extern”變量。

　　29（$sp）： 堆棧指針

　　30（$s8/$fp）： 第9個(gè)寄存器變量。子函數(shù)可以用來做楨指針

　　31（$ra）： 子函數(shù)的返回地

　　cp0：協(xié)處理器0，MIPS對(duì)CPU的控制用cp0完成