Микроконтроллеры
MIPS процессоры
Микропроцессорная архитектура MIPS - одна из старейших архитектур, построенных по принципам RISC систем. Главной отличительной особенностью этой архитектуры стал не приостанавливаемый конвейер. Этот факт нашел отражение в названии архитектуры MIPS - Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages.
Фундаментальным условием работы классического микропроцессора является непрерывный поток внешних команд. Эти команды могут иметь разное назначение, а соответственно и время исполнения. С целью ускорения быстродействия, современные микропроцессоры используют специальный механизм под названием «конвейер». Заключается этот механизм в возможности разбиения отдельных команд на части и одновременного исполнения разных частей нескольких команд. Например, одновременно с выборкой следующей команды, производится декодирование текущей и исполнение предыдущей. В итоге использование конвейера позволяет полностью загрузить внутренние блоки процессора и не иметь элементов, простаивающих без действия. К сожалению, подобный механизм содержит узкое место, о котором было сказано выше – разное время исполнения команд. Например, для простого перемещения данных требуется гораздо меньше времени, чем для выполнения сложных математических операций. В итоге некоторые команды вынужденно останавливают действие конвейера на какой-либо стадии, в результате чего падает быстродействие всей системы.
Именно с подобной проблемой решили бороться разработчики MIPS процессоров. Ими было принято решение об оптимизации, как конвейера, так и всей системы команд для недопущения простоев. Вследствие этого в MIPS процессорах отказались от «тяжелых» команд аппаратного умножения и деления. Результатом стали увеличенная тактовая частота и повышенное быстродействие микропроцессора, превышавшее показатели моделей с классической архитектурой. Именно на подобных процессорах строились первые графические станции фирмы SGI. Также MIPS процессоры нашли широкое применение в индустрии суперкомпьютеров и встраиваемых систем.
Постепенно разработчики из MIPS Technologies перестали ориентроваться на выпуск процессоров, а сконцентрировались только на разработке ядер. Сама архитектура MIPS стала лицензируемой и нашла применение в моделях процессоров различных производителей. В частности лицензии приобрели такие гиганты как NEC, Toshiba и Philips.
В настоящее время архитектура MIPS потеряла свое, некогда доминирующее, место на рынке RISC процессоров. Тем не менее, эти микропроцессоры очень активно используются для построения встраиваемых систем. Их применяют в сетевом оборудовании, принтерах, роботах и игровых приставках. Именно MIPS процессор стал ядром знаменитых изделий Sony PlayStation 2 и PlayStation Portable. Единственное место, куда не смогла проникнуть эта архитектура – сотовые телефоны, смартфоны и карманные компьютеры. Весь этот большой рынок прочно заняли ARM микропроцессоры.
Сравнительно недавно, в 2007 году, было объявлено о том, что архитектура MIPS начинает использоваться в микроконтроллерах. Серийное производство подобных микросхем открылось в 2009 году. Пока самым известным MIPS микроконтроллером является PIC32 от Microchip.