RISC_CISC计算机基本知识操作码

计算机基本知识操作码

操作码：指令系统的每一条指令都有一个操作码，它表示该指令应进行什么性质的操作。不同的指令用操作码这个字段的不同编码来表示，每一种编码代表一种指令。组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的规模。

"操作码" 英文对照

new; operation code; function code; operating code;

"操作码" 在工具书中的解释

1、计算机程序中所规定的要执行操作的那一部分指令*或字段(通常用代码表示)。

"操作码" 在学术文献中的解释

1、其中,操作码就是指令码,占一个字节的长度,一个字节码可以有多少操作数.目前,Java虚拟机规范中定义了220个字节码指令

2、第二,技术性符号也是通过0和1来定义的,例如,操作码+的定义是01100001,等等.由此可以看出,B中只有两个初始符号0和1

3、操作码其实就是指令序列号,用来告诉CPU需要执行哪一条指令.地址码则复杂一些,主要包括源操作数地址、目的操作数地址.在某些指令中,地址码可以部分或全部省略,比如一条空指令就只有操作码而没有地址码

4、操作码是指令操作功能的记述,而操作数描述操作的对象和操作的范围.PIC16F873共有35条指令,均是长度为14位的单字节指令

5、因此权限控制在业务接口上进行,按管理功能点划分管理操作权限,将每一个管理功能点划分为一个操作,用一个全局唯一的整数表示,称为操作码

6、至于其余各计数译码器因相应的按钮未被按故其输出皆为YO＝“回”上述操作可按照被按按钮的编号及被接的顺序和次数简写成1328“称为操作码

RISC

简介RISC（reduced instruction set

computer，精简指令集计算机）是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80年代的MIPS主机（即RISC机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来，它能够以更快的速度执行操作（每秒执行更多百万条指令，即MIPS）。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件，计算机指令集越大就会使微处理器更复杂，执行操作也会更慢。

纽约约克镇IBM研究中心的John

Cocke证明，计算机中约20%的指令承担了80%的工作，于1974年，他提出RISC的概念。第一台得益于这个发现的电脑是1980年IBM的PC/XT。再后来，IBM的RISC

System/6000也使用了这个思想。RISC这个词本身属于伯克利加利福尼亚大学的一个教师David

Patterson。RISC这个概念还被用在Sun公司的SPARC微处理器中，并促成了现在所谓的MIPS技术的建立，它是Silicon

Graphics的一部分。许多当前的微芯片现在都使用RISC概念。

RISC概念已经引领了微处理器设计的一个更深层次的思索。设计中必须考虑到：指令应该如何较好的映射到微处理器的时钟速度上（理想情况下，一条指令应在一个时钟周期内执行完）；体系结构需要多“简单”；以及在不诉诸于软件的帮助下，微芯片本身能做多少工作等等。

特点：除了性能的改进，RISC的一些优点以及相关的设计改进还有：

@如果一个新的微处理器其目标之一是不那么复杂，那么其开发与测试将会更快。

@使用微处理器指令的操作系统及应用程序的程序员将会发现，使用更小的指令集使得代码开发变得更加容易。

@RISC的简单使得在选择如何使用微处理器上的空间时拥有更多的自由。

@比起从前，高级语言编译器能产生更有效的代码，因为编译器使用RISC机器上的更小的指令集。

除了RISC，任何全指令集计算机都使用的是复杂指令集计算（CISC）。

RISC典型范例如：MIPS R3000、HP—PA8000系列，Motorola M88000等均属于RISC微处理器。

RISC主要特点：

RISC微处理器不仅精简了指令系统，采用超标量和超流水线结构；它们的指令数目只有几十条，却大大增强了并行处理能力。如：1987年Sun

Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一种超标量结构的RISC处理器。而SGI公司推出的MIPS处理器则采用超流水线结构，这些RISC处理器在构建并行精简指令系统多处理机中起着核心的作用。

RISC处理器是当今UNIX领域64位多处理机的主流芯片

性能特点一：由于指令集简化后，流水线以及常用指令均可用硬件执行；

性能特点二：采用大量的寄存器，使大部分指令操作都在寄存器之间进行，提高了处理速度；

性能特点三：采用缓存—主机—外存三级存储结构，使取数与存数指令分开执行，使处理器可以完成尽可能多的工作，且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。

应用特点；由于RISC处理器指令简单、采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快，世界上绝大部分UNIX 工作站和服务器厂商均采用RISC芯片作CPU用。如原DEC的Alpha21364、IBM的Power PC G4、HP的PA—8900、SGI的R12000A和SUN Microsystem公司的Ultra SPARC ║。

运行特点：RISC芯片的工作频率一般在400MHZ数量级。时钟频率低，功率消耗少，温升也少，机器不易发生故障和老化，提高了系统的可靠性。单一指令周期容纳多部并行操作。在RISC微处理器发展过程中。曾产生了超长指令字（VLIW）微处理器，它使用非常长的指令组合，把许多条指令连在一起，以能并行执行。VLIW处理器的基本模型是标量代码的执行模型，使每个机器周期内有多个操作。有些RISC处理器中也采用少数VLIW指令来提高处理速度。Pentium

4微处理器体系结构完全采用RISC体系结构。

区别：RISC 和CISC 是目前设计制造微处理器的两种典型技术，虽然它们都是试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡，以求达到高效的目的，但采用的方法不同，因此，在很多

方面差异很大，它们主要有：

（1）指令系统：RISC 设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来完成。因此，在RISC 机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。而CISC 计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。因此，处理特殊任务效率较高。

（2）存储器操作：RISC 对存储器操作有限制，使控制简单化；而CISC 机器的存储器操作指令多，操作直接。

（3）程序：RISC 汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；而CISC 汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序设计相对容易，效率较高。

（4）中断：RISC 机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC 机器是在一条指令执行结束后响应中断。

（5）CPU：RISC CPU 包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而CISC CPU 包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。（6）设计周期：RISC 微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术；CISC 微处理器结构复杂，设计周期长。（7）用户使用：RISC 微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。（8）应用范围：由于RISC 指令系统的确定与特定的应用领域有关，故RISC 机器更适合于专用机；而CISC 机器则更适合于通用机。种类：目前常见使用RISC的处理器包括DEC Alpha、ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC和SuperH等。

CISC

定义：复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）

早期的计算机部件比较昂贵，主频低，运算速度慢。为了提高运算速度，人们不得不将越来越多的复杂指令加入到指令系统中，以提高计算机的处理效率，这就逐步形成复杂指令集计算机体系。为了在有限的指令长度内实现更多的指令，人们又设计了操作码扩展。然后，为了达到操作码扩展的先决条件——减少地址码，设计师又发现了各种寻址方式，如基址寻址、相对寻址等，以最大限度地压缩地址长度，为操作码留出空间。Intel公司的X86系列CPU是典型的CISC体系的结构，从最初的8086到后来的Pentium系列，每出一代新的CPU，都会有自己新的指令，而为了兼容以前的CPU平台上的软件，旧的CPU的指令集又必须保留，这就使指令的解码系统越来越复杂。CISC可以有效地减少编译代码中指令的数目，使取指操作所需要的内存访问数量达到最小化。此外CISC可以简化编译器结构，它在处理器指令集中包含了类似于程序设计语言结构的复杂指令，这些复杂指令减少了程序设计语言和机器语言之间的语义差别，而且简化了编译器的结构。

为了支持复杂指令集，CISC通常包括一个复杂的数据通路和一个微程序控制器。如图1-5所示。微程序控制器由一个微程序存储器、一个微程序计数器（MicroPC）和地址选择逻辑构成。在微程序存储器中的每一个字都表示一个控制字，并且包含了一个时钟周期内所有数据通路控制信号的值。这就意味着控制字中的每一位表示一个数据通路控制线的值。例如，它可以用于加载寄存器或者选择ALU中的一个操作。此外每个处理器指令都由一系列的控制字组成。当从内存中取出这样的一条指令时，首先把它放在指令寄存器中，然后地址选择逻辑再根据他来确定微程序存储器中相应的控制字顺序起始地址。当把该起始地址放入MicroPC中后，九重微程序内存中找到相应的控制字，并利用它在数据通路中把数据从一个寄存器传送到另一个寄存器。由于MicroPC中的地址并发递增来指向下一个控制字，因此对于序列中的每个控制器都会重复一遍这一步骤。最终，当执行完最后一个控制字时，就从内存中取出一条新的指令，整个过程会重复进行。

由此可见，控制字的数量及时钟周期的数目对于每一条指令都可以是不同的。因此在CISC中很难实现指令流水操作。另外，速度相对较慢的微程序存储器需要一个较长的时钟周期。由于指令流水和短的时钟周期都是快速执行程序的必要条件，因此CISC体系结构对于高效处理器而言不太合适的。

CISC体系结构的计算机存在以下一些问题

（1）指令的2/8规律

CISC计算机系统中，各种指令的使用频率相差悬殊。大量的统计数字表明，大概有20%的比较简单的指令被反复使用，使用量约占整个程序的80%；而有80%左右的指令则很少使用，其使用量约占整个程序的20%。

VLSI制造工艺要求CPU控制逻辑的规整性

进入20世纪80年代后，VLSI技术的发展非常迅速，往往每3到4年集成度就提高了一个数量级。VLSI工艺要求规整性，而CISC处理器中，为了实现大量复杂的指令，控制逻辑极不规整，给VLSI工艺造成很大困难。

此外，以CISC处理器中，大量使用微程序技术以实现复杂的指令系统。20世纪70年代之前一般采用磁芯做主存储器，采用半导体做控制存储器，两者的速度相差5~10倍。从70年代后期开始，大量使用DRAM（动态随机存储器）做主存储器，使主存与控制存储器的速度相当，从而使许多简单指令没有必要用微程序来实现。而复杂的指令，用微程序实现和简单指令组成的子程序实现已经没有多大区别。

软硬件的功能划分

在CISC中，为了支持目标程序的优化，支持高级语言和编译程序，增加了许多复杂的指令，用一条指令来替代一串指令。这些复杂指令简化目标程序，缩小了高级语言与机器指令之间的语义差距。但是，增加了这些复杂指令并不等于缩短了程序的执行时间。

为了实现复杂的指令，不仅增加了硬件的复杂程序，而且使指令的执行周期大大加长。例如，为了支持编译程序的对称性要求，一般的运算型指令都能直接访问主存储器，从而使指令的执行周期数增加，数据的重复利用率降低。据统计，一般CISC处理器的指令平均执行周期都在4以上，有些在10以上，如Intel公司的8088等。

这里有一个软件与硬件的功能如何恰当分配的问题。在CISC中，通过增强指令系统的功能，简化了软件，增加了硬件的复杂程度。然而，由于指令复杂了，指令的执行时间必然加长，从而有可能使整个程序的执行时间反而增加，因此，在计算机体系结构设计中，软硬件功能划分必须核实。

RISC 和CISC

是目前设计制造微处理器的两种典型技术，虽然它们都是试图在体系结构、操作运行、软件硬件、编译时间和运行时间等诸多因素中做出某种平衡，以求达到高效

的目的，但采用的方法不同，因此，在很多方面差异很大，它们主要有：

（1）指令系统：RISC 设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不

常用的功能，常通过组合指令来完成。因此，在RISC

机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。而CISC

计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。因此，处理特殊任务效率较高。

（2）存储器操作：RISC 对存储器操作有限制，使控制简单化；而CISC 机器的存储器操作指令多，操作直接。

（3）程序：RISC 汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计；而CISC

汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序社设计相对容易，效率较高。

（4）中断：RISC 机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC 机器是在一条指令执行结束后响应中断。

（5）CPU：RISC CPU 包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而CISC CPU 包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。

（6）设计周期：RISC 微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术；CISC 微处理器结构复杂，设计周期长。

（7）用户使用：RISC 微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。

（8）应用范围：由于RISC 指令系统的确定与特定的应用领域有关，故RISC 机器更适合于专用机；而CISC 机器则更适合于通用机。

SPARC

SPARC：SPARC，全称为“可扩充处理器架构”（Scalable Processor ARChitecture），是RISC微处理器架构之一。它最早于1985年由升阳电脑所设计，也是SPARC国际公司的注册商标之一。这家公司于1989年成立，其目的是向外界推广SPARC，以及为该架构进行符合性测试。此外该公司为了扩阔SPARC设计的生态系统，SPARC国际也把标准开放，并授权予多间生产商采用，包括德州仪器、Cypress半导体、富士通等。由于SPARC架构也对外完全开放，因此也出现了完全开放原始码的LEON处理器，这款处理器以VHDL语言写成，并采用LGPL授权。

1987年，SUN和TI公司合作开发了RISC微处理器——SPARC。SPARC微处理器最突出的特点就是它的可扩展性，这是业界出现的第一款有可扩展性功能的微处理器。SPARC的推出为SUN赢得了高端微处理器市场的领先地位。

1999年6月，UltraSPARC

III首次亮相。它采用先进的0.18微米工艺制造，全部采用64位结构和VIS指令集，时钟频率从600MHz起，可用于高达1000个处理器协同工作的系统上。UltraSPARC

III和Solaris操作系统的应用实现了百分之百的二进制兼容，完全支持客户的软件投资，得到众多的独立软件供应商的支持。

在64位UltraSPARC

III处理器方面，SUN公司主要有3个系列。首先是可扩展式s系列，主要用于高性能、易扩展的多处理器系统。目前UltraSPARC

IIIs的频率已经达到750MHz。还有UltraSPARC Ⅳs和UltraSPARC Ⅴs等型号。其中UltraSPARC

Ⅳs的频率为1GHz，UltraSPARC Ⅴs则为1.5GHz。其次是集成式

i系列，它将多种系统功能集成在一个处理器上，为单处理器系统提供了更高的效益。已经推出的UltraSPARC III

i的频率达到700MHz，未来的UltraSPARC Ⅳi的频率将达到1GHz。

SPARC架构原设计给工作站使用，及后应用在升阳、富士通等制造的大型SMP服务器上。而升阳开发的Solaris 操作系统也是为SPARC设计的系统之一，除Solaris外，NeXTSTEP、Linux、FreeBSD、OpenBSD及NetBSD系统也提供SPARC版本。

现时最新版本的SPARC为第8及第9版，在2005年12月，升阳方面宣布其UltraSPARC

T1处理器将采用开放源代码方式。2006年4月12日，升阳计算机宣布完整的UltraSPARC T2处理器已经进行试产。

指令系统

基本介绍

一台计算机所能执行的各种不同类型指令的总和。即一台计算机所能执行的全部操作。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。一般均包含算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判定和控制型、输入和输出型等指令。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围。

简单理解

计算机各种指令的集合称为指令系统，或指令集。https://www.360docs.net/doc/c117382688.html,/zrmfly

指令的发展历程：

50年代：指令系统只有定点加减、逻辑运算、数据传送、转移等十几至几十条指令。

60年代后期：增加了乘除运算、浮点运算、十进制运算、字符串处理等指令，指令数目多达一二百条，寻址方式也趋多样化。

60年代后期开始出现系列计算机、复杂指令系统计算机、精简指令系统计算机。

系列计算机是指基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机。其必要条件是同一系列的各机种有共同的指令集．而且新推出的机种指令系统一定包含所有旧机种的全部指令，即实现一个“向上兼容”。因此旧机种上运行的各种软件可以不加任何修改便可在新机种上运行，大大减少了软件开发费用。

复杂指令系统计算机（CISC)计算机的指令系统多达几百条。但是如此庞大的指令系统难以保证正确性，不易调试维护，造成硬件资源浪费。为此人们又提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统计算机（RISC）RISC是一种计算机系统结构的设计思想，至今还没有一个确切的定义。

指令系统的性能决定了计算机的基本功能，它的设计直接关系到计算机的硬件结构和用户的需要。一个完善的指令系统应满足如下四方面的要求：

完备性：指用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用，而不必用软件来实现。完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。

有效性：是指利用该指令系统所编写的程序能够高效率地运行。高效率主要表现在程序占据存储空间小、执行速度快。

规整性：包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。对称性是指：在指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待，所有的指令都可使用各种寻址方式；匀齐性是指：一种操作性质的指令可以支持各种数据类型；指令格式和数据格式的一致性是指：指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取。

兼容性：至少要能做到“向上兼容”，即低档机上运行的软件可以在高档机上运行。

概念和定义

指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。

指令：微机完成规定操作的命令，一条指令通常由操作码和地址码组成。

操作数：计算机在运行过程需要的数据称为操作数。

寻址方式：寻找指令中所需要的操作数或操作数地址的方式。寻址方式可分为三大类：关于操作数的寻址方式、对程序转移地址的寻址方式、关于I/O端口的寻址方式，其中关于操作数的寻址又可分为：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址加变址寻址、相对基址加变址寻址。

CISC（复杂指定系统计算机）和RISC（精简指令系统计算机）是当前设计和制造微处理器的两种典型技术。桌面计算机最流行的x86使用CISC，而ARM、MIPS等体系结构使用RISC。指令：引起计算机执行某种操作的最小的功能单。

指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合。

CISC：复杂指令系统计算机（Complex Instruction Set Computer)

增强指令功能，设置功能复杂的指令

面向目标代码，面向高级语言、面向操作系统

用一条指令代替一串指令

RISC：简单指令系统计算机（Reduced Instruction Set Computer)

只保留功能简单的指令

功能较复杂的指令用子程序来实现

指令格式：一条指令由操作码和操作数地址码两部分组成。

操作码：指明本条指令的操作功能。如算术运算、逻辑运算、存数、取数、转移等。每条指令分配一个确定的操作码。

操作数地址码：指出该条指令涉及的操作数的地址。

指令字长：一个指令字中包含二进制的位数

机器字长：指计算机能直接处理的二进制数据的位数，它决定了计算机的运算精度。

机器字长通常与主存单元的位数一致

单字长指令：指令字长=机器字长

半字长指令：指令字长=1/2机器字长

双字长指令：指令字长=2倍机器字长

从计算机组成的层次结构分，指令有以下几种：

微指令：微程序级的命令硬件

机器指令：介于二者之间

宏指令：若干条机器指令组成的软件软件

机器指令介于微指令与宏指令之间，通常简称为指令。每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作从组成的角度讲，指令是软件与硬件的接口、交界面。

本章讨论的指令---机器指令

计算机语言有：

机器语言：0、1代码，机器可直接识别；

汇编语言：符号化、需汇编程序翻译；

高级语言：B、F、C、P…需翻译（编译或解释）

机器语言是以机器指令的形式书写的语言，其它类型的语言，只有变成机器指令的形式，机器才能直接执行。

高级语言与计算机的硬件结构及指令系统无关，汇编语言依赖于计算机的硬件结构和指令系统。不同的机器有不同的指令，所以用汇编语言编写的程序不能在其他类型的机器上运行。

指令系统：一台机器所包含的全部指令

不同的计算机，其用途不同，系统结构不同，采用的硬软件技术不同，其指令系统的功能也不同，有的强大，有的弱小，但其指令不外乎以下几类：1 算逻运算类 2 数据传送类 3 指令控制类 4 I/O类 5 其它：停机

MIPS

处理器参数

MIPS(Million Instructions Per Second)：单字长定点指令平均执行速度Million Instructions Per Second的缩写，每秒处理的百万级的机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标。像是一个Intel 80386 电脑可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令，即我们可以说80386是3到5MIPS的CPU。MIPS只是衡量CPU性能的指标。

MIPS公司及其开发的体系结构

MIPS体系结构（Microprocessor without interlocked piped stages）

MIPS技术公司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RISC处理器方面占有重要地位。1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS技术公司。

MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。

随后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64

5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

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。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。

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; MIPS32 4KcTM 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MIPS RISC 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HyperTransport I/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MIPS 64 20Kc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Origin

2000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RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，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RISC CPU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MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV 到MIPS V，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“Emotion

Engine”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，MIPS

R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，MIPS

K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。

注：（中国龙芯已与MIPS合作）

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UltraSparc

V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。