2024年4月28日发(作者：止叶彤)
MIPS -- 适用于MCU的处理器
MIPS科技是知名的致力于开发和授权高性能处理器内核以及32位和64位架构的公
司。作为数字家庭和网络领域中的市场领先者，MIPS架构亦已在32位微控制器（MCU）
领域大量应用，与基于ARM架构的内核产品相比，可提供性能更高、功能更丰富且功耗
更低的解决方案。
MCU广泛应用于各种市场应用，包括以工业、自动化、汽车、消费电子以及以无线通
信为代表的前沿技术。在这些类型的应用中，MCU的运用使得对嵌入式处理器内核的需求
不断增长，同时要求嵌入式处理器内核提供更高效的性能、更快的实时响应、更低的功耗
以及广泛的生态系统支持。这些需求来源于各种新挑战，包括需要运行更复杂的RTOS控
制软件，以及集成更高速的通信接口与更复杂的接口。
32位MCU正逐步为下一代应用提供解决方案。Semico Research Corp.预测32位
MCU产品出货量的年复合增长率（compound annual growth rate，CAGR）在未来几
年为18%，在2014年出货量将达到25.73亿件。
选择正确的处理器架构是使MCU产品达到性能、成本和上市时间目标的关键决策条
件。本文将对MIPS®处理器内核中实现的设计功能进行介绍，这些功能对其达到业界领
先的性能起到了关键作用。此外，我们将对基于MIPS和ARM架构（两种最流行的嵌入
式处理器架构）的MCU设计解决方案进行比较。我们的分析将会证明，MIPS提供的解决
方案性能更高、功耗更低且具有更先进的功能和卓越的开发支持。
架构
MIPS架构于20世纪80年代早期在斯坦福大学诞生，是基于简洁的加载/存储RISC
（精简指令集计算）技术的架构。RISC技术实现了简单但全面的指令集，并使用深度指令
流水线，与以前的CISC（复杂指令集计算）架构相比，可获得更快的执行速度和更高的性
能。相比较而言，ARM架构基于混合的RISC/CISC架构，其设计复杂，且实现高级别性
能的能力有限。
自1985年第一块MIPS处理器（R2000）问世以来，MIPS架构始终在不断地完善。
指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）在经过几次修订后得到扩展，其性能也
相应提高。目前版本包括32位和64位的MIPS32Ò和MIPS64Ò架构。除了基于MIPS32
开发一系列32位处理器内核之外，MIPS还对MIPS32和MIPS64架构进行授权。这些架
构的授权用户包括Broadcom、Cavium Networks、LSI Logic、NetLogic Microsystems、
Renesas Electronics、Sony、Toshiba、中科院计算所和北京君正等，它们正积极地推出
适用于数字家庭、网络、单片机和其他应用的MIPS-Basedä产品。这些基于MIPS的产
品合计年出货量超过6亿件。
图1：MIPS科技架构和ASE
图1显示了市面上MIPS架构系列的组成部分。标准MIPS32/64架构可通过可选的
2024年4月28日发(作者：止叶彤)
MIPS -- 适用于MCU的处理器
MIPS科技是知名的致力于开发和授权高性能处理器内核以及32位和64位架构的公
司。作为数字家庭和网络领域中的市场领先者，MIPS架构亦已在32位微控制器（MCU）
领域大量应用，与基于ARM架构的内核产品相比，可提供性能更高、功能更丰富且功耗
更低的解决方案。
MCU广泛应用于各种市场应用，包括以工业、自动化、汽车、消费电子以及以无线通
信为代表的前沿技术。在这些类型的应用中，MCU的运用使得对嵌入式处理器内核的需求
不断增长，同时要求嵌入式处理器内核提供更高效的性能、更快的实时响应、更低的功耗
以及广泛的生态系统支持。这些需求来源于各种新挑战，包括需要运行更复杂的RTOS控
制软件，以及集成更高速的通信接口与更复杂的接口。
32位MCU正逐步为下一代应用提供解决方案。Semico Research Corp.预测32位
MCU产品出货量的年复合增长率（compound annual growth rate，CAGR）在未来几
年为18%，在2014年出货量将达到25.73亿件。
选择正确的处理器架构是使MCU产品达到性能、成本和上市时间目标的关键决策条
件。本文将对MIPS®处理器内核中实现的设计功能进行介绍，这些功能对其达到业界领
先的性能起到了关键作用。此外，我们将对基于MIPS和ARM架构（两种最流行的嵌入
式处理器架构）的MCU设计解决方案进行比较。我们的分析将会证明，MIPS提供的解决
方案性能更高、功耗更低且具有更先进的功能和卓越的开发支持。
架构
MIPS架构于20世纪80年代早期在斯坦福大学诞生，是基于简洁的加载/存储RISC
（精简指令集计算）技术的架构。RISC技术实现了简单但全面的指令集，并使用深度指令
流水线，与以前的CISC（复杂指令集计算）架构相比，可获得更快的执行速度和更高的性
能。相比较而言，ARM架构基于混合的RISC/CISC架构，其设计复杂，且实现高级别性
能的能力有限。
自1985年第一块MIPS处理器（R2000）问世以来，MIPS架构始终在不断地完善。
指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）在经过几次修订后得到扩展，其性能也
相应提高。目前版本包括32位和64位的MIPS32Ò和MIPS64Ò架构。除了基于MIPS32
开发一系列32位处理器内核之外，MIPS还对MIPS32和MIPS64架构进行授权。这些架
构的授权用户包括Broadcom、Cavium Networks、LSI Logic、NetLogic Microsystems、
Renesas Electronics、Sony、Toshiba、中科院计算所和北京君正等，它们正积极地推出
适用于数字家庭、网络、单片机和其他应用的MIPS-Basedä产品。这些基于MIPS的产
品合计年出货量超过6亿件。
图1：MIPS科技架构和ASE
图1显示了市面上MIPS架构系列的组成部分。标准MIPS32/64架构可通过可选的