什么是MIPS首字母缩略词中的"互锁管道"？

Question

我正在经历一个MIPS处理器架构.

根据本教程,它指出:没有互锁管道阶段的微处理器 http://en.wikipedia.org/wiki/MIPS_architecture

流水线操作的一个主要障碍是某些指令(如除法)需要更长的时间才能完成,因此CPU必须等待将下一条指令传递到流水线之前.
该问题的一个解决方案是使用一系列互锁,允许阶段指示它们正忙,暂停上游的其他阶段.
Hennessy的团队认为这些联锁是主要的性能障碍,因为他们必须与CPU中的所有模块进行通信,这需要时间,并且似乎限制了时钟速度.
MIPS设计的一个主要方面是将所有指令的每个子阶段(包括高速缓存访​​问)都安装到一个周期中,从而消除了对互锁的任何需求,并允许单周期吞吐量.

这个链接说:--- https://www.cs.tcd.ie/Jeremy.Jones/vivio/dlx/dlxtutorial.htm

issue a "stall" instruction instead of a nop instruction upon a stall

Interlock Pipeline到底有什么缺点？
为什么路由器更喜欢采用MIPS架构的处理器？

Answer 1

MIPS设计的一个主要方面是将所有指令的每个子阶段(包括高速缓存访​​问)都安装到一个周期中,从而消除了对互锁的任何需求,并允许单周期吞吐量.

但是在MIPS的后期版本中,http://cs.nyu.edu/courses/spring02/V22.0480-002/vliw.pdf幻灯片9,将联锁重新引入了architecure:

• 毕竟MIPS最初代表的是像微处理器这样没有互锁管道阶段的东西
• 因为新的实现(具有不同的内存延迟)将需要多个插槽,并且我们不喜欢依赖于实现版本的代码的正确性.
• 因为其他指令需要互锁(例如浮点)
• 因为做联锁并不痛苦

所以,考虑你的问题:

Interlock Pipeline到底有什么缺点？

联锁需要更复杂的硬件(CPU的控制单元),这在手绘晶体管和100多万个晶体管的CPU时代设计和测试并不那么容易.他们选择了在没有联锁的情况下设计CPU内核的目标,但他们失败了.他们无法在没有联锁的情况下生产兼容的商用芯片系列.

为什么路由器更喜欢采用MIPS架构的处理器？

从历史上看,它们在第一个网络设备中很受欢迎,并且可能由于惯性和对基于MIPS的设备(来自网络设备制造商和MIPS芯片制造商)的投资而被用于下一个设备.

查看本书"查看MIPS Run"作者:Dominic Sweetman,第15,16,22页 http://books.google.com/books?id=kk8G2gK4Tw8C&pg=PR15

在20世纪90年代中期,有几种易于访问的MIPS芯片,R4600,RM5200和RM7000.1993年的R4600被思科使用,其次型号有64位总线和大型片上L2缓存.他们有足够的性能来驱动当时的路由器.

在2010年,我认为,ARM上有路由器(现在有很多SoC与网络和ARM).这是因为ARM是获得最广泛许可的架构(就许可核心数而言,2011年为78%); 第二种架构是ARC,占10%(检查PC或笔记本电脑上的英特尔博锐贴纸 - 如果你有贴纸,你的芯片组中有ARC核心;它们也用在许多SSD控制器中).MIPS在该评级中仅排名第三,市场上仅有10%的核心占总数的6%.