Arsitektur MIPS

MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipelined Stages, artinya Mikroprosesor tanpa Tahapan Pipa yang Saling Terikat) adalah keluarga dari arsitektur set instruksi (ISA) komputer yang dikurangi (RISC) yang dikembangkan oleh MIPS Computer Systems, sekarang MIPS Technologies, yang berbasis di Amerika Serikat.

Ada beberapa versi MIPS: termasuk MIPS I, II, III, IV, dan V; serta lima rilis MIPS32/64 (untuk implementasi 32- dan 64-bit, masing-masing). Arsitektur MIPS awal adalah 32-bit; Versi 64-bit dikembangkan kemudian. Pada April 2017, versi MIPS saat ini adalah MIPS32/64 Rilis 6. MIPS32/64 terutama berbeda dari MIPS I–V dengan mendefinisikan mode kernel istimewa Koprosesor Kontrol Sistem di samping arsitektur mode pengguna.

Arsitektur MIPS memiliki beberapa ekstensi opsional. MIPS-3D yang merupakan kumpulan instruksi SIMD titik kambang sederhana yang didedikasikan untuk tugas-tugas 3D umum, MDMX (MaDMaX) yang merupakan kumpulan instruksi SIMD bilangan bulat yang lebih luas menggunakan register titik kambang 64-bit, MIPS16e yang menambahkan kompresi ke aliran instruksi untuk membuat program memakan lebih sedikit ruang, dan MIPS MT, yang menambahkan kemampuan multithreading.

Kursus arsitektur komputer di universitas dan sekolah teknik sering mempelajari arsitektur MIPS. Arsitektur sangat mempengaruhi arsitektur RISC kemudian seperti Alpha. Pada Maret 2021, MIPS mengumumkan bahwa pengembangan arsitektur MIPS telah berakhir karena perusahaan sedang melakukan transisi ke RISC-V.

Sejarah 

Versi pertama dari arsitektur MIPS dirancang oleh MIPS Computer Systems untuk mikroprosesor R2000-nya, implementasi MIPS pertama. Baik MIPS dan R2000 diperkenalkan bersama pada tahun 1985.Ketika MIPS II diperkenalkan, MIPS berganti nama menjadi MIPS I untuk membedakannya dari versi baru.

Mikroprosesor R6000 MIPS Computer Systems (1989) adalah implementasi MIPS II pertama. Dirancang untuk server, R6000 dibuat dan dijual oleh Bipolar Integrated Technology, tetapi gagal secara komersial. Selama pertengahan 1990-an, banyak prosesor MIPS 32-bit baru untuk sistem tertanam adalah implementasi MIPS II karena pengenalan arsitektur MIPS III 64-bit pada tahun 1991 meninggalkan MIPS II sebagai arsitektur MIPS 32-bit terbaru hingga MIPS32 diperkenalkan pada tahun 1999.

Mikroprosesor R4000 MIPS Computer Systems (1991) adalah implementasi MIPS III pertama. Itu dirancang untuk digunakan di komputer pribadi, stasiun kerja, dan peladen. MIPS Computer Systems secara agresif mempromosikan arsitektur MIPS dan R4000, membentuk konsorsium Advanced Computing Environment (ACE) untuk memajukan standar Advanced RISC Computing (ARC), yang bertujuan untuk menetapkan MIPS sebagai platform komputasi pribadi yang dominan. ARC menemukan sedikit keberhasilan di komputer pribadi, tetapi R4000 (dan turunan R4400) banyak digunakan di komputer stasiun kerja dan peladen, terutama oleh pengguna terbesarnya, Silicon Graphics. Kegunaan lain dari R4000 termasuk sistem tertanam dan superkomputer kelas atas. MIPS III akhirnya diimplementasikan oleh sejumlah mikroprosesor tertanam. Quantum Effect Design R4600 (1993) dan turunannya digunakan secara luas dalam sistem tertanam kelas atas dan stasiun kerja dan peladen kelas bawah. R4200 MIPS Technologies (1994), dirancang untuk sistem tertanam, laptop, dan komputer pribadi. Sebuah turunan, R4300i, dibuat oleh NEC Electronics, digunakan di konsol game Nintendo 64. Nintendo 64, bersama dengan PlayStation, termasuk di antara pengguna prosesor arsitektur MIPS dengan volume tertinggi pada pertengahan 1990-an.

Implementasi MIPS IV pertama adalah set cip mikroprosesor MIPS Technologies R8000 (1994). Desain R8000 dimulai di Silicon Graphics, Inc. dan hanya digunakan di stasiun kerja dan peladen kelas atas untuk aplikasi ilmiah dan teknis di mana kinerja tinggi pada beban kerja titik kambang besar itu penting. Implementasi selanjutnya adalah MIPS Technologies R10000 (1996) dan Quantum Effect Devices R5000 (1996) dan RM7000 (1998). R10000, dibuat dan dijual oleh NEC Electronics dan Toshiba, dan turunannya digunakan oleh NEC, Pyramid Technology, Silicon Graphics, dan Tandem Computer (antara lain) di stasiun kerja, peladen, dan superkomputer. R5000 dan R7000 ditemukan digunakan dalam sistem tertanam kelas atas, komputer pribadi, serta stasiun kerja dan peladen kelas bawah. Turunan dari R5000 dari Toshiba, R5900, digunakan di Emotion Engine Sony Computer Entertainment, yang menggerakkan konsol game PlayStation 2.

Diumumkan pada 21 Oktober 1996, di Forum Mikroprosesor 1996 bersama ekstensi MIPS Digital Media Extensions (MDMX), MIPS V dirancang untuk meningkatkan kinerja transformasi grafis 3D. Pada pertengahan 1990-an, penggunaan utama mikroprosesor MIPS non-tertanam adalah stasiun kerja grafis dari Silicon Graphics. MIPS V dilengkapi dengan ekstensi MDMX hanya integer untuk menyediakan sistem lengkap untuk meningkatkan kinerja aplikasi grafis 3D. Implementasi MIPS V tidak pernah diperkenalkan. Pada 12 Mei 1997, Silicon Graphics mengumumkan mikroprosesor H1 ("Beast") dan H2 ("Capitan"). Yang sebelumnya adalah implementasi MIPS V pertama, dan akan diperkenalkan pada paruh pertama tahun 1999. Proyek H1 dan H2 kemudian digabungkan dan akhirnya dibatalkan pada tahun 1998. Meskipun belum ada implementasi MIPS V, MIPS64 Rilis 1 (1999) didasarkan pada MIPS V dan mempertahankan semua fiturnya sebagai fitur Coprocessor 1 (FPU) opsional yang disebut Paired-Single (Berpasangan-Tunggal).

Ketika MIPS Technologies dipisahkan dari Silicon Graphics pada tahun 1998, MIPS kembali fokus pada pasar tertanam. Melalui MIPS V, setiap versi berturut-turut adalah superset ketat dari versi sebelumnya, tetapi properti ini ditemukan menjadi masalah,dan definisi arsitektur diubah untuk mendefinisikan arsitektur 32-bit dan 64-bit: MIPS32 dan MIPS64. Keduanya diperkenalkan pada tahun 1999. MIPS32 didasarkan pada MIPS II dengan beberapa fitur tambahan dari MIPS III, MIPS IV, dan MIPS V; MIPS64 didasarkan pada MIPS V. NEC, Toshiba dan SiByte (kemudian diakuisisi oleh Broadcom) masing-masing memperoleh lisensi untuk MIPS64 segera setelah diumumkan. Philips, LSI Logic, IDT, Raza Microelectronics, Inc., Cavium, Loongson Technology, dan Ingenic Semiconductor telah bergabung dengan mereka. MIPS32/MIPS64 Rilis 5 diumumkan pada 6 Desember 2012. Rilis 4 dilewati karena nomor empat dianggap sebagai sial di banyak budaya Asia.

Pada bulan Desember 2018, Wave Computing, pemilik baru arsitektur MIPS, mengumumkan bahwa MIPS ISA akan menjadi sumber terbuka dalam program yang dijuluki inisiatif MIPS Open. Program ini dimaksudkan untuk membuka akses ke versi terbaru dari desain 32-bit dan 64-bit yang membuatnya tersedia tanpa biaya lisensi atau royalti apa pun serta memberikan lisensi kepada peserta untuk paten MIPS yang ada.

Pada bulan Maret 2019, satu versi arsitektur tersedia di bawah lisensi bebas royalti, tetapi kemudian pada tahun itu program tersebut ditutup kembali.

Pada Maret 2021, Wave Computing mengumumkan bahwa pengembangan arsitektur MIPS telah dihentikan. Perusahaan telah bergabung dengan yayasan RISC-V dan desain prosesor kedepan akan didasarkan pada arsitektur RISC-V. Meskipun demikian, beberapa pemegang lisensi seperti Loongson melanjutkan dengan ekstensi baru ISA yang kompatibel dengan MIPS sendiri.

Referensi

Pranala luar 

 Imagination Technologies
 MIPS Developers  at Imagination Technologies
 MIPS Architectures  at Imagination Technologies
 Patterson & Hennessy - Appendix A
 Summary of MIPS assembly language 
 MIPS Instruction reference 
 MARS (MIPS Assembler and Runtime Simulator)
 MIPS processor images and descriptions at cpu-collection.de
 A programmed introduction to MIPS assembly
 Mips bitshift operators 
 MIPS software user's manual
 MIPS Architecture history diagram 

Arsitektur set instruksi
Teknologi MIPS
Bahasa perakit