R3000

R3000은 MIPS 컴퓨터 시스템즈가 개발한 32비트 RISC 마이크로프로세서 칩셋으로, MIPS I 명령어 집합 (ISA)을 구현했다. 1988년 6월에 출시되었으며, R2000의 뒤를 잇는 MIPS의 두 번째 구현이자 주력 MIPS 마이크로프로세서였다. 20, 25, 33.33 MHz로 동작했다.

설명
MIPS 1 명령어 집합은 동시대 80x86 및 680x0 아키텍처에 비해 작았으며, 주로 사용되는 명령어만 인코딩하고 주소 지정 방식을 거의 지원하지 않았다. 고정된 명령어 길이와 세 가지 명령어 형식만 사용함으로써 명령어 디코딩 및 처리가 단순화되었다. 5단계 명령어 파이프라인을 사용하여 사이클당 하나의 명령어에 가까운 속도로 실행할 수 있었는데, 이는 당시로서는 이례적인 일이었다.

이 아키텍처는 분기 지연 슬롯을 사용한다. MIPS 컴퓨터 시스템즈에서 제공하는 R3000용 컴파일러는 일반적으로 지연 슬롯을 70~90% 채울 수 있었다. 일부 군사 응용 분야에서는 75~80%가 점유되었다.

이 MIPS 세대는 최대 4개의 코프로세서를 지원한다. R3000 마이크로프로세서에는 CPU 코어 외에도 변환 색인 버퍼와 메모리 관리 장치를 포함하는 제어 프로세서(CP)가 포함되어 있다. CP는 코프로세서로 작동한다. CP 외에도 R3000은 외부 R3010 수치 코프로세서와 두 개의 다른 외부 코프로세서를 지원할 수 있다.

R3000 CPU는 레벨 1 CPU 캐시를 포함하지 않는다. 대신 온칩 캐시 컨트롤러는 각각 최대 256KB의 외부 데이터 및 명령어 캐시를 작동시킨다. 동일한 클럭 사이클 동안 두 캐시에 모두 액세스할 수 있다.

R3000은 R2000의 추가 개발품으로, 더 큰 TLB와 외부 캐시로 가는 더 빠른 버스를 포함한 사소한 개선 사항이 있었다. R3000 다이에는 115,000개의 트랜지스터가 포함되어 있었고 크기는 약 75,000평방 천분의 일인치 (48mm2)였다. MIPS는 팹리스 반도체 회사였기 때문에 R3000은 인터그레이티드 디바이스 테크놀로지 (IDT), LSI 코퍼레이션, NEC, 퍼포먼스 세미컨덕트 등 MIPS 파트너사에 의해 제조되었다. 2단계 알루미늄 인터커넥트가 있는 1.2μm 상보성 금속 산화물 반도체 (CMOS) 공정으로 제조되었다.

워크스테이션 및 서버에서의 사용
섬네일|upright=.8|MIPS R3000A 다이샷

RISC 접근 방식은 큰 성공을 거두었으며 많은 회사들이 워크스테이션과 서버에 빠르게 사용했다. R3000을 사용한 회사들은 다음과 같다:
 아덴트 컴퓨터
 아타리 COJAG (아케이드 시스템용으로 수정된 아타리 재규어).
 디지털 이큅먼트 코퍼레이션 (DEC)의 DECstation 워크스테이션 및 멀티프로세서 DECsystem 서버.
 에반스 & 서덜랜드의 비전(ESV) 시리즈 워크스테이션.
 LSI 코퍼레이션의 CW4003 RISC 프로세서 코어 및 DCAM-101 시스템 온 칩.
 MIPS 컴퓨터 시스템즈의 MIPS RISC/os 유닉스 워크스테이션 및 서버.
 NEC의 RISC EWS4800 워크스테이션 및 UP4800 서버.
 프라임 컴퓨터
 피라미드 테크놀로지
 세이코 엡손
 실리콘 그래픽스의 프로페셔널 IRIS, 퍼스널 IRIS 및 인디고 워크스테이션, 그리고 멀티프로세서 파워 시리즈 시각화 시스템.
 소니그룹의 플레이스테이션 및 플레이스테이션 2 (SCPH-10000 ~ SCPH-700XX - I/O CPU로 36.864 MHz, 플레이스테이션 게임 호환용으로 33.8688 MHz), NEWS 워크스테이션, 그리고 R3000A로 구동되는 비마니 시스템 573 아날로그 아케이드 유닛.
 탠덤 컴퓨터즈의 NonStop Cyclone/R 및 CLX/R 내결함성 서버.
 화이트채플 워크스테이션즈의 하이테크-20 워크스테이션.
 뉴 허라이즌스 탐사선

비임베디드 애플리케이션용 R3000 파생 제품은 다음과 같다.
 R3000A - MIPS가 1989년에 출시한 추가 개발품이다. 최대 40 MHz의 클럭 주파수로 작동했다.
 PR3400 - 퍼포먼스 세미컨덕터가 개발하여 1991년 5월에 출시되었으며, 역시 최대 40 MHz로 작동했다. 퍼포먼스 세미컨덕터 PR3000A와 PR3010A를 단일 다이에 통합했다.

실시간 시스템에서의 사용
MIPS R3000은 실시간 컴퓨팅에 사용될 수 있었으며, 실제로 컴퓨터 디자인 저널의 한 편집자는 R3000을 "실시간 운영 체제를 구현하기에 가장 깨끗한 RISC 프로세서"라고 평가했다. R3000의 임베디드 구현은 디버깅 시설 추가 또는 미구현 기능 및 오피코드에 대한 트랩 추가와 같은 특정 방식으로 프로세서를 사용자 지정할 수 있었다. R3000은 여러 회사에서 임베디드 시스템 마이크로프로세서로 사용되었다.
 휴리콘 코퍼레이션의 HKMIPS/3500 보드
 인터그레이티드 디바이스 테크놀로지의 IDT7RS301 및 IDT7RS302
 LSI 코퍼레이션의 임베디드 제어 애플리케이션용 LR33000, 50MHz 프로세서, 8K 명령어 캐시 및 1K 데이터 캐시 포함, LR33000 포켓 로켓 평가 보드 포함; 메모리 관리가 포함된 더 큰 LR3000도 제공
 MIPS 컴퓨터 시스템즈 자체의 R3200-6 CPU 보드
 록히드 샌더스의 STAR MVP R3000/R3010 보드는 25MHz 프로세서, 128K 명령어 및 데이터 캐시, 4단어 쓰기 버퍼를 포함한다
 텍사스 인스트루먼트의 TI DP32

이러한 임베디드 시스템 중 상당수가 국방/항공 전자 응용 분야에 사용되었으며, 1990년대 초까지 R3000용 에이다 프로그래밍 언어 크로스 컴파일러 구현이 많이 있었다. 1980년대 후반 미국 공군, 해군, 육군 항공기의 차세대 공통 표준을 확립하기 위한 미국 정부 이니셔티브인 합동 통합 항공 전자 작업 그룹(JIAWG)은 R3000을 실시간 임베디드 시스템 응용 분야를 위한 두 가지 32비트 명령어 집합 아키텍처 중 하나로 선택했다 (다른 하나는 인텔 i960이었다). 국방 산업에서 R3000은 종종 16비트 MIL-STD-1750A 아키텍처의 후속으로 사용되었다.

다른 저가형 디자인에서의 사용
기술 발전으로 인해 R3000이 고성능 시스템에 더 이상 사용되지 않게 된 후에도, 저가형 디자인에서 계속 사용되었다. 임베디드 애플리케이션용 R3000 파생 제품은 다음과 같다.

섬네일|upright=.8|IDT R3051
섬네일|IDT R3081
 CW4003, DCAM-101 - 디지털 카메라 애플리케이션을 목표로 한 CW4003 코어는 정수 연산 가속을 위한 "멀티플라이어-어디션 볼트온"(MABO) 장치와 코프로세서 2 인터페이스를 통해 접근할 수 있는 픽셀 처리 가속기(PPA) 장치를 특징으로 했다. DCAM-101은 CW4003 코어를 카메라 센서, 디스플레이, 저장 장치 및 기타 주변 장치와 인터페이싱하는 모듈과 결합했으며, JPEG 압축/해제 장치도 통합했다.
 PR31500, PR31700 - 필립스 세미컨덕터의 마이크로프로세서로 필립스 벨로 휴대용 PC 제품군에 사용되었다. 75 MHz PR31700은 350 nm 공정으로 제조되었으며, 208핀 LQFP로 제공되었고, 3.3 V에서 작동하며 350 mW만 소비했다.
 RISController - IDT의 임베디드 마이크로프로세서 제품군. 모델에는 R3041, R3051, R3052, R3071 및 R3081이 포함되었다. 모든 모델에는 통합 L1 캐시가 포함되었다. 고급 모델에는 더 큰 캐시와 선택적 MMU 및 FPU가 포함되었다. 이들은 인텔 i960 및 AMD 29000과 경쟁했다.
 TX3900 - 도시바의 마이크로컨트롤러.
 몽구스-V - 우주선용으로 방사선 경화 및 확장된 10–15 MHz CPU로, 미국 항공 우주국의 뉴 허라이즌스 우주 탐사선과 같은 응용 분야에서 오늘날에도 여전히 사용되고 있다.

 각주 

 외부 링크 
 "MIPS Technologies R3000"

분류:32비트 마이크로프로세서