R3000

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

R3000 — 32-разрядный микропроцессорный комплект с архитектурой RISC, разработанный компанией MIPS Technologies и реализующий архитектуру набора команд MIPS I. Комплект был представлен в июне 1988 года, это была вторая реализация архитектуры MIPS, пришедшая на смену микропроцессорному комплекту R2000 в качестве флагманской. Был доступен с тактовыми частотами 20, 25 и 33,33 МГц.

Набор команд MIPS I содержит меньшее число команд, чем наборы команд других процессорных архитектур того времени, таких как 80x86 или 680x0, поскольку включает только наиболее часто используемые команды и поддерживает ограниченное число режимов адресации памяти. Фиксированная длина команд, наличие всего трёх форматов команд и небольшое общее число команд значительно упрощают их декодирование и выполнение. Для дальнейшего повышения быстродействия процессор использует 5-стадийный конвейер. Наличие конвейера позволяет процессору R3000 выполнять команды со скоростью до 1 команды за такт[1].

Архитектура MIPS предусматривает до четырёх сопроцессоров. Одним из таких сопроцессоров является управляющий процессор, содержащий буфер ассоциативной трансляции и блок управления памятью, необходимые для аппаратной поддержки виртуальной памяти[2]. Управляющий процессор входит в состав микропроцессора R3000 как дополнение к процессорному ядру. Помимо управляющего процессора к R3000 может быть подключён внешний математический сопроцессор R3010 и два внешних дополнительных сопроцессора.

Микропроцессор R3000 не содержит встроенного кэша первого уровня. Вместо этого на кристалле процессора размещен контроллер, управляющий раздельными внешними кэшами данных и команд. Размер каждого из внешних кэшей может достигать 256 Кбайт. Микропроцессор может обращаться к обоим кэшами в одном и том же машинном цикле.

R3000 является развитием микропроцессорного комплекта R2000 с незначительными улучшениями, включающими больший буфер ассоциативной трансляции и более быстрые шины к внешним кэшам. Кристалл R3000 содержит 115 тыс. транзисторов и имеет площадь 48 мм2 (75000 мил2)[3]. Компания MIPS Technologies не имеет собственных производственных мощностей (фаблесс-компания), поэтому производство R3000 осуществлялось её партнерами, включая Integrated Device Technology, LSI Logic, NEC Corporation, Performance Semiconductor и другими. Микропроцессорный комплект выпускался по технологии КМОП 1,2 мкм[2] с двумя слоями межсоединений.



Применения

Микропроцессорный комплект R3000 оказался успешным и применялся многими компаниями в рабочих станциях и серверах:

Специальная радиационно-стойкая версия микропроцессора использована в межпланетном зонде Новые горизонты[4][5][6].

R3000 также использовался во встраиваемых системах, требующих высокой производительности, а когда из-за прогресса в технологиях его производительность стала недостаточной, он нашёл применение во встраиваемых системах начального уровня. Ряд компаний, таких как LSI Logic, создали производные решения на базе R3000 специально для встраиваемых систем.

Процессоры, созданные на базе R3000 не для встраиваемых применений:

  • R3000A - следующая разработка компании MIPS Technologies, представленная в 1989 году. Тактовые частоты 20, 25, 33 и 40 МГц.
  • PR3400 - разработка компании Performance Semiconductor, представленная в мае 1991 года. Тактовые частоты 25, 33 и 40 МГц. На одном кристалле размещены микропроцессор и сопроцессор Performance Semiconductor PR3000A и PR3010A.

Процессоры, созданные на базе R3000 для встраиваемых применений:

  • 1890ВМ2Т - микропроцессор с тактовой частотой 90 МГц, разработанный в НИИСИ РАН. Производится по техпроцессу 0,35 мкм.
  • PR31700 - микроконтроллер с тактовой частотой 75 МГц, созданный компанией Philips Semiconductors. Производится по техпроцессу 0,35 мкм и упаковывается в 208-выводный корпус типа LQFP. Использует источник питания напряжением 3,3 В и имеет мощность рассеивания 0,35 Вт.
  • RISController - семейство дешёвых микроконтроллеров от компании IDT. Выпускаются модели R3041, R3051, R3052 и R3081.
  • TX3900 - микроконтроллер от компании Toshiba.
  • Mongoose-V - радиационно-стойкий микропроцессор с тактовой частотой 10–15 МГц для бортовых компьютеров космических аппаратов. Используется в межпланетном зонде «Новые горизонты» и других космических аппаратах.

Напишите отзыв о статье "R3000"

Примечания

  1. ↑ [www.cpu-world.com/CPUs/R3000/ «MIPS Technologies R3000»]
  2. ↑ 1 2 Jurij Šilc, Borut Robič, Theo Ungerer. [books.google.com/books?id=LYerCAAAQBAJ&pg=PA38#v=onepage&q&f=false Processor architecture: from dataflow to superscalar and beyound]. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1999. — ISBN 978-3-540-64798-0.
  3. ↑ [books.google.com/books?id=shqJUaKB9RMC&pg=PA129#v=onepage&q&f=false A Guide to RISC microprocessors] / Michael Slater. — Academic Press, Inc., 1992. — ISBN 978-0-12-649140-1.
  4. ↑ [fossbytes.com/the-original-playstation-cpu-is-powering-new-horizons/ The Original PlayStation CPU is Powering New Horizons]
  5. ↑ [www.theregister.co.uk/2015/01/14/new_horizons_spacecraft_prepares_to_give_us_our_closest_look_yet_at_pluto/ PlayStation-processor-powered plutonium probe prepares Pluto pics]
  6. ↑ [www.sciencealert.com/nasa-s-new-horizon-probe-made-it-to-pluto-with-a-playstation-cpu-for-a-brain NASA’s New Horizon probe made it to Pluto with a PlayStation CPU for a brain]

Литература

  • Chris Rowen, Mark Johnson, Paul Ries The MIPS R3010 Floating-Point Coprocessor // IEEE Micro. — 1988. — Т. 8, № 3. — С. 53–62. — DOI:10.1109/40.540.
  • Андрей Борзенко [www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=58384&THEME_ID=15507 Микропроцессоры MIPS] // PC Week. — 2001. — № (294) 24.
  • И. И. Шагурин, [kaf27.mephist.ru/9%20семестр/АиПОМКиМП.%20Шагурин/Лабораторные%20работы.%20Учебное%20пособие/УчПособие-MIPS.doc «Архитектура, программирование и применение 32-разрядных RISC-микропроцессоров с архитектурой MIPS»], Учебное пособие МИФИ

Отрывок, характеризующий R3000

– Она и так королева! И приказания ее – закон.
Только что началась игра, как из за Марьи Генриховны вдруг поднялась вспутанная голова доктора. Он давно уже не спал и прислушивался к тому, что говорилось, и, видимо, не находил ничего веселого, смешного или забавного во всем, что говорилось и делалось. Лицо его было грустно и уныло. Он не поздоровался с офицерами, почесался и попросил позволения выйти, так как ему загораживали дорогу. Как только он вышел, все офицеры разразились громким хохотом, а Марья Генриховна до слез покраснела и тем сделалась еще привлекательнее на глаза всех офицеров. Вернувшись со двора, доктор сказал жене (которая перестала уже так счастливо улыбаться и, испуганно ожидая приговора, смотрела на него), что дождь прошел и что надо идти ночевать в кибитку, а то все растащат.
– Да я вестового пошлю… двух! – сказал Ростов. – Полноте, доктор.
– Я сам стану на часы! – сказал Ильин.
– Нет, господа, вы выспались, а я две ночи не спал, – сказал доктор и мрачно сел подле жены, ожидая окончания игры.
Глядя на мрачное лицо доктора, косившегося на свою жену, офицерам стало еще веселей, и многие не могла удерживаться от смеха, которому они поспешно старались приискивать благовидные предлоги. Когда доктор ушел, уведя свою жену, и поместился с нею в кибиточку, офицеры улеглись в корчме, укрывшись мокрыми шинелями; но долго не спали, то переговариваясь, вспоминая испуг доктора и веселье докторши, то выбегая на крыльцо и сообщая о том, что делалось в кибиточке. Несколько раз Ростов, завертываясь с головой, хотел заснуть; но опять чье нибудь замечание развлекало его, опять начинался разговор, и опять раздавался беспричинный, веселый, детский хохот.


В третьем часу еще никто не заснул, как явился вахмистр с приказом выступать к местечку Островне.
Все с тем же говором и хохотом офицеры поспешно стали собираться; опять поставили самовар на грязной воде. Но Ростов, не дождавшись чаю, пошел к эскадрону. Уже светало; дождик перестал, тучи расходились. Было сыро и холодно, особенно в непросохшем платье. Выходя из корчмы, Ростов и Ильин оба в сумерках рассвета заглянули в глянцевитую от дождя кожаную докторскую кибиточку, из под фартука которой торчали ноги доктора и в середине которой виднелся на подушке чепчик докторши и слышалось сонное дыхание.
– Право, она очень мила! – сказал Ростов Ильину, выходившему с ним.
– Прелесть какая женщина! – с шестнадцатилетней серьезностью отвечал Ильин.
Через полчаса выстроенный эскадрон стоял на дороге. Послышалась команда: «Садись! – солдаты перекрестились и стали садиться. Ростов, выехав вперед, скомандовал: «Марш! – и, вытянувшись в четыре человека, гусары, звуча шлепаньем копыт по мокрой дороге, бренчаньем сабель и тихим говором, тронулись по большой, обсаженной березами дороге, вслед за шедшей впереди пехотой и батареей.
Разорванные сине лиловые тучи, краснея на восходе, быстро гнались ветром. Становилось все светлее и светлее. Ясно виднелась та курчавая травка, которая заседает всегда по проселочным дорогам, еще мокрая от вчерашнего дождя; висячие ветви берез, тоже мокрые, качались от ветра и роняли вбок от себя светлые капли. Яснее и яснее обозначались лица солдат. Ростов ехал с Ильиным, не отстававшим от него, стороной дороги, между двойным рядом берез.
Ростов в кампании позволял себе вольность ездить не на фронтовой лошади, а на казацкой. И знаток и охотник, он недавно достал себе лихую донскую, крупную и добрую игреневую лошадь, на которой никто не обскакивал его. Ехать на этой лошади было для Ростова наслаждение. Он думал о лошади, об утре, о докторше и ни разу не подумал о предстоящей опасности.
Прежде Ростов, идя в дело, боялся; теперь он не испытывал ни малейшего чувства страха. Не оттого он не боялся, что он привык к огню (к опасности нельзя привыкнуть), но оттого, что он выучился управлять своей душой перед опасностью. Он привык, идя в дело, думать обо всем, исключая того, что, казалось, было бы интереснее всего другого, – о предстоящей опасности. Сколько он ни старался, ни упрекал себя в трусости первое время своей службы, он не мог этого достигнуть; но с годами теперь это сделалось само собою. Он ехал теперь рядом с Ильиным между березами, изредка отрывая листья с веток, которые попадались под руку, иногда дотрогиваясь ногой до паха лошади, иногда отдавая, не поворачиваясь, докуренную трубку ехавшему сзади гусару, с таким спокойным и беззаботным видом, как будто он ехал кататься. Ему жалко было смотреть на взволнованное лицо Ильина, много и беспокойно говорившего; он по опыту знал то мучительное состояние ожидания страха и смерти, в котором находился корнет, и знал, что ничто, кроме времени, не поможет ему.
Только что солнце показалось на чистой полосе из под тучи, как ветер стих, как будто он не смел портить этого прелестного после грозы летнего утра; капли еще падали, но уже отвесно, – и все затихло. Солнце вышло совсем, показалось на горизонте и исчезло в узкой и длинной туче, стоявшей над ним. Через несколько минут солнце еще светлее показалось на верхнем крае тучи, разрывая ее края. Все засветилось и заблестело. И вместе с этим светом, как будто отвечая ему, раздались впереди выстрелы орудий.
Не успел еще Ростов обдумать и определить, как далеки эти выстрелы, как от Витебска прискакал адъютант графа Остермана Толстого с приказанием идти на рысях по дороге.
Эскадрон объехал пехоту и батарею, также торопившуюся идти скорее, спустился под гору и, пройдя через какую то пустую, без жителей, деревню, опять поднялся на гору. Лошади стали взмыливаться, люди раскраснелись.
– Стой, равняйся! – послышалась впереди команда дивизионера.
– Левое плечо вперед, шагом марш! – скомандовали впереди.
И гусары по линии войск прошли на левый фланг позиции и стали позади наших улан, стоявших в первой линии. Справа стояла наша пехота густой колонной – это были резервы; повыше ее на горе видны были на чистом чистом воздухе, в утреннем, косом и ярком, освещении, на самом горизонте, наши пушки. Впереди за лощиной видны были неприятельские колонны и пушки. В лощине слышна была наша цепь, уже вступившая в дело и весело перещелкивающаяся с неприятелем.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=R3000&oldid=79323050»