R3000

R3000
설계 기업 및 설계자MIPS 컴퓨터 시스템즈
비트32비트
발표1988
구조RISC

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

MIPS R3000A 다이샷

RISC 접근 방식은 큰 성공을 거두었으며 많은 회사들이 워크스테이션과 서버에 빠르게 사용했다. R3000을 사용한 회사들은 다음과 같다:

비임베디드 애플리케이션용 R3000 파생 제품은 다음과 같다.

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.

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.

IDT R3051
IDT R3081

각주

  1. ↑ Stallings, William (1996). 《Computer Organization and Architecture: Designing for Performance》 Four판. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall. 461쪽. ISBN 0-13-359985-X.
  2. 1 2 3 Kurtz, J. Jay; Thibeault, John E.; Brauckmann, Walter J. (1990). 《An Applicability Evaluation of the MIPS R3000 and Intel 80960MC Processors for Real-Time Embedded Systems》. IEEE Conference on Aerospace and Electronics, Dayton, OH, USA, 1990. 140–147쪽. doi:10.1109/NAECON.1990.112756.
  3. 1 2 Jurij Šilc; Borut Robič; Theo Ungerer (1999). 《Processor Architecture: From Dataflow to Superscalar and Beyond》. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 38쪽. ISBN 978-3-540-64798-0.
  4. ↑ Rowen, Chris; Johnson, Mark; Ries, Paul (June 1988). 《The MIPS R3010 Floating-Point Coprocessor》. 《IEEE Micro》 8 (The Institute of Electrical and Electronics Engineers). 53–62쪽. doi:10.1109/40.540. ISSN 0272-1732. S2CID 12859181. 2022년 4월 24일에 확인함.
  5. ↑ Michael Slater 편집 (1992). 《A Guide to RISC microprocessors》. Academic Press, Inc. 129쪽. ISBN 978-0-12-649140-1.
  6. 1 2 Caulk, Bob 외 (1991). 《The Architecture of the LR33000: A MIPS Compatible RISC processor for Embedded Control Applications》. IEEE International Conference on Computer Design: VLSI in Computers and Processors, Cambridge, MA, USA, 1991. 333–336쪽. doi:10.1109/ICCD.1991.139911.
  7. 1 2 Archide, Reynaldo (March 1998). “A Flexible CPU for Digital Cameras”. 《Byte》. 49–50쪽. 2023년 8월 17일에 확인함.
  8. ↑ Sharma, Aashish (2015년 7월 21일). “The Original PlayStation CPU is Powering New Horizons”. 《Fossbytes》.
  9. ↑ Tomson, Iain (2015년 1월 14일). “PlayStation-processor-powered plutonium probe prepares Pluto pics”. 《더 레지스터》.
  10. ↑ Dockrill, Peter (2015년 7월 17일). “NASA's New Horizon Probe Made It to Pluto With a PlayStation CPU For a Brain”. 《Science Alert》.
  11. 1 2 Peck, Raymond; Patel, Jay (1991). 《Design Methodology for a MIPS Compatible Embedded Control Processor》. IEEE International Conference on Computer Design: VLSI in Computers and Processors, Cambridge, MA, USA, 1991. 324–328쪽. doi:10.1109/ICCD.1991.139909.
  12. 1 2 3 4 5 6 “Ada Implementations”. 《Ada–JOVIAL Newsletter》 (High Order Language Control Facility, Wright-Patterson AFB, U.S. Air Force). September 1993. 26–43, especially 32–34면.
  13. ↑ Schilling, Jonathan L.; Nielsen, Johan Olmütz (May–June 1994). 《Automatic compiler recognition of monitor tasks》. 《ACM SIGAda Ada Letters》 14. 91–104쪽. doi:10.1145/181468.181474.
  14. ↑ See for instance Keller, John (April 1997). “R3000-based Apache Longbow computers set for production”. 《Military & Aerospace Electronics》.

외부 링크