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 .

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 . 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 кэшам в одном и том же машинном цикле.

R3000 является развитием микропроцессорного комплекта 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 мм ² (75000 мил ² ) . Компания MIPS Technologies не имеет собственных производственных мощностей ( бесфабричная компания ), поэтому производство R3000 осуществлялось её партнерами, включая Integrated Device Technology , , NEC Corporation , и другими. Микропроцессорный комплект выпускался по технологии КМОП 1,2 мкм с двумя слоями межсоединений.

Применения

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

• DEC для рабочих станций DECstation и многопроцессорных серверов DECsystem
• в рабочих станциях серии Vision (ESV)
• MIPS Technologies в рабочих станциях и серверах под управлением операционной системы MIPS RISC/os
• NEC в рабочих станциях RISC EWS4800 и серверах UP4800
• Prime Computer
• Pyramid Technology
• Seiko Epson
• Silicon Graphics в рабочих станциях Professional IRIS, Personal IRIS и Indigo , а также многопроцессорных системах визуализации Power Series
• Sony в игровых приставках PlayStation и PlayStation 2 , рабочих станциях Sony NEWS, а также игровом автомате Bemani System 573 Analog
• Tandem Computers в отказоустойчивых серверах NonStop Cyclone/R и CLX/R
• в рабочей станции Hitech-20

Специальная радиационно-стойкая версия микропроцессора использована в межпланетном зонде Новые горизонты .

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 , 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.

Примечания

Литература

• Chris Rowen, Mark Johnson, Paul Ries. The MIPS R3010 Floating-Point Coprocessor // IEEE Micro. — 1988. — Т. 8 , № 3 . — С. 53–62 . — doi : .
• Андрей Борзенко. // PC Week . — 2001. — № (294) 24 .
• И. И. Шагурин, , Учебное пособие МИФИ