R3000

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 кэшам 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 (бесфабричная 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.

1. ↑ «MIPS Technologies R3000»  (неопр.). Дата обращения: 26 июня 2016. Архивировано 14 августа 2016 года.
2. ↑ ^{1 2} Jurij Šilc, Borut Robič, Theo Ungerer. Processor architecture: from dataflow to superscalar and beyound. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1999. — ISBN 978-3-540-64798-0.
3. ↑ A Guide to RISC microprocessors / Michael Slater. — Academic Press, Inc., 1992. — ISBN 978-0-12-649140-1.