当今处理器一共有三个最强大的架构，其中之一是以intel和AMD为代表的x86架构（CISC），另外一个是手机、平板处理器所使用的ARM架构（RISC），最后一个便是我国龙芯处理器所选择的MIPS架构（RISC）。
  这三大处理器架构中，x86和ARM是商业化进程最为优秀的两大架构。也正是因为这两大架构的商业化进程太为出色，所以我国的龙芯处理器才被很多人批判为最严重的选择性失误。
  ● CISC

  CISC是复杂指令集CPU，内部为将较复杂的指令译码，也就是指令较长，分成几个微指令去执行，正是如此开发程序比较容易（指令多的缘故），但是由于指令复杂，执行工作效率较差，处理数据速度较慢。例如intel和AMD的x86架构的CPU。
  ● RISC

  RISC是精简指令集CPU，指令位数较短，内部还有快速处理指令的电路，使得指令的译码与数据的处理较快，所以执行效率比CISC高，不过，必须经过编译程序的处理，才能发挥它的效率。例如ARM和MIPS架构的CPU。
  ARM是一个精简指令集（RISC）中央处理器（processor）架构。
  ARM是Acorn电脑公司（Acorn Computers Ltd）于1983年开始的开发计划。Acorn于1990年将设计团队另组成一间名为安谋国际科技（ARM Holdings plc）的新公司。ARM公司自身并不生产处理器，而是将自身的设计licensing卖给需要处理器的公司,而后交给他们生产或者是找人代工。不允许购买者进行任何对ARM架构有更改的设计。
  但是从处理器的设计和能耗比来说，如果要说最经典的RISC处理器，那么非MIPS莫属，就连它的竞争对手，也不得不承认它的优雅，它被作为处理器教科书的典范，很多其他的处理器，都能看到它的身影。MIPS是高效精简指令集计算机（RISC）体系结构中最优雅的一种，最早诞生于斯坦福大学的一项科研项目（这也是MIPS公司学院派思想的由来）,该项目的目的是设计一种高性能简化指令处理器。最终的产物便是MIPS处理器，也便是第一代RISC系统芯片。
  众所周知，基于MIPS的MCU的应用广泛多元，包括工业、办公自动化、汽车、消费电子系统和先进技术，如无线通信等。此外，我们看到目前可穿戴和超便携市场的需求不断增长，瞄准这一领域的公司迫切希望硅IP供应商如Imagination等提供高效的解决方案，以便可以轻易集成进那些全功能产品中。
  MIPS的前世今生

  MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”（Microprocessor without interlocked piped stages），其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福（Stanford）大学Hennessy教授领 导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算 机系统。
  MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比， RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，新的 架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。
  1986年推出R2000处理器，1988年推出R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处理器R4000。之后，又陆续推出R8000（于 1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。1999年，MIPS公司发布MIPS 32和MIPS 64架构标准。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS 32 4Kc的新版本以及未来64位MIPS 64 20Kc处理器内核。
  在MIPS芯片的发展过程中，SGI公司在1992年收购了MIPS计算机公司，1998年，MIPS公司又脱离了SGI，成为MIPS技术公司； MIPS32 4KcTM 处理器是采用MIPS技术特定为片上系统(System-On-a-Chip)而设计的高性能、低电压 32位MIPS RISC 内核。采用MIPS32TM体系结构，并且具有R4000存储器管理单元（MMU）以及扩展的优先级模式，使得这个处理器与目前嵌入式领域广泛应用的 R3000和R4000系列（32位）微处理器完全兼容.
  新的 64 位 MIPS 处理器是RM9000x2，从“x2”这个标记判断，它包含了不是一个而是两个均具有集成二级高速缓存的64位处理器。RM9000x2 主要针对网络基础设施市场，具有集成的 DDR 内存控制器和超高速的 HyperTransport I/O 链接。处理器、内存和 I/O均通过分组交叉连接起来的，可实现高性能、全面高速缓存的统一芯片系统。除通过并行处理提高系统性能外，RM9000x2 还通过将超标量与超流水线技术相结合来提高单个处理器的性能。
  64位处理器MIPS 64 20Kc的浮点能力强，可以组成不同的系统，从一个处理器的Octane工作站到64个处理器的Origin 2000服务器；这种CPU更适合图形工作站使用。MIPS最新的R12000芯片已经在SGI的服务器中得到应用，目前其主频最大可达400MHz。
  MIPS处理器是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，可以从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86芯片的竞争，MIPS有 可能是起初RISC CPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。
  MIPS的系统结构及设计理念比较先进，其指令系统经过通用处理器指令体系MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV到MIPS V，嵌入式指令体系MIPS16、MIPS32到MIPS64的发展已经十分成熟。在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。
  中国龙芯2和前代产品采用的都是64位MIPS指令架构，它与大家平常所知道的X86指令架构互不兼容，MIPS指令架构由MIPS公司所创，属于 RISC体系。过去，MIPS架构的产品多见于工作站领域，索尼PS2游戏机所用的“Emotion Engine”也采用MIPS指令，这些MIPS处理器的性能都非常强劲，而龙芯2也属于这个阵营，在软件方面与上述产品完全兼容。
  MIPS 技术公司则是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商。在通用方面，MIPS R系列微处理器用于构建SGI的高性能工作站、服务器和超级计算机系统。在嵌入式方面，MIPS K系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一（1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器），其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印 机、掌上电脑等各个方面。
  由于服务器RISC处理器市场的激烈竞争结果导致HP 公司放弃它的PA-RISC和“私生子”Alpha 两种类型服务器处理器，而“Alpha技术”则被Intel和AMD吸收应用到他们自身的处理器中； MIPS处理器应用范围则较广，对于作为服务器RISC处理器来说，主要是应用于专门的图形工作站/服务器上；相对来说，应用面较专业，因而竞争较少。就 目前的服务器RISC处理器来说，主要是IBM 的POWER和SUN 的UltraSPARC 两大处理器之间的竞争；相对而言，IBM在这场RISC处理器竞争中是个大赢家。
  MIPS VS ARM

  以RISC技术为基础，再加上MIPS架构中的可扩展硬软件设计，使得MIPS的解决方案比ARM的同类解决方案性能更高、功耗更低且面积更小。MIPS科技原来主要瞄准高性能工作站与服务器，而ARM最初针对低端移动系统开发基本内核。MIPS充分利用它在高性能设计方面的经验，向主流嵌入式系统市场转型。ARM则继续沿用其原有性能有限的架构，相比MIPS，它处于不利地位。
  MIPS32 4K®处理器内核系列包括MIPS32 M4K®内核，其应用程序执行速度超过同类ARM Cortex™-M系列内核。这一优势部分可归功于更高效的MIPS指令集架构和优化软件工具，但主要原因还是在于MIPS架构具有众多专为更高的性能级和应用效率而设计的出色特性，其中包括一般是在微控制器设计中实现的加速功能。例如：
  • MIPS 内核包含32个GPR（通用寄存器），而ARM内核只有16个GPR。这意味着寄存器溢出更少，从而性能更高。
  • MIPS内核包含有影子寄存器组，而ARM内核没有。使用映像寄存器可加速中断处理保存/恢复功能，减少上下文切换(context switching)和中断延迟中所需要的周期。
  • MIPS架构主要执行单一操作指令，而ARM指令在写入GPR之前执行多个操作(如移位操作、算术操作、条件校验位等等)，故MIPS更容易达到更高的时钟频率。
  • MIPS架构采用比ARM更简单的存储器寻址模式工作，故更容易达到更高的时钟工作频率。
  • MIPS架构的预测执行较少，这大大降低了其逻辑复杂性，并使MIPS内核能够达到更高的频率。
  • M4K与M14K具有5级流水线结构，故无需预测分支方向。而ARM内核采用了复杂的分支预测和分支推测逻辑。
  • MIPS架构实现了带延迟的分支，而ARM结构不这样；这意味着，利用MIPS，在短流水设计时可获得更高效率。
  • MIPS同时提供32位和64位架构，MIPS64架构具有后向兼容性和更高的性能。ARM只有32位架构，而且并非所有版本都后向兼容。
  M4K® 执行流水线
  M4K内核的性能可达1.5 DMIPS/MHz，而根据ARM网站公布的数据，Cortex-M3的性能只有1.25 DMIPS/MHz，比前者低约20% (ARM Cortex-M0的性能甚至更低，仅0.9 DMIPS/MHz，比MIPS32 M4K内核低40%；Cortex-M0 还存在众多其它局限性，我们接下来会讨论到)。换言之，Cortex-M3 需要使用高20%的时钟频率才能达到M4K内核的性能，但随之产生更多的功耗。
  类似的，如第4节的“性能基准”所述，在采用CoreMark 基准时，M4K内核可达到2.297 CM/MHz的性能，比同类的基于Cortex-M3的解决方案高20-30%。MIPS已把业内越来越获认可的CoreMark基准视为比Dhrystone MIPS更精确的CPU性能测量标准。
  M4K执行单元采用5级流水线微架构，如图2所示，而Cortex-M3内核的执行则基于3级流水线架构。因此M4K内核能够采用更高的最大时钟频率，每秒钟处理更多的指令，从而获得比Cortex-M3更高的性能和执行效率。
  在M4K内核中，所有ALU和移位操作都在单周期内完成。旁路逻辑(Bypass logic)包含在流水线中，在所有流水线级完成之前提供快速数据存取以供下一条指令所用。由于执行特定任务的周期缩短，性能得以提高。
  总的来说，与当前商业化最成功的ARM架构相比，MIPS的优势主要有以下几点：

  1、MIPS支持64bit指令和操作，ARM目前只到32bit；
2、MIPS有专门的除法器，可以执行除法指令；
3、MIPS的内核寄存器比ARM多一倍，所以同样的性能下MIPS的功耗会比ARM更低，同样功耗下性能比ARM更高；
4、MIPS指令比ARM稍微多一点，稍微灵活一点；
5、有观点认为MIPS的bank寄存器性能也要好于ARM，不过没见过能反映出来的测试。
  以上为MIPS对比ARM架构的优势，接下来我们再看一看MIPS架构的不足之处，
  与ARM架构相比，MIPS架构也存在着以下几点不足：

  1、MIPS的内存地址起始有问题，这导致了MIPS在内存和cache的支持方面都有限制，现在的MIPS处理器单内核面对高容量内存时有问题；
2、MIPS今后的发展方向是并行线程，类似INTEL的超线程，而ARM未来的发展方向是物理多核，目前看来物理多核占优。由此来看，我国的龙芯向多核发展还是颇具远见的；
3、MIPS虽然结构更加简单，但是到现在还是顺序单发射，ARM已经进化到了乱序双发射，甚至NV的丹佛已经是乱序三发射了。
  MIPS虽然存在着一些问题，但MIPS拥有一个绝对最大的优势，那就是最开放化的架构授权。他允许授权商自行更改设计，只要你的眼光够前卫，不管多少核的处理器都可以自行设计。倘若是换做ARM的话，那么你就只能等待他为你提出解决方案了。