为什么MIPS CPU有32个寄存器？[关闭]

为什么MIPS CPU在寄存器文件中有32个寄存器？可能或多或少？如果我们修改寄存器文件的大小会有什么影响？

MIPS是一种“RISC”或“加载 - 存储”架构。

RAM曾经和CPU一样快。因此人们会编写将RAM用作中间或临时存储的程序。由于这个原因，早期的CPU只有少量寄存器（即6502，Z80-- 6502只有3个通用寄存器。有些CPU如TMS9900实际上使用RAM作为寄存器）。这使得CPU使用更少的晶体管，这意味着它们更便宜，更容易获得良好的产量，更容易开发（70年代没有基于CAD的芯片设计......）

在大约1985年左右，RAM的速度和CPU一样快，并且只会变得更糟。

RISC部分地解决了这个问题（这是在CPU缓存普遍存在或者像今天这样大）之前 - 通过拥有一堆寄存器，可以避免慢速RAM中间计算结果等等。

减少可用的寄存器意味着为此必须更频繁地使用较慢的RAM。

我不确定为什么32被选为“甜蜜点” - 除了5位之外我知道MIPS操作码有3个5位字段，这意味着它们很容易解码（“RISC”哲学的另一个属性） - 它真的是31，因为第一个寄存器总是返回0。

在具有寄存器重命名的系统中，您可以改变物理寄存器的数量，并且仅影响性能。

但是如果没有创建一个全新的架构，你就无法获得很多寄存器名称。尝试删除一些名称，使用这些名称的程序失败。尝试添加一些名称，5位编码不再足以描述它们。

您可以尝试使用指令前缀之类的技巧来扩展指令集，以包括接受更多或不同名称的扩展指令，同时保持旧编码的完整性以实现向后兼容性。我不知道有人用MIPS做过这个，但AMD64又称EM64T又名x86_64使用了基于x86的“扩展（大部分）向后兼容”方法。

它没有必要，但它与其他设计决策是一个很好的妥协。

首先，MIPS中的指令长度为32位（大多数MIPS，有64位版本）。（你可以在这里看到很多详细信息）。在许多MIPS指令中，您必须提供三个寄存器，例如两个源和一个目标（例如，r4 = r2 + r4）。MIPS架构允许5位指定每个寄存器，32是您可以用5位表示的最大数量，因此没有必要为您提供更多无法访问的寄存器。

如果MIPS允许您有6位来选择寄存器，那么您可以使用多达64个不同的寄存器，但这些额外的位必须来自某处，可能通过减少操作或寻址模式的数量。

还有其他方法，有些处理器使用bank切换，这基本上是说“我现在正在使用这32个寄存器，但我也有这个特殊的SWITCH指令，让我把这些其他32个寄存器拉出来使用一段时间在切换回之前“它对于某些应用程序很方便，但对于其他一些应用程序而言在概念上很难。