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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]# X5 a F6 E7 ]5 W$ G- A0 g" i0 T
這是一個幾年以來我一直想做的“功課”,之所以稱之為“功課”,而不能說是“文章”,是因為我覺得自己的知識還遠遠不夠,不管是深度還是廣度,也 不管是全面性還是透徹性,我都不敢企及。但是我實在是很想把我的一些理解寫出來,然後能和其他朋友一起探討,糾正錯誤,補充完善,最終目的就是要加深對 ARM和MIPS 這兩種CPU架構的認識。1 _( R3 m: l2 c* j8 A) P
這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。
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[正文]4 B3 n2 D/ G: T7 u r
1.流水線結構 pipeline
# |( C! O" D9 N, ] - MIPS 是最簡單的體系結構之一,所以使大學喜歡選擇 MIPS 體系結構來介紹計算體系結構課程。; O4 m: Z. L2 c* H
- ARM has barrel shifter6 w9 z+ G4 E h+ R7 w* g+ d
shifter是兩面性的,一方面它可以提高數學邏輯運算速度,另一方面它也增加了硬體的複雜性。所以和可以完成同樣功能的adder/shift register相比,效率更高,但是也佔用更多的晶片面積。
- G, c5 y% F$ ^7 a& s% P
) u! B9 W* o: F8 x - MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot") \9 o X' j4 ?* F. |0 W7 B2 M2 U
MIPS使用編譯器來解決上面的兩個問題。因為MIPS最初的設計思想就是使用簡單的RISC硬體,然後靠編譯器及其他軟體技術,來達成RISC的完整概念。
' o2 Y ]4 d$ _ K5 [
; F: H7 R- B: J7 J2.指令結構 instruction* a: N, {# R; n! C. S) L
- MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture
, e3 D x* k6 A3 g ARM11 局部64位元
* |5 A. x( B3 Z2 e/ Y/ T" I: F8 r - MIPS是開放式的架構,用戶可以在開發的內核中加入自己的指令,
% A4 G& i. Z- O2 L4 \/ n4 S5 z - ARM has 4-bit condition code in every instruction
' Y6 U" t+ N) J6 m! U9 j ARM 在這一點很像x86。MIPS在MIPS IV也加入"conditional move"指令,來提高pipeline的效率。
% J( `! s7 l9 L( d7 S: b - ARM has pre- and post-increment addressing modes) C. K& C8 s) Q' s5 p5 L1 C
auto-increment/decrement on load/store instructions8 _2 F) U5 \: O, x* h) ?* N
- 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
% R- J3 v* U4 [' K# ^" }1 ~# f8 L( I/ P
3.寄存器 register
5 {1 S8 b& s& q7 V -由於MIPS內核中有32個註冊器(Register),而ARM只有16個,這種結構設計上的先天優勢,決定了在同等性能表現下,MIPS的晶片面積和功耗會更小。9 W" [7 p4 l( g0 {9 E/ H: L
- ARM 有一組特殊用途寄存器cp0-cp15,可以使用MCR,MRC等指令控制;相對應的,MIPS也有cp0 0-30,使用mfc0,mtc0 指令控制。, }( b$ m" P0 c/ N& d3 u7 R5 X
% P) }$ s; w4 h7 X - Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R4 s' O0 g+ z: w8 l
感覺不出banked register有什麼好處。! ?- \/ R2 i6 \" R: i1 F- v
' h% d0 O1 f+ \- Y) a1 D. K* Y; b - MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not7 ]' [7 V# N, D6 h7 G) t
MIPS use register $0 for Zero
) c) ]1 _* Q) e# L. b. `0 G1 m5 }# {( x; z- J: O+ X4 u' W+ ^8 m
4.位址空間 address space
+ F( b Y% u4 z& J2 M! @+ o9 I - MIPS 起始位址是0xbfc00000,會有4Mbyte的大小限制,但一般MIPS晶片都會採取一些方法解決這個問題。# p3 c" X# g( n) P' w u
ARM沒有這種問題。
5 _% w1 {2 s x0 J4 f% Q MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
% C$ t9 B. _) G- R) W' y8 K3 o
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.' E; S% q/ u. r& ]2 Y
MIPS have the address space for both cache and un-cache
6 y" `- ]0 P4 S* l but ARM need enable/disable cache+ O+ e5 {! u$ y* k
1 _$ i, g6 @3 H5 X; Z- ^5.功能 function4 z$ g# r4 Q* S1 n! P9 \
- Float point: MIPS64 has.& A: O' v1 ?, c8 _ G' ]
ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture' ^; p1 T" j% v2 ^1 R9 y9 r" {0 G
- ARM use JTAG,MIPS use EJTAG。Debug工具一般兩種都支援。使用起來感覺差不多。. v$ p( Y: m& R; x+ f
8 g" z) d4 J4 L1 x, [6.性能 performance
# i6 i7 m e! d# ~+ f8 A - 具體性能比較,因為差異性太大,所以很難分出誰好誰壞。從個人經驗來講 MIPS4k和ARM9基本上是同一個級別的,但ARM9性能似乎要比MIPS4K好。
5 _' l- d8 b" Q; c2 [' t% E% o4 o 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。
+ `! T* c$ {. h& P3 a 因為沒有用過ARM11和MIPS34K的晶片,沒法比較,但感覺這兩個似乎是一個級別的。/ u; b K9 {: B: {5 i1 p
, z! f5 B! d( u: F$ h7.應用
8 N6 P* V. g" B9 g - 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。 @5 }4 P+ F3 H* }& G
MIPS架構用在200MHz或者是266MHz以下的應用比較少,而這恰恰是ARM的主攻市場。
, x+ `9 n/ }! g1 d. F {' t - ARM 在手機等可擕式領域,MIPS 在住宅閘道、線纜數據機、線纜機上盒等
2 ?- m; ~4 Z# U6 h - ARM 採用硬核授權;MIPS 採用軟核授權,使用者可以自己配置,做自己的產品。
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2 t6 p, T( S5 }, ]& S% E8.未來發展# `, G: I2 v! c9 p' v
- ARM的下一代走向多內核結構,而MIPS公司的下一代核心則轉向硬體多執行緒功能(multithreading)
# F6 v& h( K* u# l* h8 R MIPS 的multithreading 很類似Intel 的 HyperThreading技術。從現在的發展來看,多內核占上風。
# Y4 I# q( n6 N$ [4 l8 O% w. |) k1 U8 Z, q* T
9.總結' B1 T% B! J) D! n% b
自己感覺ARM和MIPS在一開始的RISC的設計上有很多不同,但隨著技術的發展,各自揚長避短,好的技術大家都會使用。比如ARM11和MIPS R1000就使用了很多一樣的技術。感覺RISC做到了極至就都一樣了。 |
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