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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]& {' c0 l7 y, A7 Z
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。' V2 j+ X! d* u: Z
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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$ e. w" B. q4 N' `+ x- h[正文]4 U3 w. w8 N5 B4 ^/ j9 l
1.流水線結構 pipeline
+ @6 M% M( V% s; i- E' ^ - 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。
) p) _3 y. \! D. E2 X+ r% A - ARM has barrel shifter8 a& b3 f4 X- |5 @
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。+ s3 R0 j8 Y7 {6 D2 r6 t* T
+ m4 b. d- r9 f* I) V' z) q - MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
% i. G8 i: G. ^ 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。8 v) V! B) }* L& `% U' a' i1 Z
- O1 B0 D% F3 |- B
2.指令結構 instruction( n y9 U5 t6 k6 A' |
- MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture9 r `0 c+ c& d" B# q! d( S, Q
ARM11 局部64位元
# E) G3 L, B8 {( @& x' {/ @ - 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,. v) D8 @* [+ \8 @( i1 P
- ARM has 4-bit condition code in every instruction
* ]( A* R) a+ k! P9 U5 v" B 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。. D! g7 M5 B/ z- Y8 O" P+ }7 s E
- ARM has pre- and post-increment addressing modes! R- h# \: \; |+ {' E
auto-increment/decrement on load/store instructions; g" ]' R X. _# E" ~& n
- 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
8 G0 R/ \& P7 G* @$ b8 y& T) ]' `% r. Z0 z! W4 B: F
3.寄存器 register6 [* K" t, n: T3 W, Y
-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。( G* N) f( h. A' D5 v$ J1 |
- 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。) h h( g I$ \6 b) t
5 o8 F6 @- S6 o9 X, _ Z0 d8 u2 D - Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R
8 `# i9 `$ L4 T% G" f% H; g 感覺不出banked register有什麼好處。! s- U) H& Z& Q( b3 ]( ?# A$ C
* _ k3 b7 x( A _6 G" F
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not" u# x. U# U$ W* N
MIPS use register $0 for Zero8 @. \" W4 b5 [! ?0 @
6 M5 ? V1 p" R* [ P3 e* n# b
4.位址空間 address space
( z6 }; ]3 h6 ~4 ^8 q0 E - MIPS 起始位址是0xbfc00000,會有4Mbyte的大小限制,但一般MIPS晶片都會採取一些方法解決這個問題。) G7 Z" }" J9 \4 J1 Z+ i
ARM沒有這種問題。
2 F0 x5 e- n0 f$ j$ Q/ n; X MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。 v' o& y4 k/ a/ |
3 |. r: G7 g6 N! Z
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.1 i( H+ A$ ]3 p# f# [) g
MIPS have the address space for both cache and un-cache
! `( u! }1 M& F0 K/ o/ n. m: o but ARM need enable/disable cache
( Z+ t- f% {7 l. D, Y
5 Z1 x/ w/ A, f# o2 _. H. G5.功能 function
- R y- C. C5 o- v - Float point: MIPS64 has.) H" K+ l2 s" Z6 m2 d8 {
ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture
0 }8 r5 y" u. s' E7 U* R - 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。
6 r7 P0 R3 V! A' s* v1 o6 ` W0 A. `' j$ G9 e
6.性能 performance/ r. V, F- h; U
- 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。9 p+ W$ b& K) C( n+ u% z& S. v( l
同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。
" ?) u, o# r0 Y- f% [ 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。. t8 D' h0 m' N( X. A1 z+ T
: p j: B! z# j) k. H
7.應用
) H- k7 |) X0 O6 ^- X* h/ P - 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。7 e* r" \6 H: m; e% Z" y* [, L* T `
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。
5 C% ]$ E4 r$ g - 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& @( z& t, n( I+ O( t. v3 r) K
- 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。
- m8 q1 _0 V8 G5 i9 j5 C6 y6 S% @0 c2 w; J
8.未來發展- M1 E3 T8 P! \- x* `
- 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)
9 u: h- _+ x) j. K5 ` 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。
# m" j$ o2 P6 O/ Q
/ p6 K. A: h( S! n* s9.總結, G4 X/ ^4 _. p( W" U+ A' M
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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