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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]
# Z! [% O* G1 v% \- ~! l+ R 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。
6 s0 G' T) D1 c% w% c/ {/ d) @ 這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。8 n! Q, p& Y# }4 V9 H# \2 z" f' t) N
* o3 F( Z; T1 M3 m5 y1 p( W[正文]( q! }0 Q9 v& s p$ }. }+ s4 P
1.流水線結構 pipeline+ S2 G% y8 q \* _- }& c1 O1 r! }
- 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。
- m3 e- O; H1 r; G - ARM has barrel shifter
" Z9 F) I( @$ T( j, o 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。) `" D/ _& W2 B) s8 D! f
) V2 v8 T) S2 \5 E$ T l+ `! T+ ]1 e - MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
7 m. d/ F7 F0 C! j5 \8 h( E- r 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。- e. D) B1 o2 ^( _7 a8 h
. H7 F, z, A3 q: v
2.指令結構 instruction
: b# n, u: o& t! [+ ^ o) ]1 J - MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture
8 ^) y K9 C9 I1 I. X ARM11 局部64位元
7 Q, Y0 m! n5 b- P - 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,, B# O# U7 V8 j. d
- ARM has 4-bit condition code in every instruction
* R, D4 D3 D, ~ 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。
% S8 i1 Y# Z \# N: x7 ~8 _* A - ARM has pre- and post-increment addressing modes; L2 m' R( E6 a
auto-increment/decrement on load/store instructions
[/ W: d2 C& H1 c - 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
; u$ d7 ?* F1 U f2 R4 u1 h1 G& D: o% U$ W3 X; m; [) \' }
3.寄存器 register- M7 m' b, y, F' h
-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。- J0 C% K( h9 f+ ?
- 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。
4 `% R. y5 z% d1 F+ n' c4 a! ^1 s, O" I8 ?/ K3 j8 v6 A; ?
- Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R" H: u) l" z1 E8 k5 E
感覺不出banked register有什麼好處。0 J2 Z+ |8 c7 u/ \4 w
0 s8 k( l e6 \6 j" H
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not& t/ k/ _) p* x* r9 B. m8 s1 h% [
MIPS use register $0 for Zero
5 o( J5 d M6 U d/ r
; I/ k) I2 {4 o x1 z4.位址空間 address space- W3 l3 G( ~. n# a. R' H; u
- MIPS 起始位址是0xbfc00000,會有4Mbyte的大小限制,但一般MIPS晶片都會採取一些方法解決這個問題。 t$ n5 ` v6 d0 z- G
ARM沒有這種問題。
6 A7 s- b. n$ P MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
' f; z0 Q4 }/ l+ p3 O1 T6 T* V0 ^$ T# ^( T; @+ n+ ^' e- h9 n, e
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.& X( t: h A( R
MIPS have the address space for both cache and un-cache( u0 [/ s! i' m
but ARM need enable/disable cache
1 ?: P \4 d2 T7 F ], ^0 o {& E: |4 R1 F8 u
5.功能 function
" [& t: l4 r% b4 X - Float point: MIPS64 has.
9 }2 m$ N6 `( J1 M$ s9 @' } ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture8 m! j8 S0 }1 Z5 T& G9 ^
- 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。/ H5 H% H% A+ w5 K6 a C
0 I$ y4 A2 Z) ?; T
6.性能 performance
& `5 b' M5 ?$ ~0 S# Q' L* F# x - 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。
& j1 u# X+ }* u$ D4 ^% U8 H 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。+ n: [, m5 ?6 c, [8 M/ x# e. m
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。- F# _# [. a+ Z( q H( N
[8 c7 L- f; o7.應用. i$ e5 E4 a/ g& A( O. t
- 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。
. P6 o7 j [* |1 E" a% | 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。$ Y) l+ I5 b, ]! }. w7 O# t+ k
- 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
, X( w# n2 e. x1 V$ o2 s! T5 ? - 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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Q& A# k$ z1 D, j3 p3 Q! J! q' c2 Q8.未來發展
; U$ Z8 H( B# V) U - 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)
& P- i7 j$ v3 G6 C 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。% Y/ k7 F% S3 o$ `4 {& D% F
( U1 f2 t) M* q% e$ |( ]6 w9.總結
7 o- C/ x p2 h/ M" ^3 { 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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