|
MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]5 h& Y- T& Z* I4 w9 A' m6 ?
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。
' Q) W' M# M, n& t 這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。
& m( h( b) x0 I) K
$ q" c& m: A2 U7 O3 e7 I1 J. {[正文]+ G8 q/ v. i) O6 b4 X. P. Y
1.流水線結構 pipeline
7 h, a1 C. b: H$ G - 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。 T* j% G# T' h3 n2 s8 x
- ARM has barrel shifter
8 n7 q' [0 \% U$ Q3 b 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。! ^$ P1 {$ \' x7 W; k4 h
! s. ?0 |% k; ]5 R( M% `; @ - MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
4 a- F! O; L. z$ _% R/ k$ } 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。
9 H0 n/ q Q! Q) e- a* @$ ]* K
1 E" X; \8 l$ H2.指令結構 instruction3 ^6 p# v) u! X3 a3 [' k
- MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture {& i. S! F7 c. k I
ARM11 局部64位元
, }" B* w" I+ i& x. n - 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,9 j6 {8 g: O2 p$ ?
- ARM has 4-bit condition code in every instruction
; m- a' S# n2 v. Z5 i. K o0 s 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。
1 J3 ], o& b% J$ j2 E2 Y - ARM has pre- and post-increment addressing modes
( c" L3 U& e8 q/ n0 o+ r auto-increment/decrement on load/store instructions+ _- c8 `& A+ m4 V/ P+ N( V X! a
- 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb" a J. C" [; D
1 A9 H% e0 L p& k7 g; F/ A
3.寄存器 register7 t: \5 X: z/ M' m
-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。4 P$ Z/ ]+ h" L. t/ Q1 x+ n$ d: k
- 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。. b3 B& J2 L# B% c; w3 y4 P
1 Z! T. u4 q* d) M/ j2 f - Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R
+ K5 p6 g2 ~. J) i9 T 感覺不出banked register有什麼好處。2 x( j- J' ~) ~/ Q" F
" }: [4 ^( F$ E - MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
2 {) c! Q( C, [7 x5 ?4 N9 x; b2 \ MIPS use register $0 for Zero
9 c/ `% h8 ^' o! a' b' o. Y4 n! [
8 d# Q1 B( H+ x4.位址空間 address space, D" b1 g& I( K& n9 I% K1 e* N7 Q
- 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。
* O5 L, i5 t3 b6 B' C4 [9 L ARM沒有這種問題。
$ ^: q% Y6 T$ A4 B MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
! k3 K, l. Q( E+ t. Q& [4 }! z* r+ V) ~, `$ f+ \. w
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.
: Y! a3 [1 R8 N1 s+ e ]" t9 b MIPS have the address space for both cache and un-cache A) ^: [& F7 e# h+ u
but ARM need enable/disable cache% ?6 V/ ?( @2 @* g! A
" T0 h2 ^& @! E) H% B3 U) q4 E5.功能 function
" D/ k9 G2 T( Y6 [, | - Float point: MIPS64 has.
4 p. @- _8 v. Y9 A ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture9 m {' `4 P$ E( q3 {: z
- 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。
: J& J% y2 Z$ p |% }7 h8 Y9 Z2 s% m: Z9 M5 B8 g. {$ F
6.性能 performance
% ^" [, j/ O; P - 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。
* W v& P' M. s0 c) M: n' U2 ~5 {+ ~( A 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。( Z8 y# I4 W! i# @0 I6 {: O
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。
( o2 y! g- r7 @: B; C+ m) z: U( A* S: l& c. I
7.應用
9 ^1 M4 g' t n; ^ - 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。
# c% A. f, t1 V' r( M 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。
7 j+ H' l: E' q! Z6 _7 R/ w - 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, h/ e; s7 G+ ?2 l
- 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。$ A& X, w( ]- ?
6 z5 C" ^7 |# z. Q5 C2 D1 A5 L$ @8.未來發展( l& R: U! j: g H; e
- 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)
- s. I3 J2 \) b u 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。
* _3 s( A8 ~( P# m. R) R; S S- `' T
9.總結3 k+ E( R: O& |8 k
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。 |
評分
-
查看全部評分
|