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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]
& D! e* F* a% y3 z. v) c3 Y# g 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。
( d& J9 j8 q1 } 這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。- `0 {7 E- r5 n, n
6 N* B, F( T' D* B- g' e6 ~% Q
[正文]1 M7 b" p4 X/ P( t; }
1.流水線結構 pipeline
8 N+ x% N1 }3 c: z7 |* K - 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。" f" |$ s5 c3 ?! Z
- ARM has barrel shifter, }" W* U) V J0 Z9 a Q
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。
: }9 v @: G: ~9 G- ?# W # m7 G! L4 @- Z
- MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
/ G: C4 v5 U# E7 H- B: h" X 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。" W4 k6 \% M( I: l0 b* M
: G# l% @+ o' B1 k
2.指令結構 instruction
{$ U& @" A3 v" r& [1 p' V) b4 f - MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture
% G( @. v, j: B8 I% [ ARM11 局部64位元
2 Q' B/ E% i! w+ o @ - 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,8 ^6 e/ z4 r, Z2 S
- ARM has 4-bit condition code in every instruction
9 |( q! {8 S. i$ T" L5 N% y 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。. Z( D! ^' B5 h0 q- g
- ARM has pre- and post-increment addressing modes
. ?7 I% K$ X0 m+ Z# g+ c/ Q auto-increment/decrement on load/store instructions1 Z) K$ M, `' @: O4 @
- 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
, a6 v3 j# T1 z d& f2 i- z$ ?/ w: U
3.寄存器 register% `" _- D$ F( O( B
-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。& [! F- {" W6 ^3 C! x7 S& {+ F' W8 z
- 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。+ I: H y9 X, @
8 M6 N8 l& E% ~, n) y' ? - Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R8 O' X3 p( k6 [+ d/ z8 l2 w) N
感覺不出banked register有什麼好處。$ G6 [/ T- J; A N4 l4 E2 U
6 k2 e/ Z' ]% w2 H% \
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
; ?& \! ?5 H/ y- j4 |; E' W7 u% A MIPS use register $0 for Zero
, e% L/ I: J# U. |# ] b& j+ ~9 J4 \$ {
4.位址空間 address space
" p& `! J6 X7 \+ H9 }' m% @ - MIPS 起始位址是0xbfc00000,會有4Mbyte的大小限制,但一般MIPS晶片都會採取一些方法解決這個問題。: b* W Q, _+ L, Q
ARM沒有這種問題。
6 e5 S) a2 Y/ F& u9 N9 f( x- R$ ?% l MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。/ t& }' q6 G: r! a" E; T9 |" @
+ \ y: K( i5 i- D- K& S- `
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache. C! ?3 ?5 C9 C
MIPS have the address space for both cache and un-cache$ a/ t& ]- S. W
but ARM need enable/disable cache
/ H( M* l' I7 K
2 B1 _% z" R( B6 I2 ?7 N5 P5.功能 function
^* ?/ U" Q$ s. Q+ W% F: Z. w4 e - Float point: MIPS64 has.$ _- f9 N$ V7 g6 T
ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture6 Y" ?( G( E, h7 j
- 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。
* h/ I$ x z6 t$ A( h1 g0 z; e/ K' Y; G. _ q8 V
6.性能 performance0 w, B$ a2 r# B5 Y+ e0 Y
- 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 Z2 [ S' Q5 z: G2 g; h! G4 q 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。- m: |6 ]6 S f5 H4 u
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。# j+ U* m) ?) x5 Q8 u0 U
; b- V/ K! C3 t+ N1 E
7.應用! b1 Y3 p% D! ~; Y% K/ j, m9 A
- 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。; |% Z0 L7 o, d, y
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。- O3 I6 Z8 l* |
- 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
6 O5 @+ _! O! J6 B/ C - 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。
" f N' p7 G. h; P9 ^: M) F' ^# u+ Z; V ^. z
8.未來發展/ g3 J: i% d( g) D
- 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)6 c- j5 T8 _$ d% Z1 X: M6 j
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。 J) `5 ~+ G2 a5 \$ H4 I
" v' M8 \. h4 u4 Z9.總結
; |, T) \) a. w. O& @ 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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