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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]
' n4 O4 q- j& ^% [ 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。 x |) c& J: p
這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。3 d3 c4 F7 p5 u) c; T. d9 ~
; S( v# q: f. L3 G[正文]
5 {) W1 @6 v: B4 [( e1.流水線結構 pipeline% ?0 @" }* I# q" H/ [4 z& c9 M4 u
- 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。3 @# ? z* P- F# {6 H
- ARM has barrel shifter
0 q5 F, Q, o8 y9 L$ E4 e 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。
" M) q2 V( A. Z3 ?
) s% ^ i9 X% p - MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
) [9 Q3 m% M% ?$ [5 Z& e$ I 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。7 b4 N$ K) ^/ U8 d8 j5 R8 z
, B5 x0 W, S7 r1 G s2 |0 V2.指令結構 instruction3 ^& q1 }1 |0 G
- MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture
$ b) v! ~5 T/ A2 t ARM11 局部64位元
4 k- k; I8 J' I, d# s% K$ c - 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,* ] a0 ^ G8 m& Q7 i* g
- ARM has 4-bit condition code in every instruction/ A6 @) a; t* @% o1 u! 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。* r8 f# K% \6 J& K% E! r; o
- ARM has pre- and post-increment addressing modes
. L% o, x4 w1 P0 e4 R1 {6 ` auto-increment/decrement on load/store instructions
) ]. }1 \& n G W$ ~$ ?2 y6 G - 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
* l6 J @2 ]& u1 j" `) V
' s% O2 r7 z1 \6 }$ P5 M! y1 `" W3.寄存器 register/ m( E! p* V* D
-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。3 a* J. C' y$ ? c3 F3 k: H @
- 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。3 I x* Z" M, p7 w# G: A
# p. u, B6 ^* g - Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R7 T# O& d' T: ?( x0 g
感覺不出banked register有什麼好處。% E+ C8 V7 K) G
1 w5 }. ~5 i. _+ o8 p9 ^& A) f3 Y7 ~ - MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
- E* ]2 [, |3 A! J* _: l0 ~ MIPS use register $0 for Zero$ q( r: b6 |$ }8 c
$ M. n* ?# G; ]% R
4.位址空間 address space
. W- b+ K: c- u$ p8 L - 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。
7 ^- ~9 _8 Y/ v4 l7 c ARM沒有這種問題。
6 k. t# y/ ]2 V. m MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
. I+ h7 f4 T. K% S% b' i; F" z/ C7 h
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.
8 f' m8 j; a! Z6 i MIPS have the address space for both cache and un-cache
$ f( B, p; `2 [7 I( M2 f but ARM need enable/disable cache3 z$ H0 A& z3 O4 M8 H& k: N
- U4 c8 z) f3 u* }/ ~. P5.功能 function& o3 Y3 ?8 D# F. h' O; z
- Float point: MIPS64 has.
8 Q- t' R( v, _7 k8 a2 g& f' l ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture$ V9 t0 S+ n+ G3 F* g0 D
- 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。
+ T+ v" z+ S* O! F% }% V; `2 J
5 T/ s' W `. `0 V2 n6.性能 performance$ M) @# q3 D3 u; J! K
- 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。
) Z' S6 B) `1 o) w 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。3 J! J4 C5 y5 l, a9 q
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。7 e$ \, o6 Y: N+ p
4 b% ]$ K6 N' }0 u1 q6 f* _7.應用
_# R! x% e# f( H) h: ?* r - 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。- y8 V2 z ?( Z" F- x) P4 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。( E0 X' k% G! i" ^# Z7 p* U
- 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
/ F; A$ Z( |1 C! c7 B! ~3 H% R - 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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8.未來發展+ X5 S; I' p5 Q1 p
- 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). D( k- L6 q% U: w( `' Z( }, c' 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。
9 P( D8 q. T+ \' Z" Z: F# B/ S k: S7 r0 k8 p
9.總結7 D* E; h7 O& o! x* P0 e5 F# i
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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