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發表於 2008-9-29 08:45:10
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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]
/ x' M9 }6 Z9 C! G1 U V8 } 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。
2 e+ Q1 o# Y' ?2 ? 這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。2 R J) x8 m( f' l# A: a. O7 J3 d
4 r# h6 z+ m* v' A: J4 X9 ~
[正文]
3 n+ A U8 H) C' R" r1.流水線結構 pipeline- s9 [* z" P& Y+ l( z8 |4 B
- 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。0 h% l5 M( D( s. I
- ARM has barrel shifter
# i' H7 b# X1 h. j 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。0 c- `! |5 H6 d5 N+ h! n4 L2 V1 |
% m8 |7 Q/ M- `$ S* [( @0 E
- MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
6 X6 ~, y2 ]5 U1 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。
5 u' _1 e1 r. }
9 b- C! D- g8 @2.指令結構 instruction
# H" A- A8 m6 Q( v - MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture
; _ h) @. {7 r( w* ~ ARM11 局部64位元5 w0 C$ T4 f& c3 q
- 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,
) G0 [8 ~& W8 d. ^; P - ARM has 4-bit condition code in every instruction
% ]& ^/ a+ k: Q+ ] 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。
6 N1 ?/ `4 Z+ A, _( F& Z1 b. \ - ARM has pre- and post-increment addressing modes2 ^& U, }, m1 C" i4 j! R2 x
auto-increment/decrement on load/store instructions
8 ]$ g$ w+ |. _8 X5 L1 ]& b3 U0 _ - 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb$ @: h0 m: A$ t+ _: X! R
2 L, }" X2 e$ F) h! k8 n7 O
3.寄存器 register4 }# _' K$ g8 D& m8 y1 k! u
-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。
; {: i3 `6 j& E# b3 A8 C - 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 ~ M% q6 o+ m: `: h. b6 [5 H
# \8 j2 o9 x$ D8 p4 n - Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R
; H$ g; R0 z, S) n, N; H( ~ 感覺不出banked register有什麼好處。
, z! x7 u7 \& e* S1 w+ F( m2 t* j8 t; l, C; h2 w1 \+ t: w
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
$ z& j# p: q' _: w3 \% K/ m MIPS use register $0 for Zero
! B s* d9 k; }; R) R ^6 B
* e8 E& |# s6 f+ E4.位址空間 address space8 f3 R( @: Q3 F
- 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。4 Q" N4 N! E% T* G3 u* Y( V
ARM沒有這種問題。9 x5 h9 d8 q0 B6 i, G
MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
1 k5 }2 V" K F4 a# ]( m! n: W; `
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.* z, v; c4 g: z* d; H& {
MIPS have the address space for both cache and un-cache
6 N) m& Q1 ]) _% B; C8 S but ARM need enable/disable cache9 n E0 Q' _7 j, C* q6 e
) y* P, t2 T2 R7 n
5.功能 function( M; q% f4 k* d9 j. v
- Float point: MIPS64 has.5 b/ K6 M) J. g+ X& B1 z" l9 P
ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture
' Q2 _' x n# }7 G - 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。" L _6 ^- E/ m" q2 X' U
# I2 H: Z5 F& t0 L4 D6.性能 performance
$ |9 k% g; V7 b6 d0 N/ I- q! 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。
5 \% W; J3 T9 L Q6 I 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。
8 K" h, x9 m! y' P v e/ {* ~ 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。
' X- H, W+ J/ q, f; ^- H" T' O5 V) G+ _, A0 h1 H
7.應用
1 v. w7 T: E( F8 C3 i2 y6 b% a - 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。2 w! K% l" t) g3 p4 Y$ C3 i
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。
' O4 o, x* ]- |5 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! c( F' F6 ]0 r0 ^& P
- 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。
6 C2 B2 U: W7 `9 c
6 j0 U1 u- H$ f) A8.未來發展
) k/ @3 S, p5 n6 U& O" q4 r- T - 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)# c, y$ D }! z* S6 o; ~9 P
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 }6 Z$ v3 U5 ]3 T, [' z9 R
5 b/ P/ \. T: H' ]& z/ X9.總結, Y; u% @2 ^% `, z
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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