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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]
2 O5 w$ w" O# u ~ 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。: t( L) l( v( }1 l! f4 c
這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。
: J2 W5 y, j3 S& k/ N3 m2 ~' ~& V( H
[正文]* n8 N" Q" A# E
1.流水線結構 pipeline! O% t/ W& [- B5 V% w% [
- 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。: I) I- T6 t- N: m' u7 d! h
- ARM has barrel shifter
$ }* v6 b* |( n% p5 C$ i 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。
Z% B! h+ P: |# } 7 K6 C: s; N3 z( b
- MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
+ g7 n8 f$ C( r8 P! h 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. K" s# d; L- \
. y, F# o" | k/ L2.指令結構 instruction
% v# [& _8 |( J }* j( q F: e - MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture1 ], `7 b% K$ w4 r* U! h
ARM11 局部64位元
6 Y6 b* s# b& y6 u - 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,/ K. j, A: r) D. B: S
- ARM has 4-bit condition code in every instruction8 |% N2 A3 o5 h1 _% z
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。9 |; ^4 U" Q) L- {5 I
- ARM has pre- and post-increment addressing modes# O$ R5 D. p6 X2 F
auto-increment/decrement on load/store instructions$ }6 Y o0 w# z. y6 q
- 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
3 }$ ^ k% B1 M+ o, _# e
" ^1 t: b- F* ~: _3 y D3.寄存器 register
" U, E: v' U- |5 Z" X6 c2 G -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。
! O3 T! d# g K- G - 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。- P1 A% X8 I. Y8 y+ x3 L7 K
6 v5 P& u6 ?; u; q$ ?
- Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R
4 N( }% X' E' n7 ]5 R V' K 感覺不出banked register有什麼好處。! O( E) C- P( v r& b5 a
3 r# i" Q8 l9 b) E! X: c, g
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
; O: L1 } \+ y6 P) d1 C3 W MIPS use register $0 for Zero
& B9 g! c3 | ~$ K1 W" E1 {6 _8 i
& Q; [0 J3 g- p! g9 a4.位址空間 address space- W9 x7 m8 `2 ?+ O1 a
- 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。5 u$ b( Y& G- h( U0 b2 X
ARM沒有這種問題。
: A0 y: Z! y( Y# v MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。& S# P" Z$ X- w+ |$ c. Y) I2 _1 M
& i/ s) }1 O l9 \# Z7 b9 p! F( a
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.
% O! ]9 W# p |+ q" T3 R) `+ L MIPS have the address space for both cache and un-cache
4 ]8 L+ {; X7 O+ h. F( ?8 I: U- n; H but ARM need enable/disable cache: B( U1 V. I% g- r5 P3 F
/ D% R6 p( }0 p. C5 y6 r5.功能 function
" w9 I/ _* v! O( k6 o. n' H2 u0 e - Float point: MIPS64 has.# I( d7 U; @# m; Q& N
ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture+ j& D# H4 q' r- s; t
- 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。+ C9 @& H( o S9 ^' m: c
/ n8 A" r- E9 s' g6.性能 performance
! s i- g- Q$ c- S% 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。- ^8 r; c( B) K% T; u" z* K) F( k
同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。% R: q' y7 `4 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。2 t3 t: e+ e3 U$ g, D V/ h
. G% ~6 ]! S; f& ^: ^* k
7.應用8 i' R1 X- U7 F' k0 K# |
- 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。
0 M2 A# p# q4 s+ 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。. Z( w5 z. ?. f9 `9 t }: 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
" X2 \; K8 Y ]; K7 X, V - 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。9 F. \5 R6 }* v% q; F6 J9 T
5 h. I# K1 H3 E4 J$ c1 T9 f( m, n8.未來發展* K# o) V7 ^* P, F6 h% O0 H
- 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)2 b: K3 Q4 r: L0 X* u2 H
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。
( I4 W$ G0 q: p2 c" n6 B, C$ p; C% w2 @0 s( L _, b
9.總結
- {- g9 \, }" {/ S M6 |# F- F* x3 U 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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