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MIPS vs ARM的比較(從網路整理的資料)
[前言]
7 P e1 \9 y; g5 N+ Y9 K 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。
, w1 x- e+ ~3 X4 m ?$ g 這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。
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[正文]8 Q) X2 x% F/ x, h, m
1.流水線結構 pipeline
- A" `2 X+ j. C! e ^# {$ @' c - 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。1 [9 G h' T- @- d. z8 m
- ARM has barrel shifter: U# ?6 F( m& @
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) [9 u! j7 @' H0 j! B/ \
1 D# I; @; m- V, D5 {" V# j+ H - MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
. h' y" ^3 ~. e8 b; y* \* ~ 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。
' k' b' E/ l; e" o5 p: ~ } C2 s
. m* K! a* B5 e3 ~% T$ g* r+ u2.指令結構 instruction
2 q" H2 W5 C/ {) d! k, G& P - MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture' v' J3 b1 A! }" B$ m2 ?
ARM11 局部64位元: S+ k; |: d, X6 p' Y3 V' `: j
- 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,
% s: P! i9 L' f3 F2 c% ]; ` - ARM has 4-bit condition code in every instruction) i4 \, P& \5 d. k6 g @
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。
. p% a+ X1 D& X; ? - ARM has pre- and post-increment addressing modes
. z) C% d7 n! H5 m' n. }# M auto-increment/decrement on load/store instructions/ a# G$ L) B% B5 ?
- 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
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3.寄存器 register" m2 G" d2 D# m% @1 J2 N2 J
-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 [" l1 |3 J( n9 e7 H' }! {. @, u5 p - 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。
% j; c$ Y& P" K: a8 Q0 i6 D! I* K) O9 V& [# |
- Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R2 J Q N8 y' o( h+ t' M8 A
感覺不出banked register有什麼好處。
8 |( O4 H" P; T' O1 u3 \0 d' `# z. c: I' _9 H
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
% G% w1 \# e, C0 p% w3 T6 w+ L3 G MIPS use register $0 for Zero/ A7 }" B4 N5 H! d# C
: t+ o E3 A4 ^/ H! O
4.位址空間 address space! A- Z' Y' g' s% E. V& b. L
- MIPS 起始位址是0xbfc00000,會有4Mbyte的大小限制,但一般MIPS晶片都會採取一些方法解決這個問題。7 M' X" h# E2 ]# W
ARM沒有這種問題。
) e6 @4 |8 i1 ^. t1 W3 C& r MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
3 i" G% @& o8 @. S6 g \: i+ d4 ^( A
5 X4 g8 X: r* R9 u0 k - MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.
- i) y: Z! W. B8 c$ {2 | MIPS have the address space for both cache and un-cache
8 ~) Q' M u8 x4 g but ARM need enable/disable cache: r3 f( I# T* [7 Q+ P6 g! f8 F
* Z/ R: x2 _9 P1 s, E
5.功能 function0 n% I: o5 L# X7 Z" [) X" W y
- Float point: MIPS64 has.
3 t( f& ~2 R( U3 Y4 z9 e% d ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture
5 ]: S9 u2 b- T0 U5 q" b5 {; d( N - 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。9 H% x5 G9 `: `7 c
# \* S& n2 e' a5 q" A+ q" I6.性能 performance
& H8 N" P, h4 ^: 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。
, f" F8 Z$ E" L( ]" N 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。
+ P5 ?; p# |3 Q9 |; f: P 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。
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4 Q9 f; K2 h" X! v2 ~7.應用
2 z. O* h" q/ T7 s - 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。0 `% r. S! l9 s
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。. y, L/ @: P3 c/ b$ A
- 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
' b6 @3 N: p2 D) e) |2 `6 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。0 w( p7 ?. G- R- V; y7 J Z8 b
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8.未來發展8 Y; A/ U5 m7 V$ {* S
- 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)
! L' n3 E; P: Q 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。( W9 H, b6 `6 y# q" ~
1 L* x% U, y5 ]& t( w5 P! v9.總結
) X+ M/ M N, T& G7 q 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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