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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]7 ~ u/ o+ d" i9 n) J" l1 ?, q
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。. T6 U( ]( i9 Z2 x! J+ `# l
這裡的目前最多只能算個草稿吧,待以後不斷的補充。# u# C4 {$ r9 x) p
- N9 Q# y7 x, Z, ~
[正文]! k) n) T4 L3 n" g
1.流水線結構 pipeline
& U7 X5 S' U3 n# A X- ~ - 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。
5 ~; h4 n! e4 Z5 t - ARM has barrel shifter
1 m. Y% h7 i0 {$ H2 n" o 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。$ t: f7 I0 U/ u
. l" O* B- Q9 H8 m3 j
- MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
/ @& Y6 v9 `- ~ 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。
+ p$ d5 t& ?% t; i6 W2 }( q. a: i: R8 X4 _! T
2.指令結構 instruction
. F0 g8 |( S; A* X2 `3 | - MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture6 i: a( o: l2 l: g
ARM11 局部64位元
$ _6 b6 Y+ _4 z; m* Y; D2 s" n - 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,
$ J2 T9 E1 ~9 ]+ R+ R - ARM has 4-bit condition code in every instruction$ W, S4 y( t* w3 f8 w& |
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。
2 V% D O* y# W5 K8 ? - ARM has pre- and post-increment addressing modes
k1 y2 V2 v8 e, q% |" p auto-increment/decrement on load/store instructions U' H2 R, ^# E9 f3 U+ _* T
- 在節省代碼空間方面,MIPS16 很類似ARM Thumb
7 ~# F* ?% M, w) b& Y
9 ]% Q$ ` A' q: b. M3.寄存器 register: x' X$ k. V" H% h5 k$ O$ F
-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。 D" W+ [/ }2 o' N9 r: |
- 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。% F( S* a& X; L" f _6 t
1 v6 T# D8 Z% L
- Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R
: ]/ a( P1 s- A5 w- U 感覺不出banked register有什麼好處。& O5 |8 v; E* V" S% d% F- ?2 p
0 W# W" P5 J) u0 `) u$ t
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
( I' m2 v3 K# E1 ~( F& T MIPS use register $0 for Zero
' c9 K4 S% L% m5 @, `
# \3 t5 |/ X' G% c& b4.位址空間 address space+ ?- a% f% n+ S2 _5 L) G6 T
- MIPS 起始位址是0xbfc00000,會有4Mbyte的大小限制,但一般MIPS晶片都會採取一些方法解決這個問題。8 Q5 O$ n+ }! o( k7 _1 j6 y7 G$ D
ARM沒有這種問題。. j, G r5 N: M5 m
MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
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2 P8 c" o' p0 o" } - MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.
V5 S- T" T9 z# ~+ a2 H- j+ m MIPS have the address space for both cache and un-cache
* Y& _* J5 t5 Y) o3 f but ARM need enable/disable cache
* l/ D8 S8 w7 d- {
. A7 ]/ B# K; \0 e& N: x5.功能 function% W. V+ o+ r8 b: ]/ g
- Float point: MIPS64 has.
% @) ~7 G& h2 c0 ?+ e1 G+ Z$ z ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture
* H/ Y' F) O, d7 v' [1 [' a - 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。/ ~$ X Z$ z! K! [3 Q
1 d" y' P2 `7 m( \
6.性能 performance! R/ ^$ F- m* 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。
! L) {, n6 j6 z1 X 同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升,也應該比ARM9要好些。5 ^3 n# {/ |! w0 O" j& 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。' m$ _, z* m! E, E" z: ^% {
/ N7 S8 o& d% \ q+ ]+ C/ k( O
7.應用
3 D6 I3 p& u7 l" z* W$ f - 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。! ]5 |: O2 O+ B+ A0 W/ m N
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。7 [# B W. b5 @% Y
- 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3 z0 B1 b7 y8 s) x1 K" } f- D
- 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6 q9 u* a" E: w( D" f: J: k/ Y+ i
- 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 r* F: ~9 k& u y; Y
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。& r `" B2 E- M
4 {6 ]8 Q: r9 e9.總結
4 d. Y' R0 z6 C( k+ W 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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