MIPS vs ARM

正文]
# r6 d# Q# T& E( {2 w4 s9 D) }1.流水線結構 pipeline
. }# H0 R- f5 S0 C0 K　　- 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 d7 o( s2 w0 ]" F: c" n" i
　　- ARM has barrel shifter
4 f) |' x( c& \) o( i$ w　　　　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。
  j4 Q1 r: O- y. A　　　　' L# ^  @& g+ e: i/ M
　　- MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"7 V4 T. j' U' _
　　　　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。
6 k$ f( N. \/ U. y  X; w
+ f: W+ O7 g1 o8 r+ {2 D2.指令結構 instruction
+ y6 d; ?7 |: N" A8 v: n　　- MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture2 v$ r+ P2 Q7 h, k% K& S
　　　 ARM11 局部64位元
4 Q8 _) I% a' I7 n/ D* V% w　　- 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，
6 r" ?3 A3 o+ j0 q; ^2 _　　- ARM has 4-bit condition code in every instruction
4 o5 W1 j* i. C+ ^) D1 ?　　　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。+ C  t" e! D' T( o4 K2 i3 q  r
　　- ARM has pre- and post-increment addressing modes, p/ j& K: f  A
　　　　auto-increment/decrement on load/store instructions
( R: H. e+ c3 U' B" H7 S1 H* B: k- E　　- 在節省代碼空間方面，MIPS16 很類似ARM Thumb
( i1 H/ ?! Z: X0 d% K' S+ X
2 b' E# m: D1 l" f1 A  `8 o3.寄存器 register% |/ v: X* q' W- l6 b" r: Z# L0 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。
, c* m7 R2 }. P* C+ K. `: U　　- 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。7 ~% [: H: z/ L! |1 G

0 x, q! w- T( c% X! D( p+ M; s　　- Register banking in ARM.　r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14R! X/ d+ F- P' V
　　　 感覺不出banked register有什麼好處。
  c& s: I) v$ `2 h# e) @& {8 f0 m* S' X. O) }) r8 @1 j: w
　　- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
+ ^9 M% u/ g1 E' r$ u　　　 MIPS use register $0 for Zero
, b0 t6 R' [/ S+ `$ H1 ~. }$ a8 ]) L
4.位址空間 address space$ m9 Y% w9 o- V  Z3 I* ]6 [
　　- 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 w0 o' v0 v2 i1 d
　　　ARM沒有這種問題。
- x) a( w; Y  C$ e4 e( g　　　MIPS24K 起始位址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
, ^2 Y1 q9 e) }6 h( E: x' v3 [8 w% U* b7 R
　　- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.- e% n$ L3 U2 c
　　　　MIPS have the address space for both cache and un-cache
4 s# i, S3 `. Y7 w　　　　but ARM need enable/disable cache4 B# w% T- d! u* i$ k* s: f. t

9 O0 v# J. h1 n5.功能 function
9 _( G! e6 K+ w% s$ o% v; W　　- Float point: MIPS64 has.
$ d4 t' \4 p+ r5 L8 u　　　　ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture
' d1 r0 y% C% \6 o' P- X　　- 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。
- E) I3 e- U3 G! W8 k- D" m+ }' T5 G0 g6 K# D* k% B5 T
6.性能 performance
2 S- l* F& @! j6 H6 Y　　- 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。, ^! s! ~0 @; |/ M3 |  h
　　　同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升，也應該比ARM9要好些。
- Z1 b5 x% A: S& @　　　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。+ B0 S  r& i  ~' \0 N$ B. b- i$ a8 x

% i0 Y' W; @3 @4 \7.應用/ z9 X- B/ _5 c" E0 ^
　　- 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。1 h' T' B) ?- C! T8 R9 c
　　　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。/ j& ~9 Q7 F$ k# x" ^( g# l
　　- 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
1 [: u& p- w4 K; B) O0 V# i　　- 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 l. B) S' _7 K
6 ~" G3 h. f( v. ~8.未來發展
/ b, C# ]2 f4 e& 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)
: |2 }4 J6 h- H# V  i　　　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。
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- B3 a/ k! d3 j' @9.總結& h6 y* A. |4 S- ]
　　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。