MIPS與ARM RISC的簡單對比
阿新 • • 發佈：2019-01-29
1.流水線結構 pipeline
- 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。
- ARM has barrel shifter
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 佔用更多的芯片面積。
- MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
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。
2.指令結構 instruction
- MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture
ARM11 區域性64位
- MIPS是開放式的架構,使用者可以在開發的核心中加入自己的指令，
- ARM has 4-bit condition code in every instruction
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。
- ARM has pre- and post-increment addressing modes
auto-increment/decrement on load/store instructions
- 在節省程式碼空間方面，MIPS16 很類似ARM Thumb
3.暫存器 register
- 由於MIPS核心中有32個註冊器（Register），而ARM只有16個，這種結構設計上的先天優勢，決定了在同等效能表現下，MIPS的芯片面積和功耗會更小。
- ARM 有一組特殊用途暫存器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。
- Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14 R
感覺不出banked register有什麼好處。
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
MIPS use register $0 for Zero
4.地址空間 address space
- MIPS 起始地址是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。
ARM沒有這種問題。
MIPS24K 起始地址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.
MIPS have the address space for both cache and un-cache
but ARM need enable/disable cache
5.功能 function
- Float point: MIPS64 has.
ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture
- 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。
6.效能 performance
- 具體效能比較，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效能似乎要比MIPS4K好。
同樣是32bit的MIPS24K效能上比MIPS4K有很大提升，也應該比ARM9要好些。
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。
7.應用
- 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。
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。
- ARM 在手機等行動式領域,MIPS 在住宅閘道器、線纜調變解調器、線纜機頂盒等
- 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。
8.未來發展
- ARM的下一代走向多核心結構，而MIPS公司的下一代核心則轉向硬體多執行緒功能(multithreading)
MIPS 的multithreading 很類似Intel 的 HyperThreading技術。從現在的發展來看，多核心佔上風。
- 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。
- ARM has barrel shifter
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 佔用更多的芯片面積。
- MIPS have "branch delay slot" and "load delay slot"
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。
2.指令結構 instruction
- MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture
ARM11 區域性64位
- MIPS是開放式的架構,使用者可以在開發的核心中加入自己的指令，
- ARM has 4-bit condition code in every instruction
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。
- ARM has pre- and post-increment addressing modes
auto-increment/decrement on load/store instructions
- 在節省程式碼空間方面，MIPS16 很類似ARM Thumb
3.暫存器 register
- 由於MIPS核心中有32個註冊器（Register），而ARM只有16個，這種結構設計上的先天優勢，決定了在同等效能表現下，MIPS的芯片面積和功耗會更小。
- ARM 有一組特殊用途暫存器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。
- Register banking in ARM. r8-r12 FIQ mode;r13:SP r14 R
感覺不出banked register有什麼好處。
- MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not
MIPS use register $0 for Zero
4.地址空間 address space
- MIPS 起始地址是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。
ARM沒有這種問題。
MIPS24K 起始地址改到了0xbf000000,現在有16Mbyte的空間了。
- MIPS don't have to turn paging on to enable the cache.
MIPS have the address space for both cache and un-cache
but ARM need enable/disable cache
5.功能 function
- Float point: MIPS64 has.
ARM's support for FP is limited, and usually not included, and it is a 32 bit architecture
- 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。
6.效能 performance
- 具體效能比較，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效能似乎要比MIPS4K好。
同樣是32bit的MIPS24K效能上比MIPS4K有很大提升，也應該比ARM9要好些。
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。
7.應用
- 在1000MHz以上的應用,很難找到採用ARM架構的產品。
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。
- ARM 在手機等行動式領域,MIPS 在住宅閘道器、線纜調變解調器、線纜機頂盒等
- 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。
8.未來發展
- ARM的下一代走向多核心結構，而MIPS公司的下一代核心則轉向硬體多執行緒功能(multithreading)
MIPS 的multithreading 很類似Intel 的 HyperThreading技術。從現在的發展來看，多核心佔上風。