ARM与MIPS平台优劣对比分析

1.流水线结构 pipeline

– MIPS 是最简单的体系结构之一，所以使大学喜欢选择 MIPS 体系结构来介绍计算体系结构课程。

– ARM has barrel shifter

shifter是两面性的，一方面它可以提高数学逻辑运算速度，另一方面它也增加了硬件的复杂性。所以和可以完成同样功能的adder/shift register相比，效率更高，但是也占用更多的芯片面积。

– MIPS have “branch delay slot” and “load delay slot”

MIPS使用编译器来解决上面的两个问题。因为MIPS最初的设计思想就是使用简单的RISC硬体，然后靠编译器及其他软体技术，来达成RISC的完整概念。

2.指令结构 instruction

– MIPS have 32bit and 64bit architecture,but ARM only have 32bit architecture

ARM11 局部64位

– MIPS是开放式的架构,用户可以在开发的内核中加入自己的指令，

– ARM has 4-bit condition code in every instruction

ARM 在这一点很像x86。MIPS在MIPS IV也加入”conditional move”指令，来提高pipeline的效率。

– ARM has pre- and post-increment addressing modes

auto-increment/decrement on load/store instructions

– 在节省代码空间方面，MIPS16 很类似ARM Thumb

3.寄存器 register

-由于MIPS内核中有32个寄存器(Register)，而ARM只有16个，这种结构设计上的先天优势，决定了在同等性能表现下，MIPS的芯片面积和功耗会更小。

– ARM 有一组特殊用途寄存器cp0-cp15,可以使用MCR,MRC等指令控制;相对应的，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:LR

感觉不出banked register有什么好处。

– MIPS has a hard-wired-to-zero register ,but ARM not

MIPS use register $0 for Zero

4.地址空间 address space

– MIPS 起始地址是0xbfc00000,会有4Mbyte的大小限制，但一般MIPS芯片都会采取一些方法解决这个问题。

ARM没有这种问题。

MIPS24K 起始地址改到了0xbf000000,现在有16Mbyte的空间了。

– 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工具一般两种都支持。使用起来感觉差不多。

6.性能 performance

– 具体性能比较，因为差异性太大，所以很难分出谁好谁坏。从个人经验来讲 MIPS4k和ARM9基本上是同一个级别的,但ARM9性能似乎要比MIPS4K好。

同样是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升，也应该比ARM9要好些。

因为没有用过ARM11和MIPS34K的芯片，没法比较，但感觉这两个似乎是一个级别的。

Cortex-A8和 MIPS 74K都是最新的设计，应该性能也差不多。

7.应用

– 在1000MHz以上的应用,很难找到采用ARM架构的产品。

MIPS架构用在200MHz或者是266MHz以下的应用比较少,而这恰恰是ARM的主攻市场。

– ARM 由于功耗小，普遍用在在手机/PDA等便携式消费电子领域; MIPS 在住宅网关、线缆调制解调器、线缆机顶盒等,由于MIPS 多核的发展，现在大型网关设备也多用它。

– ARM 采用硬核授权;MIPS 采用软核授权，用户可以自己配置，做自己的产品。

8.未来发展

– ARM的下一代走向多内核结构，而MIPS公司的下一代核心则转向硬件多线程功能(multithreading)

MIPS 的multi-threading 很类似Intel 的 HyperThreading技术。从现在的发展来看，多内核占上风。

2008.12.21: 其实今天看来，也不好妄自评论孰好孰坏，虽说, HT技术在intel上发展并不好(已经基本被dual core)代替，但是并不能推断说MT在MIPS上就发展不好，毕竟mips的应用场合多是嵌入式领域，而MT的功耗小芯片面积小的优势正好能发挥作用。

2008.12.29: MIPS也并不是只有multithreading, 其实现在很多的MIPS cpu的厂商都有multi-core的mips cpu在出，比如cavium, broadcom, infineon,国内的龙芯也有多核的产品。

2009.6.11: MIPS的多核发展显然比ARM要好。从 Cavium,RMI,公司的产品大量的应用便可见一斑。

9.总结

自己感觉ARM和MIPS在一开始的RISC的设计上有很多不同，但随着技术的发展，各自扬长避短，好的技术大家都会使用。比如ARM11和MIPS R1000就使用了很多一样的技术。感觉RISC做到了极至就都一样了。