ARM 与 MIPS 比较

[前言］
这是一个几年以来我一直想做的“功课”，之所以称之为“功课”，而不能说是“文章”，是因为我觉得自己的知识还远远不够，不管是深度还是广度，也不管是全面性还是透彻性，我都不敢。但是我实在是很想把我的一些理解写出来，然后能和其他朋友一起探讨，纠正错误，补充完善，最终目的就是要加深对ARM和MIPS 这两种CPU架构的认识。
这里的目前最多只能算个草稿吧，请大家不断的补充。

[正文]
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个注册器（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 R
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。

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 在手机等便携式领域,MIPS 在住宅网关、线缆调制解调器、线缆机顶盒等
- 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multithreading 很类似Intel 的 HyperThreading技术。从现在的发展来看，多内核占上风。

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。