1.流水線結(jié)構(gòu) pipeline

– MIPS 是最簡(jiǎn)單的體系結(jié)構(gòu)之一，所以使大學(xué)喜歡選擇 MIPS 體系結(jié)構(gòu)來(lái)介紹計(jì)算體系結(jié)構(gòu)課程。

– ARM has barrel shifter

shifter是兩面性的，一方面它可以提高數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算速度，另一方面它也增加了硬件的復(fù)雜性。所以和可以完成同樣功能的adder/shift register相比，效率更高，但是也占用更多的芯片面積。

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

MIPS使用編譯器來(lái)解決上面的兩個(gè)問(wèn)題。因?yàn)镸IPS最初的設(shè)計(jì)思想就是使用簡(jiǎn)單的RISC硬體，然后靠編譯器及其他軟體技術(shù)，來(lái)達(dá)成RISC的完整概念。

2.指令結(jié)構(gòu) instruction

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

ARM11 局部64位

– MIPS是開放式的架構(gòu),用戶可以在開發(fā)的內(nèi)核中加入自己的指令，

– ARM has 4-bit condition code in every instruction

ARM 在這一點(diǎn)很像x86。MIPS在MIPS IV也加入”conditional move”指令，來(lái)提高pipeline的效率。

– ARM has pre- and post-increment addressing modes

auto-increment/decrement on load/store instructions

– 在節(jié)省代碼空間方面，MIPS16 很類似ARM Thumb

3.寄存器 register

-由于MIPS內(nèi)核中有32個(gè)寄存器(Register)，而ARM只有16個(gè)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的先天優(yōu)勢(shì)，決定了在同等性能表現(xiàn)下，MIPS的芯片面積和功耗會(huì)更小。

– 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(duì)應(yīng)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

感覺(jué)不出banked register有什么好處。

– 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(huì)有4Mbyte的大小限制，但一般MIPS芯片都會(huì)采取一些方法解決這個(gè)問(wèn)題。

ARM沒(méi)有這種問(wèn)題。

MIPS24K 起始地址改到了0xbf000000,現(xiàn)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工具一般兩種都支持。使用起來(lái)感覺(jué)差不多。

6.性能 performance

– 具體性能比較，因?yàn)椴町愋蕴?，所以很難分出誰(shuí)好誰(shuí)壞。從個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)講 MIPS4k和ARM9基本上是同一個(gè)級(jí)別的,但ARM9性能似乎要比MIPS4K好。

同樣是32bit的MIPS24K性能上比MIPS4K有很大提升，也應(yīng)該比ARM9要好些。

因?yàn)闆](méi)有用過(guò)ARM11和MIPS34K的芯片，沒(méi)法比較，但感覺(jué)這兩個(gè)似乎是一個(gè)級(jí)別的。

Cortex-A8和 MIPS 74K都是最新的設(shè)計(jì)，應(yīng)該性能也差不多。

7.應(yīng)用

– 在1000MHz以上的應(yīng)用,很難找到采用ARM架構(gòu)的產(chǎn)品。

MIPS架構(gòu)用在200MHz或者是266MHz以下的應(yīng)用比較少,而這恰恰是ARM的主攻市場(chǎng)。

– ARM 由于功耗小，普遍用在在手機(jī)/PDA等便攜式消費(fèi)電子領(lǐng)域; MIPS 在住宅網(wǎng)關(guān)、線纜調(diào)制解調(diào)器、線纜機(jī)頂盒等,由于MIPS 多核的發(fā)展，現(xiàn)在大型網(wǎng)關(guān)設(shè)備也多用它。

– ARM 采用硬核授權(quán);MIPS 采用軟核授權(quán)，用戶可以自己配置，做自己的產(chǎn)品。

8.未來(lái)發(fā)展

– ARM的下一代走向多內(nèi)核結(jié)構(gòu)，而MIPS公司的下一代核心則轉(zhuǎn)向硬件多線程功能(multithreading)

MIPS 的multi-threading 很類似Intel 的 HyperThreading技術(shù)。從現(xiàn)在的發(fā)展來(lái)看，多內(nèi)核占上風(fēng)。

2008.12.21: 其實(shí)今天看來(lái)，也不好妄自評(píng)論孰好孰壞，雖說(shuō), HT技術(shù)在intel上發(fā)展并不好(已經(jīng)基本被dual core)代替，但是并不能推斷說(shuō)MT在MIPS上就發(fā)展不好，畢竟mips的應(yīng)用場(chǎng)合多是嵌入式領(lǐng)域，而MT的功耗小芯片面積小的優(yōu)勢(shì)正好能發(fā)揮作用。

2008.12.29: MIPS也并不是只有multithreading, 其實(shí)現(xiàn)在很多的MIPS cpu的廠商都有multi-core的mips cpu在出，比如cavium, broadcom, infineon,國(guó)內(nèi)的龍芯也有多核的產(chǎn)品。

2009.6.11: MIPS的多核發(fā)展顯然比ARM要好。從 Cavium,RMI,公司的產(chǎn)品大量的應(yīng)用便可見一斑。

9.總結(jié)

自己感覺(jué)ARM和MIPS在一開始的RISC的設(shè)計(jì)上有很多不同，但隨著技術(shù)的發(fā)展，各自揚(yáng)長(zhǎng)避短，好的技術(shù)大家都會(huì)使用。比如ARM11和MIPS R1000就使用了很多一樣的技術(shù)。感覺(jué)RISC做到了極至就都一樣了。