ARM 与 MIPS 比较

[前言］ 很多人现在都开始关注低功耗架构，众所周知，ARM和MIPS这是这个领域的竞争对手。同样是搞IP开发，对两者的架构有一个透彻的理解则显得越来越重要。

[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: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。

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。

另外补充一点,ARM这种硬核授权意味着别人无法自己设计硬件,如果使用了ARM的指令集,那么基本上就不能在开发硬件了,这点上MIPS有优势,比如计算所的龙芯就是这么来的.感觉未来发展是低功耗,手机毕竟不是服务器,搞多核没什么价值,显示方面加个Nvidia的芯片就够了,关键是处理器效能,这点只有硬件的进步才能有所提高,也是我们国产处理器的发展机会.所以搞MIPS的开发,应该更有助于国产芯片的发展.