Sunday, September 24, 2017

CISC、RISC、ARM、MIPS的区别和联系

当今处理器一共有三个最强大的架构,其中之一是以intel和AMD为代表的x86架构(CISC),另外一个是手机、平板处理器所使用的ARM架构(RISC),最后一个便是我国龙芯处理器所选择的MIPS架构(RISC)。

CISC是复杂指令集CPU,内部为将较复杂的指令译码,也就是指令较长,分成几个微指令去执行,正是如此开发程序比较容易(指令多的缘故),但是由于指令复杂,执行工作效率较差,处理数据速度较慢。例如intel和AMD的x86架构的CPU。

RISC是精简指令集CPU,指令位数较短,内部还有快速处理指令的电路,使得指令的译码与数据的处理较快,所以执行效率比CISC高,不过,必须经过编译程序的处理,才能发挥它的效率。例如ARM和MIPS架构的CPU。

ARM是一个精简指令集(RISC)中央处理器(processor)架构。ARM是Acorn电脑公司(Acorn Computers Ltd)于1983年开始的开发计划。Acorn于1990年将设计团队另组成一间名为安谋国际科技(ARM Holdings plc)的新公司。ARM公司自身并不生产处理器,而是将自身的设计licensing卖给需要处理器的公司,而后交给他们生产或者是找人代工。不允许购买者进行任何对ARM架构有更改的设计。

MIPS是高效精简指令集计算机(RISC)体系结构中最优雅的一种,最早诞生于斯坦福大学的一项科研项目(这也是MIPS公司学院派思想的由来),该项目的目的是设计一种高性能简化指令处理器。最终的产物便是MIPS处理器,也便是第一代RISC系统芯片。

与当前商业化最成功的ARM架构相比,MIPS的优势主要有以下几点:

1、MIPS支持64bit指令和操作(ARM目前也支持64bit);
2、MIPS有专门的除法器,可以执行除法指令;
3、MIPS的内核寄存器比ARM多一倍,所以同样的性能下MIPS的功耗会比ARM更低,同样功耗下性能比ARM更高;
4、MIPS指令比ARM稍微多一点,稍微灵活一点;
5、有观点认为MIPS的bank寄存器性能也要好于ARM,不过没见过能反映出来的测试。

以上为MIPS对比ARM架构的优势,接下来我们再看一看MIPS架构的不足之处,

与ARM架构相比,MIPS架构也存在着以下几点不足:

1、MIPS的内存地址起始有问题,这导致了MIPS在内存和cache的支持方面都有限制,现在的MIPS处理器单内核面对高容量内存时有问题;
2、MIPS今后的发展方向是并行线程,类似INTEL的超线程,而ARM未来的发展方向是物理多核,目前看来物理多核占优。由此来看,我国的龙芯向多核发展还是颇具远见的;
3、MIPS虽然结构更加简单,但是到现在还是顺序单发射,ARM已经进化到了乱序双发射,甚至NV的丹佛已经是乱序三发射了。

MIPS虽然存在着一些问题,但MIPS拥有一个绝对最大的优势,那就是最开放化的架构授权。他允许授权商自行更改设计,只要你的眼光够前卫,不管多少核的处理器都可以自行设计。倘若是换做ARM的话,那么你就只能等待他为你提出解决方案了。

本文部分信息来自:新浪网

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