ARM, MIPS, Power PC 的比较以及常见嵌入式操作系统，微处理器 第一：ARM, MIPS, Power PC CPU 概述 “ARM 面向的低端消费类市场，拼的是功耗；PowerPC 面向的是中高端市场，比的是性能， 好像还没看到谁的手机是 PowerPC 的，也没有看到谁家企业级以上的交换机是用 ARM 做 的。如果说 ARM 跟 MIPS 有得比拼倒还现实些。” “ARM 跟 MIPS 有相同的定位，MIPS 也有很多用于消费电子的处理器。” “MIPS 的主要立足点是性能，而 ARM 好象更多是偏向于低功耗。” “很多 SOC 的核都是 MIPS 的，比如有无线 AP 的 SOC 就是用 MIPS 的。” “ARM 和 PowerPC 在功能和层次上有较大差别，面向的领域不同，但是 Power 作为一种 体系结构也开始向嵌入式领域扩散了，IBM，Freescale 等公司为首成立的 PowerPC 联盟就 开始做这方面的工作，但是我看 PowerPC 的结构在尤其在功耗方面的束缚可能导致其在嵌 入式领域没有如 ARM 那样大的伸缩性。MIPS 则在很多方面和 ARM 正面竞争，在性能方 面互有优劣。单纯从处理器体系结构的角度来讲，他们只有设计理念的差别，没有好坏的区 别。” “PowerPC 在是嵌入式领域的应用也是在中高端的吧，不在消费领域，比如企业级以上的交 换机，大机架上铲平，对功耗应该是考虑次要的，这类产品都是由单独的 AC/DC 的电源， 而且机箱中一般都有风扇。所以功耗应该不是问题。而 MIPS 的嵌入产品，既有面向高端的, 比如 Cavium 的 MIPS 多核处理器，携带 2-4 个 1Giga 的以太控制器，也有消费类的,如基于 MIPS4K 核的 SOC。我知道的 ARM 都是面向消费电子的，不知道是否也有高端的。” ARM 在消费品领域的优势非常明显，如此流行的原因我认为有三个方面： 价格便宜 配套 IP 完备 集成使用方便 第二：ARM, MIPS, Power PC 的比较 至于性能和低功耗方面，ARM 要弱于 PowerPC。Power 系列的芯片主要用于交换机、网络 处理器、及 sony 的游戏机等应用上，这类的应用场 合对处理器的性能要求非常强烈，ARM 难以胜任 ARM 和 MIPS 在消费领域存在着竞争，MIPS 阵营的产品在功耗和面积上具有优 势，但 MIPS 提供的开发 工具不如 ARM 便捷。 ARM MIPS PowerPC 比较 我 的一位朋友长期从事嵌入式开发工具和调试 工具的开发，对 ARM、MIPS、PowerPC 等 32 位以上 RISC CPU 内核或平台颇有研究。他曾经对我说，ARM 芯片平台之所以在中国的 32 位嵌入式领域这么受欢迎，最主要就是它授权模式开展得比较早，此外获得 ARM 授权 的芯片厂商基本统一采用 JTAG 接口进行仿真调试，开放性和通用性好，开发板和仿真器的 开发简便，因而第三方支持广泛，对最终用户来说也易于使用。 我很赞同他的观点，尽管如今嵌入式内核的提供商都纷纷推出更低功耗、更低成本、更高性 能的版本，这家宣称超标量架构强大，那家标榜多线程技术更佳，但很多 内核平台的开放 性并不太好，例如 MIPS 只支持增强型 JTAG(EJTAG)仿真接口，但被授权的芯片厂商常常 会修改一部分 EJTAG 协议，并且只对少数 指定的第三方公开修改的部分，因而造成目前 

MIPS 开发工具支持不够广泛的局面；IBM 的 Power 架构采用了绝缘硅(SOI)工艺技术，与 ARM 及 MIPS 等通用性架构相比，一般公司难以采用；另外，新锐 Tencilica 的可配置内核 也遭到非议，即它们被用作主 CPU 内核的时候，由于用户形成的指 令集和软件库太多，不 同指令集的兼容性问题难以解决，势必造成第三方工具支持不好、调试起来很复杂的情况。 而要想得到用户特别是中国工程师的认可，形成完整的设计链至关重要，因为这样才能达到 内核开发平台性能和价格的最佳平衡，符合用户的需求(有业内人士称， 普遍来说，嵌入式 开发工具若超过万元人民币在中国就很难卖得动)；另外，在消费电子产品迅速窜红的今天， 帮助开发者缩短设计周期和上市时间无疑是在这一领 域寻找更多商机的内核供应商们的竞 争利器。实现这两点，开放性以及开发工具的广泛性和易用性就是成功的关键。 如今，ARM 公司除了自身推出的硬件开发工具(Multi-ICE/RealView ICE)和软件开发环境 (ADS1.2/RDS、ARMCC)，在全球和中国已凝聚了众多第三方或代理商争相推出性价比出色 但用法统一的评估板和仿真器， 而支持 ARM 内核的集成开发环境(IDE)、编译器、RTOS、 软件仿真器、启动/驱动代码产品也是层出不穷，可以说一条完整的设计链已经形成，进入 一种 良性循环。 就 RTOS 支持方面举例，Windows CE 可支持多种嵌入式 CPU，但基于 Windows CE 的 Pocket PC 则只支持 ARM 一种。据称，微软在对 SH3、MIPS、ARM 等嵌入式处理器做了评估后 认为，ARM 是一种性价比较好的选择。微软的考虑是有道理的， 由于 ARM 在手持设备芯 片平台中占有绝对的份额(用户可以在多家芯片厂商中进行选择)，只支持 ARM 可以有效地 缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研 发费用。 一向以性能著称的 Power 和 MIPS 阵营似乎看到了自己的不足，已开始做出一系列努力。IBM 推动成立了 Power 架构促进组织 (Power.org)，成员包括索尼、美国 Novell、Linux 供应商红 帽子、EDA 供应商新思科技，以及新加坡特许半导体等 15 家从开发到生产的 各环节企业。 Power.org 欲以一种开发姿态建立起以 Power 架构为中心的技术合作系统，“联盟成员共同决 定未来的技术发展方向和路线”。 而最近我与 MIPS 研发总负责人、工程副总裁 W. Patrick Hays 博士进行了一番交流，也得知 MIPS 正致力于改变工具支持不足的“历史遗留问题”，在中国就正在联合本地第三方公司(如 上海双实科技)开发低价的仿真器和调试工具，并开办一系列培训课程。 第三：常见知名嵌入式微处理器 ARM（英国 ARM 公司） MIPS（美国 MIPS 公司） Power PC（美国 IBM 公司） SPARC 和 UltraSPARC：（美国 Sun 公司和 TI 公司合作的产品） Hitachi SuperH: SEGA Dreamcast（日本日立公司产品） FPGA 领域的软核有 Atera 公司的 NIOS ii (NIOS IDE)和 Xilinx 公司的 MicroBlaze（EDK） 第四：常见的嵌入式操作系统 OS uC/OS II （公开源代码、结构小巧、具有可剥夺实时内核的实时操作系统，商业应用 需要付费） RT-thread（由国内 RT-Thread 工作室开发的开源实时操作系统） FreeRTOS（FreeRTOS 操作系统是完全免费的操作系统） VxWorks（VxWorks 是美国 Wind River System 公司（ 以下简称风河 公司 ，即 WRS 公司）推出的一个实时操作系统） RTEMS（个开源的无版税实时嵌入操作系统 RTOS。 它最早用于美国国防系统，早期 的名称为实时导弹系统） 

pSOS（pSOS 是美国系统集成公司(Integrated Systems, Inc. 简称 ISI 公司)根据几十年从 事嵌入式实时系统理论研究与实践活动而设计开发的） Nucleus（NucleusPLUS 是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核， 其 95％的代码是用 ANSIC 写成的，因此非常便于移植并能够支持大多数类型 的处理器） PalmOS （ Palm OS 操作系统是由 Palm 公司自行开发的，并授权给 Handspring、索 尼和高通等设备厂家，这种操作系统更倾向于 PDA 的操作系统） 微软的产品： Windows CE Windows XP Embedded Windows Vista Embedded Linux 产品 uCLinux Arm-Linux 嵌入式 Linux ECOS QNX Lynx Symbian Android Meamo Meego