MIPS 一直以来,与ARM 、RISC-v 并称为三大精简指令集。只是MIPS 不似它的伙伴们那样,有着骄人的光环而已。
ARM 坐拥苹果、高通、华为、英伟达这样的超级科技巨头用户,有苹果A、麒麟、骁龙这样消费类电子市场的明星产品,尤其是随着苹果的M1和华为鲲鹏的出世,ARM已经不满足移动领域CPU的霸主IP地位,开始在桌面级和数据中心级领地崭露头角。
RISC-v 在地缘科技盛行的时代,为了追求真正的开源开放,毅然搬离那个科技逆全球化思潮的中心国家。RISC-V基金会迁至一直奉行中立的瑞士,开始迅速发展壮大。相比即将被科技壁垒营造者收购的ARM而言,开源的RISC-V无疑能够得到更多的业界青睐,RISC-v生态正在悄悄兴起。
那么 MIPS 的发展怎样了? MIPS 几度易手,目前的拥有者Wavecomputing 去年申请破产保护,最近又传出起死回生的Wavecomputing 研发方向转向RISC-v的消息。
MIPS 真就那么不堪吗?
MIPS 如何辗转反侧,幸运地成为我国龙芯所属的自主可控IP,龙芯又赋予MIPS 怎样的新生命力?
本文将就以上问题为大家展开。
MIPS 优美的架构,堪称指令集教科书一般的典范,MIPS架构最早由斯坦福大学计算科学实验室开发,是一种简洁、优化方便、具有高度扩展性的RISC架构,也是业界最高效的RISC架构,能够提供最高的每平方毫米性能和当今SoC设计中最低的功耗。
MIPS依然是教科书一般的顶级设计之作,从处理器的设计和能耗比来说,如果要说最经典的RISC处理器,那么非MIPS莫属,就连它的竞争对手,也不得不承认它的优雅,它被作为处理器教科书的典范,很多其他的处理器,都能看到它的身影。ARM的很多专利技术,来自MIPS。
MIPS架构极度简化流水线的设计,在寄存器的设计与使用上,则是采用添加大量寄存器的方式,并通过编译器的优化来使用这些寄存器,使其发挥最佳效能。
作为最初RISC 架构的最佳改造者,MIPS 架构广泛应用在游戏机、网络通信产品以及各种嵌入式设备中,过去也曾当作高效能计算架构使用到超算平台上。著名的索尼PS2游戏机所用的“Emotion Engine”就是采用MIPS指令集。
MIPS的失势,并非缺少竞争性。
MIPS经典富含底蕴。为什么如此优秀的指令集日渐式微呢?
主因就是其历代所有者经营不善,没有抓住移动时代兴起的大好时机,在架构升级上步履缓慢,且未能配合主流作业系统与设备生态优化潮流,最终被市场遗忘,以至于荒废了这么优秀的指令集IP。
MIPS先曾被英国 Imagination 公司收购,但Imagination 未能扭转 MIPS 的命运,最终又转卖给 Tallwood MIPS Inc(硅谷创投公司 Tallwood间接持有的公司),最后, Wave Computing 正式收购了命运多舛的 MIPS。流落易手过程中,MIPS不少关键专利已被 Arm 蚕食鲸吞。
但MIPS 本身仍保有超过 350 项专利,这些专利可以确保在 CPU IP 授权市场,MIPS的产品仍然可以不会被对手恶意攻击。
2020年4月,MIPS 的母公司Wave Computing接近倒闭,申请破产保护。
这使得 MIPS 原计划重振旗鼓的开放进程被搁置。Wave将不再提供包括MIPS开放组件的免费下载,包括MIPS架构、核心、工具、IDE、模拟器、FPGA包和/或任何与之相关的软件代码或计算机硬件,Wave中国公司也随之关闭。
但幸运的是,MIPS 的火种不会熄灭,它历尽千辛,来了它本该属于的地方:中国。
35多年前,由斯坦福大学教授约翰-亨尼西(JohnHennessy)(曾任谷歌母公司Alphabet公司董事长)共同研究创立的MIPS 指令集架构方法,在当时,MIPS 已经具备很多优秀的前瞻性设计理念。
在中美科技贸易争端时期,像指令集这种关键技术,能为我所得,并且可以自主可控的使用,几乎是不敢想象的。
但通过一系列复杂的资本和技术转让运作,MIPS的核心技术奇迹般的历经艰难险阻,交易授权给了大陆的一家公司。在最新的 MIPS 母公司WaveComputing Inc的破产程序文件中可以获知,我们已拥有了这项具有战略价值的技术,并且获得了MIPS所有底层核心资源,也拥有独立的后续开发和再分发授权的权利。
而Wave Computing及其所属的MIPSTechnologies并没有在破产申请后消失,他们从破产保护中脱颖而出,但将转移目标,专注于RISC-V CPU内核的开发,并放弃其自身MIPS架构的进一步开发。
Wave Computing在CPU开发方面拥有丰富的专业知识,并拥有广泛的CPU专利和IP产品组合。所有这些资产都将不可避免地用于即将到来的基于RISC-V的体系结构以及CPU内核,因此合乎逻辑的是,期望MIPS成为领先的RISC-V开发人员之一。该架构是否与Arm的产品竞争将有待观察。
MIPS 似乎已经成为Wave Computing新的公司名称。
而在中国,MIPS则有了它的超集:龙芯LoongArch指令集,完全兼容MIPS。
2020年,龙芯公开了LoongArch指令集,完全兼容MIPS,部分兼容x86、arm、risc-v。我们正式拥有了国产自主可控的指令集,意义非常重大!
我们的数字生活中,电脑桌面设备用的是x86指令集、手机等移动设备用的是arm指令集,这些“卡脖子”的技术,其核心资源在欧美人手里,华为虽然拥有了永久授权的ARM V8,并且在V8基础上,华为独立向上做自己的延伸,但后续的升级能否形成独立分支呢?分发和再授权上肯定是有诸多限制的。
属于我们的,真正不被卡脖子的CPU技术,只有龙芯在买断的MIPS基础上扩展形成的LoongArch指令集,以及申威购得的Alpha架构。
Loongarch指令集推出后,会彻底代替MIPS指令集,而且经过多年的发展,从MIPS指令集转到LoongArch指令集代价很小,未来的生态也会更好。
龙芯最新一代的 CPU 是 4核的3A5000正在流片阶段,这款处理器使用 14/16nm 工艺。目前龙芯的桌面CPU 已经商用,但服务器 CPU 由于核数较少,暂时落后于其他国产 基于X86 和ARM 的CPU。 3C5000将是下一代龙芯服务器 CPU。
最值得一提的是,嵌入式龙芯,已经应用在我国的航天级业务上,北斗导航卫星搭载的就是龙芯抗辐射CPU。
MIPS 的正主Wave Computing放弃MIPS转投RISC-V,但看到龙芯将MIPS 以这样的方式发扬光大,可以无憾了!
自主指令集架构,国产CPU雄起的基础我们已经有了!时代机遇、技术变革、市场策略,将决定着架构路线的兴衰起落。
Arm、x86 已经在各自的优势领域里,已经形成事实的垄断和技术领先,这源于已经建立起了完整的生态,生态内的企业和产品,不断围绕架构来进行整合和升级。
在当今双循环大环境下,我们自己的指令集,要通过政策扶持和各路科技力量的不断生态投入,趁“势”直追,争取早日实现中国芯的遍地开花的理想。
页面更新:2024-05-27
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