MIPS以龍芯方式,自主可控生存得很好,原主人轉投RISC-v愛咋咋的

MIPS 一直以來,與ARM 、RISC-v 並稱為三大精簡指令集。只是MIPS 不似它的夥伴們那樣,有著驕人的光環而已。

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ARM 坐擁蘋果、高通、華為、英偉達這樣的超級科技巨頭使用者,有蘋果A、麒麟、驍龍這樣消費類電子市場的明星產品,尤其是隨著蘋果的M1和華為鯤鵬的出世,ARM已經不滿足移動領域CPU的霸主IP地位,開始在桌面級和資料中心級領地嶄露頭角。

RISC-v 在地緣科技盛行的時代,為了追求真正的開源開放,毅然搬離那個科技逆全球化思潮的中心國家。RISC-V基金會遷至一直奉行中立的瑞士,開始迅速發展壯大。相比即將被科技壁壘營造者收購的ARM而言,開源的RISC-V無疑能夠得到更多的業界青睞,RISC-v生態正在悄悄興起。

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那麼 MIPS 的發展怎樣了? MIPS 幾度易手,目前的擁有者Wave computing 去年申請破產保護,最近又傳出起死回生的Wave computing 研發方向轉向RISC-v的訊息。

MIPS 真就那麼不堪嗎?

MIPS 如何輾轉反側,幸運地成為我國龍芯所屬的自主可控IP,龍芯又賦予MIPS 怎樣的新生命力?

本文將就以上問題為大家展開。

不要小瞧MIPS

MIPS 優美的架構,堪稱指令集教科書一般的典範,MIPS架構最早由斯坦福大學計算科學實驗室開發,是一種簡潔、最佳化方便、具有高度擴充套件性的RISC架構,也是業界最高效的RISC架構,能夠提供最高的每平方毫米效能和當今SoC設計中最低的功耗。

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MIPS依然是教科書一般的頂級設計之作,從處理器的設計和能耗比來說,如果要說最經典的RISC處理器,那麼非MIPS莫屬,就連它的競爭對手,也不得不承認它的優雅,它被作為處理器教科書的典範,很多其他的處理器,都能看到它的身影。ARM的很多專利技術,來自MIPS。

MIPS 架構極度簡化流水線的設計,在暫存器的設計與使用上,則是採用新增大量暫存器的方式,並透過編譯器的最佳化來使用這些暫存器,使其發揮最佳效能。

作為最初 RISC 架構的最佳改造者,MIPS 架構廣泛應用在遊戲機、網路通訊產品以及各種嵌入式裝置中,過去也曾當作高效能計算架構使用到超算平臺上。著名的索尼PS2遊戲機所用的“Emotion Engine”就是採用MIPS指令集。

MIPS的失勢,並非缺少競爭性。

MIPS架構的曲折命運

從處理器的設計和能耗比來說,如果要說最經典的RISC處理器,那麼非MIPS莫屬。為什麼優秀的指令集日漸式微呢?

主因就是其歷代所有者經營不善,沒有抓住移動時代興起的大好時機,在架構升級上步履緩慢,且未能配合主流作業系統與裝置生態最佳化潮流,最終被市場遺忘,以至於荒廢了這麼優秀的指令集IP。

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MIPS先曾被英國 Imagination 公司收購,但 Imagination 未能扭轉 MIPS 的命運,最終又轉賣給 Tallwood MIPS Inc(矽谷創投公司 Tallwood 間接持有的公司),最後, Wave Computing 正式收購了命運多舛的 MIPS。流落易手過程中,MIPS不少關鍵專利已被 Arm 蠶食鯨吞。

但 MIPS 本身仍保有超過 350 項專利,這些專利可以確保在 CPU IP 授權市場,MIPS的產品仍然可以不會被對手惡意攻擊。

2020年4月,MIPS 的母公司Wave Computing接近倒閉,申請破產保護。

這使得 MIPS 原計劃重振旗鼓的開放程序被擱置。Wave將不再提供包括MIPS開放元件的免費下載,包括MIPS架構、核心、工具、IDE、模擬器、FPGA包和/或任何與之相關的軟體程式碼或計算機硬體,Wave中國公司也隨之關閉。

但幸運的是,MIPS 的火種不會熄滅,它歷盡千辛,來了它本該屬於的地方:中國。

針對我們的關鍵技術封鎖趨緊背景下,MIPS 屬於我們是多麼不易

35多年前,由斯坦福大學教授約翰-亨尼西(John Hennessy)(曾任任谷歌母公司Alphabet公司董事長)共同研究創立的MIPS 指令集架構方法,在當時,MIPS 已經具備很多優秀的前瞻性設計理念。

在中美科技貿易爭端時期,像指令集這種關鍵技術,能為我所得,並且可以自主可控的使用,幾乎是不敢想象的。

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但透過一系列複雜的資本和技術轉讓運作,MIPS的核心技術奇蹟般的歷經艱難險阻,交易授權給了大陸的一家公司。在最新的 MIPS 母公司Wave Computing Inc的破產程式檔案中可以獲知,我們已擁有了這項具有戰略價值的技術,並且獲得了MIPS所有底層核心資源,也擁有獨立的後續開發和再分發授權的權利。

而Wave Computing及其所屬的MIPS Technologies並沒有在破產申請後消失,他們從破產保護中脫穎而出,但將轉移目標,專注於RISC-V CPU核心的開發,並放棄其自身MIPS架構的進一步開發。

Wave Computing在CPU開發方面擁有豐富的專業知識,並擁有廣泛的CPU專利和IP產品組合。所有這些資產都將不可避免地用於即將到來的基於RISC-V的體系結構以及CPU核心,因此合乎邏輯的是,期望MIPS成為領先的RISC-V開發人員之一。該架構是否與Arm的產品競爭將有待觀察。

MIPS 似乎已經成為Wave Computing新的公司名稱。

而在中國,MIPS則有了它的超集:龍芯LoongArch指令集

,完全相容MIPS。

龍芯創造性地在MIPS 基礎上擴充套件成國產指令集

2020年,龍芯公開了LoongArch指令集,完全相容MIPS,部分相容x86、arm、risc-v。

我們正式擁有了國產自主可控的指令集,意義非常重大!

我們的數字生活中,電腦桌面裝置用的是x86指令集、手機等移動裝置用的是arm指令集,這些“卡脖子”的技術,其核心資源在歐美人手裡,華為雖然擁有了永久授權的ARM V8,並且在V8基礎上,華為獨立向上做自己的延伸,但後續的升級能否形成獨立分支呢?分發和再授權上肯定是有諸多限制的。

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屬於我們的,真正不被卡脖子的CPU技術,只有龍芯在買斷的MIPS上LoongArch指令集,以及申威購得的Alpha架構。

Loongarch指令集推出後,會徹底代替MIPS指令集,而且經過多年的發展,從MIPS指令集轉到LoongArch指令集代價很小,未來的生態也會更好。

龍芯最新一代的 CPU 是 4核的3A5000正在流片階段,這款處理器使用 14/16nm 工藝。目前龍芯的桌面CPU 已經商用,但伺服器 CPU 由於核數較少,暫時落後於其他國產 基於X86 和ARM 的CPU。 3C5000將是下一代龍芯伺服器 CPU。

最值得一提的是,嵌入式龍芯,已經應用在我國的航天級業務上,北斗導航衛星搭載的就是龍芯抗輻射CPU。

MIPS 的正主Wave Computing放棄MIPS轉投RISC-V,但看到龍芯將MIPS 以這樣的方式發揚光大,可以無憾了!

寫在最後

MIPS以龍芯方式,自主可控生存得很好,原主人轉投RISC-v愛咋咋的

自主指令集架構,國產CPU雄起的基礎我們已經有了!時代際遇、技術變革、市場策略,將決定著架構路線的興衰起落。

Arm、x86 已經在各自的優勢領域裡,已經形成事實的壟斷和技術領先,這源於已經建立起了完整的生態,生態內的企業和產品,不斷圍繞架構來進行整合和升級。

在當今雙迴圈大環境下,我們自己的指令集,要透過政策扶持和各路科技力量的不斷生態投入,趁“勢”直追,爭取早日實現中國芯的遍地開花的理想。