MIPS 路在何方？

與RISC-V師出同門(mén)，一個(gè)如日中天，一個(gè)無(wú)人再提，MIPS這些年都經(jīng)歷了什么？ 曾經(jīng)能與Arm、X86比肩的MIPS，如何日落西山，屢遭“賣(mài)身”，最后被后輩收入麾下？ 但日漸邊緣化的MIPS在開(kāi)源計劃又再度擱淺之后？ 這個(gè)RISC先鋒的未來(lái)成為很多從業(yè)者關(guān)注的重點(diǎn)。

眼見(jiàn)他平地起，眼見(jiàn)他日落西山

作為業(yè)界最為經(jīng)典的精簡(jiǎn)指令集架構之一，MIPS是出現最早的商業(yè)RISC架構芯片之一，過(guò)去曾有一段不短的時(shí)間，與 Arm、X86架構在各領(lǐng)域擁有相提并論的地位。 

1980年，精簡(jiǎn)指令集RISC誕生，1984年，斯坦福大學(xué)前校長(cháng)John LeRoy Hennessy與他的團隊一起創(chuàng )立了MIPS。 他們的商業(yè)模式就是將做好的芯片設計方案授權給其他廠(chǎng)商，讓他們可以方便地制造出高性能的CPU。

MIPS企業(yè)成立早期也生產(chǎn)自己的處理器，而且他們在設計上非常具有前瞻性，成立第二年就推出了第一個(gè)處理器設計R2000；三年后推出了R3000，其中R3000是其在市場(chǎng)上首款流行起來(lái)的產(chǎn)品，銷(xiāo)售超過(guò)百萬(wàn)顆，后續的R3000A更是創(chuàng )造了過(guò)億銷(xiāo)售的記錄；甚至在1991年就推出了64bit的設計R4000，要知道其競爭對手Arm到了2012年才大范圍推廣64bit處理器設計。

回顧歷史，MIPS在90年代曾經(jīng)一度輝煌過(guò)，Pacemips、IDT和東芝等半導體公司都采用MIPS的設計來(lái)制造芯片，其生產(chǎn)的芯片也被Sony和Nintendo的游戲機，Cisco的路由器和SGI超級計算機等終端設備采用，尤其是家用路由器市場(chǎng)，到現在每年生產(chǎn)的超過(guò)160億微處理器中，99%是RISC處理器。 過(guò)去也曾當作高效能計算架構使用到超算平臺上。

但錯失了智能手機時(shí)代，以及Arm的巧攻，使MIPS迎來(lái)了“失落的十年”（2007到2017）。

由于MIPS的產(chǎn)品從設計之初就以Intel的X86為對標產(chǎn)品，主打高性能；反觀(guān)Arm，從誕生開(kāi)始就瞄準嵌入式低功耗領(lǐng)域。 這個(gè)由老學(xué)究創(chuàng )立的企業(yè)由于對商業(yè)的敏感度不足，當Arm開(kāi)始聯(lián)合高通、蘋(píng)果、聯(lián)發(fā)科等公司面向智能手機市場(chǎng)打造移動(dòng)處理器芯片的時(shí)候，MIPS依然沉浸在高清盒子、打印機等小眾產(chǎn)品市場(chǎng)。 歸根結底，還是學(xué)院派和商業(yè)派的區別使然。

終于在21世紀，智能手機市場(chǎng)大爆發(fā)的年代，Arm一下子走上舞臺中央，而MIPS由于聚焦在中高端并沒(méi)有功耗的優(yōu)勢，限制了其在智能手機上大展拳腳。

MIPS的遲緩導致他們失去了最關(guān)鍵的十年

另一個(gè)擊敗MIPS的因素是授權方式，MIPS收取IP授權要比指令集授權更貴，而且允許添加指令，這就使得大佬們紛紛自行設計MIPS核心、添加指令、發(fā)布開(kāi)發(fā)工具，碎片化嚴重。 而Arm反其道行之，指令集授權遠遠比IP授權要貴，控制了碎片化。 當時(shí)Arm還極有眼光的設計了全世界最好用、最便宜的USB調試工具，吸引了一批碼農，從而構建了巨大的Arm開(kāi)源軟件庫。

當然致使其衰落還有一個(gè)因素是授權模式和費用。 由于A(yíng)rm一直在低功耗嵌入式領(lǐng)域的聚焦，使其授權方式極具靈活性，主要是IP授權的多，因為架構授權要貴很多，很好的控制了碎片化，且在價(jià)格上頗具優(yōu)勢，也因此吸引了更多廠(chǎng)商（TI、LSI等）以及學(xué)生的關(guān)注和加入，Arm的生態(tài)系統得以很好的完善； 而MIPS主要是架構授權，并且允許添加指令，碼農們紛紛自行設計，導致碎片化嚴重，再加上由于后期MIPS經(jīng)營(yíng)不善，架構的改朝換代緩慢，且未能配合主流操作系統與設備生態(tài)優(yōu)化潮流，這就失去了IP授權所具備的推出速度，軟件高兼容的特點(diǎn)。

因此MIPS逐漸被市場(chǎng)拋棄，只好目送Arm一步步走向成功。 最終由于A(yíng)rm體系對嵌入式領(lǐng)域和移動(dòng)設備市場(chǎng)的不段蠶食，再加上MIPS逐年的經(jīng)營(yíng)不善，最后曾經(jīng)風(fēng)光一時(shí)的企業(yè)無(wú)奈走向破產(chǎn)。

MIPS幾經(jīng)轉手，命途多舛

MIP是在2012年底被Arm和Imagination瓜分收購，而Imagination和Arm為何又要收購日落西山的MIPS？

對于A(yíng)rm來(lái)說(shuō)，MIPS的專(zhuān)利相當有價(jià)值，特別是64位和多線(xiàn)程相關(guān)的專(zhuān)利。 因為Arm的64位架構跟MIPS 64位有70-80%的相似度，如果此時(shí)不參與收購，那么日后很可能陷入和MIPS專(zhuān)利擁有者長(cháng)久的專(zhuān)利訴訟戰，僅僅只用3.5億美元就解決這個(gè)潛在的隱患，Arm樂(lè )意之至。 所以Arm收購了其接近500項專(zhuān)利。

收購MIPS，Imagination是為了加強自身的CPU業(yè)務(wù)，并且看中了MIPS強大的產(chǎn)品集以及安卓架構的支持和對中國的授權。 因此Imagination則收購了MIPS公司實(shí)體和82項與MIPS處理器核心架構有關(guān)的核心專(zhuān)利。 同時(shí)Intel作為Imagination的第一大股東，收購MIPS從側面也可以牽制Arm的發(fā)展。

但在蘋(píng)果采用自家GPU開(kāi)始，Imagination業(yè)務(wù)一度告急，為了專(zhuān)注GPU同時(shí)減少負重，Imagination只好拋售MIPS。 可是，Imagination賣(mài)著(zhù)賣(mài)著(zhù)自己卻先被Canyon Bridge收購，MIPS也隨即由Tallwood Venture Capital拿下。

后來(lái)創(chuàng )企Wave Computin又從Tallwood手中再次接盤(pán)MIPS，Wave Computing 的創(chuàng )始團隊有不少是出自于MIPS，如CEO Derek Meyer曾是MIPS副總裁。

 雖然MIPS大多數專(zhuān)利被Arm收購了，但是仍有350多項專(zhuān)利。 然而MIPS幾年之間多次被收購，輾轉于各個(gè)公司之間，致使其支持的力度和開(kāi)發(fā)的持續性都受到了影響。因此業(yè)內有觀(guān)點(diǎn)認為，“MIPS架構的認可度并沒(méi)有下降，但是影響力下降明顯”。

Arm早些年能夠獲得成功的一個(gè)主要原因是同時(shí)擁有了CPU和GPU，這兩者的結合讓他們在移動(dòng)時(shí)代所向披靡。 而只有CPU的MIPS和原來(lái)只有GPU的Imagination的下場(chǎng)，都揭露了現在市場(chǎng)的集成化優(yōu)勢。 晶圓代工產(chǎn)業(yè)的流行，IP供應商的崛起，通過(guò)廠(chǎng)商之間的整合來(lái)解決大部分問(wèn)題，提供更簡(jiǎn)便的解決方案，這在以前乃至對未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代都顯得非常重要。 發(fā)力的AI領(lǐng)域Wave Computing，其年輕又新鮮的DPU架構結合MIPS，除了布局邊緣計算外，也將可能帶給市場(chǎng)一個(gè)完整的計算架構。

然而RISC家族的另一成員RISC-V的火爆，再次將MIPS無(wú)情打壓。

Arm之后又迎RISC-V，開(kāi)源也是曇花一現

數十年內，以英特爾為代表的CISC架構、Arm架構、MIPS架構你爭我斗，好不精彩，誰(shuí)能想到RISC-V的異軍突起，以其極具靈活和開(kāi)放的特點(diǎn)打亂了整個(gè)市場(chǎng)，且發(fā)展勢頭猛進(jìn)，令各大架構群體無(wú)不有所忌憚。

正當外界幾乎快要忘卻MIPS這枚昔日巨星時(shí)，2018年底，大膽的新東家Wave Computing宣布對最新的R6指令集進(jìn)行開(kāi)源，旨在加速MIPS指令集架構的普及，幫助已逐漸邊緣化的MIPS指令集架構重回正軌。

Wave的高級副總裁兼首席商務(wù)官Lee Flanagin在一份聲明中說(shuō)： 在MIPS Open下開(kāi)發(fā)的基于MIPS的解決方案將補充我們現有和未來(lái)的MIPS IP核，Wave將繼續在全球范圍內創(chuàng )建和授權MIPS IP核，作為我們整個(gè)系統、解決方案和IP組合的一部分。 這將確保當前和新的MIPS客戶(hù)擁有廣泛的解決方案，可以從中選擇他們的SoC設計，并且還可以訪(fǎng)問(wèn)充滿(mǎn)活力的一個(gè)MIPS開(kāi)發(fā)社區和生態(tài)系統。

MIPS許可業(yè)務(wù)總裁Art Swift稱(chēng)自2000年以來(lái)，基于MIPS內核的芯片已經(jīng)出貨了85億個(gè)，廣泛的客戶(hù)都在堅持使用MIPS，包括Microchip，Mobileye，MediaTek和日本領(lǐng)先的Denso Denso。 而MIPS的32/64位R6是承襲了MIPS三十余年的技術(shù)積累，可謂樹(shù)大根深。

縱觀(guān)整個(gè)行業(yè)的架構形勢，對國內公司來(lái)說(shuō)，X86架構已然沒(méi)有優(yōu)勢了，Arm也授權購買(mǎi)，如今開(kāi)源的CPU指令集有RISC-V及MIPS兩個(gè)選擇了。 但“開(kāi)源不等于免費”，其實(shí)MIPS OPEN的真正意義在于加強推廣MIPS內核與生態(tài)系統，開(kāi)放ISA指令集。 業(yè)界認為MIPS Open是開(kāi)發(fā)與創(chuàng )收的平衡點(diǎn)，因為它就是擴展使用者及生態(tài)雙贏(yíng)的商業(yè)模式。

UltraSoC首席執行官Rupert Baines表示，“考慮到RISC-V的勢頭，MIPS開(kāi)源是一個(gè)有趣，精明的舉動(dòng)。 ”他表示，“MIPS已經(jīng)擁有大量?jì)?yōu)質(zhì)工具和軟件環(huán)境。 這是一種放大MIPS自身優(yōu)勢的智能方式，而且不會(huì )損失太多。 ”

MIPS最大的優(yōu)勢在于，它是一個(gè)經(jīng)過(guò)多年驗證、曾經(jīng)大量出貨的經(jīng)典架構，至今仍得到許多電子工程師的尊重，有大量的資料和參考書(shū)籍可以學(xué)習。 另外，MIPS還提供專(zhuān)利保護和中央授權避免ISA碎片化，這兩者都是RISC-V所缺乏的。

對于MIPS本身而言，MIPS未來(lái)的成功很大程度上取決于生態(tài)建設和社區發(fā)展。 但相比于現在如日中天的Arm和后起之秀RISC-V，能否及時(shí)響應使用者的需求，集聚足夠多的“人氣”，能否絕地求生也讓業(yè)界為其捏一把汗。

然而現在有傳言因為受wave computing 的AI芯片進(jìn)展的影響，MIPS也遭受了無(wú)妄之災，早前還爆出了公司停止了MIPS的開(kāi)源相關(guān)項目，這家“命途多舛”的企業(yè)又一次走到了分叉口。

MIPS的遺產(chǎn)還有哪些？

當然，由于MIPS不可動(dòng)搖的“歷史地位”還是保存了一批忠實(shí)用戶(hù)。截止目前，仍然有部分公司在采用MIPS架構設計處理器和SoC。國人較為熟悉的如龍芯、君正、珠海炬力等，還有上海芯聯(lián)芯今年也取得了MIPS在中國的獨家商業(yè)經(jīng)營(yíng)權?？梢哉f(shuō)MIPS的未來(lái)發(fā)展，與中國是息息相關(guān)的。

中科院計算所從2001年開(kāi)始研制龍芯系列處理器，2002年龍芯1號流片成功，2003年龍芯2B流片成功，2004年龍芯2C流片成功，2006年龍芯2E流片成功，2007年龍芯2F流片成功，龍芯2F為龍芯第一款產(chǎn)品芯片，2009年龍芯3A流片成功。 為了將龍芯處理器的研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化，2010年由中國科學(xué)院和北京市政府共同牽頭出資，正式成立龍芯中科技術(shù)有限公司。 十幾年過(guò)去了，龍芯也進(jìn)化出了龍芯2H，2J，3A3000，3B3000等新處理器。

龍芯自創(chuàng )立之初便是要做獨立自主的CPU，在當時(shí)的情況下，Arm架構不允許更改設計，X86架構幾乎屬于非賣(mài)品，因此MIPS是最好的選擇。所以龍芯買(mǎi)下了MIPS授權，基于MIPS做自主設計，打造自己的指令集。早期的龍芯基本上都是MIPS架構，變化極少。龍芯3早期型號是基于MIPS64 R3的，后來(lái)通過(guò)不斷的擴充指令集形成了現在龍芯使用的LoongISA指令集，所以我們現在可以說(shuō)龍芯3已經(jīng)不是MIPS架構，但是龍芯3至今還兼容MIPS64 R3指令集。 但龍芯的LoongISA只支持到MIPS64 R2/R3，不兼容MIPS 64 R5/R6。

現在龍芯3A3000的主頻已經(jīng)達到了1.5GHz，各項性能也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，如果單從架構上說(shuō)其實(shí)龍芯架構已基本上很先進(jìn)了。 本月底，龍芯將發(fā)布3A4000和3B4000處理器芯片。

北京君正也是如此，北京君正的團隊來(lái)自于方舟科技，并延續了方舟科技的發(fā)展方向，一直強調自主研發(fā)CPU內核。 方舟科技是倪光南幫助成立的，以倪光南為首的老一輩科技工作者深受毛澤東時(shí)代自力更生精神的鼓舞，對自主研發(fā)抱有滿(mǎn)滿(mǎn)的熱情，為了中國能有自己的芯片可謂殫精竭慮。 所以君正也是采用的MIPS架構，早期君正在mp3/mp4時(shí)代發(fā)展還不錯，但到了平板時(shí)代，對軟件和生態(tài)系統依賴(lài)性增強，而君正所采用的MIPS架構在當時(shí)已無(wú)優(yōu)勢，也蹉跎了幾年光景。

時(shí)間來(lái)到2018年12月，一家專(zhuān)營(yíng)自主可控的創(chuàng )新型IP供應商與IC 設計服務(wù)公司上海芯聯(lián)芯成立，并且在今年5月初，上海芯聯(lián)芯宣布從Wave Computing取得MIPS Technology中國地區獨家的商業(yè)經(jīng)營(yíng)權以及MIPS的全部技術(shù)，包括基礎架構、近百顆32位/64位CPU內核與相關(guān)工具授權、編譯器/驗證套件的全部原始代碼、優(yōu)化Fab流程中現有CPU核效能、開(kāi)發(fā)新CPU核和衍生芯等。

在得到MIPS獨家商業(yè)經(jīng)營(yíng)權和技術(shù)后，公司既可以自行開(kāi)發(fā)新的CPU內核，也可以將CPU內核進(jìn)行授權，中國客戶(hù)可以藉此授權開(kāi)發(fā)完整自主的CPU內核。

芯聯(lián)芯董事長(cháng)表示： “作為當年硅谷MIPS創(chuàng )始工程團隊成員之一，在90年代，我從硅谷率先為MIPS到中國市場(chǎng)開(kāi)彊辟土，如今創(chuàng )芯業(yè)再披戰袍，對RISC架構和處理器的性能及效能始終充滿(mǎn)信心。 MIPS的Multi-thread，虛擬化，低功耗和小芯片尺寸等優(yōu)勢, 在現代和未來(lái)的CPU處理器中仍然占據主導地位。 我們將這些優(yōu)勢擴展到ASIC服務(wù)中，以協(xié)助客戶(hù)更有競爭力去搶占市場(chǎng)先機。 中國區經(jīng)過(guò)25年的發(fā)展，有將近50個(gè)授權客戶(hù)。 現在中國可以基于開(kāi)放的RISC架構與芯聯(lián)芯近百顆CPU核開(kāi)發(fā)自主可控的CPU?！?/p>