MIPS的輝煌歷史

與RISC-V師出同門，一個(gè)如日中天，一個(gè)無人再提，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“賣身”，最后被后輩收入麾下？ 但日漸邊緣化的MIPS在開源計(jì)劃又再度擱淺之后？ 這個(gè)RISC先鋒的未來成為很多從業(yè)者關(guān)注的重點(diǎn)。

眼見他平地起，眼見他日落西山

作為業(yè)界最為經(jīng)典的精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)之一，MIPS是出現(xiàn)最早的商業(yè)RISC架構(gòu)芯片之一，過去曾有一段不短的時(shí)間，與 Arm、X86架構(gòu)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(zhǎng)John LeRoy Hennessy與他的團(tuán)隊(duì)一起創(chuàng)立了MIPS。 他們的商業(yè)模式就是將做好的芯片設(shè)計(jì)方案授權(quán)給其他廠商，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?cè)谠O(shè)計(jì)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(shè)計(jì)R2000；三年后推出了R3000，其中R3000是其在市場(chǎng)上首款流行起來的產(chǎn)品，銷售超過百萬顆，后續(xù)的R3000A更是創(chuàng)造了過億銷售的記錄；甚至在1991年就推出了64bit的設(shè)計(jì)R4000，要知道其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Arm到了2012年才大范圍推廣64bit處理器設(shè)計(jì)。

回顧歷史，MIPS在90年代曾經(jīng)一度輝煌過，Pacemips、IDT和東芝等半導(dǎo)體公司都采用MIPS的設(shè)計(jì)來制造芯片，其生產(chǎn)的芯片也被Sony和Nintendo的游戲機(jī)，Cisco的路由器和SGI超級(jí)計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備采用，尤其是家用路由器市場(chǎng)，到現(xiàn)在每年生產(chǎn)的超過160億微處理器中，99%是RISC處理器。 過去也曾當(dāng)作高效能計(jì)算架構(gòu)使用到超算平臺(tái)上。

但錯(cuò)失了智能手機(jī)時(shí)代，以及Arm的巧攻，使MIPS迎來了“失落的十年”（2007到2017）。

由于MIPS的產(chǎn)品從設(shè)計(jì)之初就以Intel的X86為對(duì)標(biāo)產(chǎn)品，主打高性能；反觀Arm，從誕生開始就瞄準(zhǔn)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(duì)商業(yè)的敏感度不足，當(dāng)Arm開始聯(lián)合高通、蘋果、聯(lián)發(fā)科等公司面向智能手機(jī)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(jī)等小眾產(chǎn)品市場(chǎng)。 歸根結(jié)底，還是學(xué)院派和商業(yè)派的區(qū)別使然。

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

MIPS的遲緩導(dǎo)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(quán)方式，MIPS收取IP授權(quán)要比指令集授權(quán)更貴，而且允許添加指令，這就使得大佬們紛紛自行設(shè)計(jì)MIPS核心、添加指令、發(fā)布開發(fā)工具，碎片化嚴(yán)重。 而Arm反其道行之，指令集授權(quán)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比IP授權(quán)要貴，控制了碎片化。 當(dāng)時(shí)Arm還極有眼光的設(shè)計(jì)了全世界最好用、最便宜的USB調(diào)試工具，吸引了一批碼農(nóng)，從而構(gòu)建了巨大的Arm開源軟件庫(kù)。

當(dāng)然致使其衰落還有一個(gè)因素是授權(quán)模式和費(fèi)用。 由于Arm一直在低功耗嵌入式領(lǐng)域的聚焦，使其授權(quán)方式極具靈活性，主要是IP授權(quán)的多，因?yàn)榧軜?gòu)授權(quán)要貴很多，很好的控制了碎片化，且在價(jià)格上頗具優(yōu)勢(shì)，也因此吸引了更多廠商（TI、LSI等）以及學(xué)生的關(guān)注和加入，Arm的生態(tài)系統(tǒng)得以很好的完善； 而MIPS主要是架構(gòu)授權(quán)，并且允許添加指令，碼農(nóng)們紛紛自行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致碎片化嚴(yán)重，再加上由于后期MIPS經(jīng)營(yíng)不善，架構(gòu)的改朝換代緩慢，且未能配合主流操作系統(tǒng)與設(shè)備生態(tài)優(yōu)化潮流，這就失去了IP授權(quán)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Arm體系對(duì)嵌入式領(lǐng)域和移動(dòng)設(shè)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)無奈走向破產(chǎn)。

MIPS幾經(jīng)轉(zhuǎn)手，命途多舛

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

對(duì)于Arm來說，MIPS的專利相當(dāng)有價(jià)值，特別是64位和多線程相關(guān)的專利。 因?yàn)锳rm的64位架構(gòu)跟MIPS 64位有70-80%的相似度，如果此時(shí)不參與收購(gòu)，那么日后很可能陷入和MIPS專利擁有者長(zhǎng)久的專利訴訟戰(zhàn)，僅僅只用3.5億美元就解決這個(gè)潛在的隱患，Arm樂意之至。 所以Arm收購(gòu)了其接近500項(xiàng)專利。

收購(gòu)MIPS，Imagination是為了加強(qiáng)自身的CPU業(yè)務(wù)，并且看中了MIPS強(qiáng)大的產(chǎn)品集以及安卓架構(gòu)的支持和對(duì)中國(guó)的授權(quán)。 因此Imagination則收購(gòu)了MIPS公司實(shí)體和82項(xiàng)與MIPS處理器核心架構(gòu)有關(guān)的核心專利。 同時(shí)Intel作為Imagination的第一大股東，收購(gòu)MIPS從側(cè)面也可以牽制Arm的發(fā)展。

但在蘋果采用自家GPU開始，Imagination業(yè)務(wù)一度告急，為了專注GPU同時(shí)減少負(fù)重，Imagination只好拋售MIPS。 可是，Imagination賣著賣著自己卻先被Canyon Bridge收購(gòu)，MIPS也隨即由Tallwood Venture Capital拿下。

后來創(chuàng)企Wave Computin又從Tallwood手中再次接盤MIPS，Wave Computing 的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)有不少是出自于MIPS，如CEO Derek Meyer曾是MIPS副總裁。

雖然MIPS大多數(shù)專利被Arm收購(gòu)了，但是仍有350多項(xiàng)專利。 然而MIPS幾年之間多次被收購(gòu)，輾轉(zhuǎn)于各個(gè)公司之間，致使其支持的力度和開發(fā)的持續(xù)性都受到了影響。因此業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為，“MIPS架構(gòu)的認(rèn)可度并沒有下降，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(jié)合讓他們?cè)谝苿?dòng)時(shí)代所向披靡。 而只有CPU的MIPS和原來只有GPU的Imagination的下場(chǎng)，都揭露了現(xiàn)在市場(chǎng)的集成化優(yōu)勢(shì)。 晶圓代工產(chǎn)業(yè)的流行，IP供應(yīng)商的崛起，通過廠商之間的整合來解決大部分問題，提供更簡(jiǎn)便的解決方案，這在以前乃至對(duì)未來的物聯(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(gòu)結(jié)合MIPS，除了布局邊緣計(jì)算外，也將可能帶給市場(chǎng)一個(gè)完整的計(jì)算架構(gòu)。

然而RISC家族的另一成員RISC-V的火爆，再次將MIPS無情打壓。

Arm之后又迎RISC-V，開源也是曇花一現(xiàn)

數(shù)十年內(nèi)，以英特爾為代表的CISC架構(gòu)、Arm架構(gòu)、MIPS架構(gòu)你爭(zhēng)我斗，好不精彩，誰能想到RISC-V的異軍突起，以其極具靈活和開放的特點(diǎn)打亂了整個(gè)市場(chǎng)，且發(fā)展勢(shì)頭猛進(jìn)，令各大架構(gòu)群體無不有所忌憚。

正當(dāng)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(duì)最新的R6指令集進(jìn)行開源，旨在加速M(fèi)IPS指令集架構(gòu)的普及，幫助已逐漸邊緣化的MIPS指令集架構(gòu)重回正軌。

Wave的高級(jí)副總裁兼首席商務(wù)官Lee Flanagin在一份聲明中說： 在MIPS Open下開發(fā)的基于MIPS的解決方案將補(bǔ)充我們現(xiàn)有和未來的MIPS IP核，Wave將繼續(xù)在全球范圍內(nèi)創(chuàng)建和授權(quán)MIPS IP核，作為我們整個(gè)系統(tǒng)、解決方案和IP組合的一部分。 這將確保當(dāng)前和新的MIPS客戶擁有廣泛的解決方案，可以從中選擇他們的SoC設(shè)計(jì)，并且還可以訪問充滿活力的一個(gè)MIPS開發(fā)社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)。

MIPS許可業(yè)務(wù)總裁Art Swift稱自2000年以來，基于MIPS內(nèi)核的芯片已經(jīng)出貨了85億個(gè)，廣泛的客戶都在堅(jiān)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，可謂樹大根深。

縱觀整個(gè)行業(yè)的架構(gòu)形勢(shì)，對(duì)國(guó)內(nèi)公司來說，X86架構(gòu)已然沒有優(yōu)勢(shì)了，Arm也授權(quán)購(gòu)買，如今開源的CPU指令集有RISC-V及MIPS兩個(gè)選擇了。 但“開源不等于免費(fèi)”，其實(shí)MIPS OPEN的真正意義在于加強(qiáng)推廣MIPS內(nèi)核與生態(tài)系統(tǒng)，開放ISA指令集。 業(yè)界認(rèn)為MIPS Open是開發(fā)與創(chuàng)收的平衡點(diǎn)，因?yàn)樗褪菙U(kuò)展使用者及生態(tài)雙贏的商業(yè)模式。

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

MIPS最大的優(yōu)勢(shì)在于，它是一個(gè)經(jīng)過多年驗(yàn)證、曾經(jīng)大量出貨的經(jīng)典架構(gòu)，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籍可以學(xué)習(xí)。 另外，MIPS還提供專利保護(hù)和中央授權(quán)避免ISA碎片化，這兩者都是RISC-V所缺乏的。

對(duì)于MIPS本身而言，MIPS未來的成功很大程度上取決于生態(tài)建設(shè)和社區(qū)發(fā)展。 但相比于現(xiàn)在如日中天的Arm和后起之秀RISC-V，能否及時(shí)響應(yīng)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(xiàn)在有傳言因?yàn)槭躻ave computing 的AI芯片進(jìn)展的影響，MIPS也遭受了無妄之災(zāi)，早前還爆出了公司停止了MIPS的開源相關(guān)項(xiàng)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(dāng)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。截止目前，仍然有部分公司在采用MIPS架構(gòu)設(shè)計(jì)處理器和SoC。國(guó)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(guó)的獨(dú)家商業(yè)經(jīng)營(yíng)權(quán)?？梢哉fMIPS的未來發(fā)展，與中國(guó)是息息相關(guān)的。

中科院計(jì)算所從2001年開始研制龍芯系列處理器，2002年龍芯1號(hào)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(guó)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(dú)立自主的CPU，在當(dāng)時(shí)的情況下，Arm架構(gòu)不允許更改設(shè)計(jì)，X86架構(gòu)幾乎屬于非賣品，因此MIPS是最好的選擇。所以龍芯買下了MIPS授權(quán)，基于MIPS做自主設(shè)計(jì)，打造自己的指令集。早期的龍芯基本上都是MIPS架構(gòu)，變化極少。龍芯3早期型號(hào)是基于MIPS64 R3的，后來通過不斷的擴(kuò)充指令集形成了現(xiàn)在龍芯使用的LoongISA指令集，所以我們現(xiàn)在可以說龍芯3已經(jīng)不是MIPS架構(gòu)，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(xiàn)在龍芯3A3000的主頻已經(jīng)達(dá)到了1.5GHz，各項(xiàng)性能也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，如果單從架構(gòu)上說其實(shí)龍芯架構(gòu)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(tuán)隊(duì)來自于方舟科技，并延續(xù)了方舟科技的發(fā)展方向，一直強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)CPU內(nèi)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***時(shí)代自力更生精神的鼓舞，對(duì)自主研發(fā)抱有滿滿的熱情，為了中國(guó)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(gòu)，早期君正在mp3/mp4時(shí)代發(fā)展還不錯(cuò)，但到了平板時(shí)代，對(duì)軟件和生態(tài)系統(tǒng)依賴性增強(qiáng)，而君正所采用的MIPS架構(gòu)在當(dāng)時(shí)已無優(yōu)勢(shì)，也蹉跎了幾年光景。

時(shí)間來到2018年12月，一家專營(yíng)自主可控的創(chuàng)新型IP供應(yīng)商與IC 設(shè)計(jì)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(guó)地區(qū)獨(dú)家的商業(yè)經(jīng)營(yíng)權(quán)以及MIPS的全部技術(shù)，包括基礎(chǔ)架構(gòu)、近百顆32位/64位CPU內(nèi)核與相關(guān)工具授權(quán)、編譯器/驗(yàn)證套件的全部原始代碼、優(yōu)化Fab流程中現(xiàn)有CPU核效能、開發(fā)新CPU核和衍生芯等。

在得到MIPS獨(dú)家商業(yè)經(jīng)營(yíng)權(quán)和技術(shù)后，公司既可以自行開發(fā)新的CPU內(nèi)核，也可以將CPU內(nèi)核進(jìn)行授權(quán)，中國(guó)客戶可以藉此授權(quán)開發(fā)完整自主的CPU內(nèi)核。

芯聯(lián)芯董事長(zhǎng)表示： “作為當(dāng)年硅谷MIPS創(chuàng)始工程團(tuán)隊(duì)成員之一，在90年代，我從硅谷率先為MIPS到中國(guó)市場(chǎng)開彊辟土，如今創(chuàng)芯業(yè)再披戰(zhàn)袍，對(duì)RISC架構(gòu)和處理器的性能及效能始終充滿信心。 MIPS的Multi-thread，虛擬化，低功耗和小芯片尺寸等優(yōu)勢(shì)， 在現(xiàn)代和未來的CPU處理器中仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。 我們將這些優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到ASIC服務(wù)中，以協(xié)助客戶更有競(jìng)爭(zhēng)力去搶占市場(chǎng)先機(jī)。 中國(guó)區(qū)經(jīng)過25年的發(fā)展，有將近50個(gè)授權(quán)客戶。 現(xiàn)在中國(guó)可以基于開放的RISC架構(gòu)與芯聯(lián)芯近百顆CPU核開發(fā)自主可控的CPU?！?/p>

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