無人再提MIPS

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MIPS 是什么？這似乎是個很顯然的問題。

但努力回想，其近幾年的新聞莫過于去年底宣布的開源計劃，要想準確描述這個逐漸被淘汰的元老級架構，需要一篇長文來概括。

MIPS 已經(jīng)擁有大量優(yōu)質(zhì)工具和軟件環(huán)境，其指令集包括 SIMD（單指令、多數(shù)據(jù)）和 DSP 等擴展，比 RISC-V 更完整。但考慮到 RISC-V 的發(fā)展勢頭，MIPS 開源不失為一個有趣而精明的舉動，是一種放大 MIPS 自身優(yōu)勢的方式。

MIPS 授權業(yè)務總裁 Art Swift 對于 MIPS 開源行為表示，“如果這發(fā)生在兩三年前，那么 RISC-V 永遠不會誕生”，倘若遵循假命題能推出任何命題的原則，“如果”二字則能推出任何結(jié)果。

可世事哪有那么多如果，反觀如今格局，RISC-V 發(fā)展的順風順水，MIPS 卻逐漸淪為被人遺忘的境地。

當今處理器有四大架構，一個是以 intel 和 AMD 為代表的 x86 架構，另一個是手機，平板等移動處理器所使用的 ARM 架構，再有就是當今發(fā)展趨勢良好的開源架構 RISC-V，最后一個便是我國龍芯處理器所選擇的 MIPS 架構。這四大處理器架構中，x86 和 ARM 是商業(yè)化進程最為優(yōu)秀的兩大架構，RISC-V 則憑借其開源優(yōu)勢順應當前火熱的物聯(lián)網(wǎng)和 AI 發(fā)展趨勢，MIPS 作為最早推出的芯片架構，發(fā)展至今倒像是“起了個大早，趕了個晚集”的遲鈍者，錯過了多次發(fā)展趨勢和產(chǎn)品迭代，只好通過“賣身”、開源等動作來殘喘。

起了個大早的 MIPS

作為精簡指令集（RISC）的推行者，MIPS 的成立比 ARM 早了 6 年，如今看來，MIPS 的落寞似乎讓人有些費解，MIPS 究竟為何落得如此田地？

這得從 RISC 的誕生說起。

RISC 的名稱最早來自 1980 年大衛(wèi)·帕特森在加州大學柏克萊分校主持的 Berkeley RISC 計劃。但其實在此之前，從 1975 年開始，1980 年完成的 IBM 801 項目，可能是第一個使用 RISC 理念來設計的系統(tǒng)。

跟 Intel X86 這種復雜指令集不一樣，RISC 設計了許多特性讓代碼編寫更加便捷，對指令數(shù)目和尋址方式都做了精簡，使其實現(xiàn)更容易，指令并行執(zhí)進程度更好，編譯器的效率更高。這種相對新的指令集的面世促進了 MIPS 的誕生。

在 RISC 流行起來之后，斯坦福大學前校長 John LeRoy Hennessy 就和他的研究團隊基于 RISC 打造了一款全新的微處理器，這個項目就是 MIPS 的前身。1984 年，John LeRoy Hennessy 與他的團隊一起創(chuàng)立了 MIPS 公司。公司的商業(yè)模式就是將做好的芯片設計方案授權給其它廠商，讓其可以方便地制造出高性能的 CPU。

MIPS 公司在研發(fā)進程上也不負眾望，在成立后不久就相繼推出處理器設計 R2000、R3000，甚至早在 1991 年就推出了 64bit 的設計 R4000。相比其競爭對手 ARM 到了 2012 年才大范圍推廣 64bit 處理器設計?？梢?MIPS 公司在設計上的前瞻性。之后，又陸續(xù)于 1994 年推出 R8000、1996 年推出 R10000、1997 年推出 R12000 等型號。1999 年，MIPS 公司發(fā)布 MIPS 32 和 MIPS 64 架構標準。2000 年，MIPS 公司發(fā)布了針對 MIPS 32 4Kc 的版本以及未來 64 位 MIPS 64 20Kc 處理器內(nèi)核。

成立早期，MIPS 也生產(chǎn)處理器，其中，自己流片的 R3000 銷售超過了百萬顆，后續(xù)的 R3000A 則創(chuàng)造了銷售過億的奇跡。除了自身設計外，IDT 和東芝等半導體公司都在 MIPS 發(fā)展早期采用了其架構設計制造芯片，其生產(chǎn)的芯片也被 Sony， Nintendo 的游戲機，Cisco 的路由器和 SGI 超級計算機等終端設備采用。其中，在當前的家用路由器市場，MIPS 仍舊占據(jù)絕對地位。

MIPS 是上世紀八十年代中期 RISC CPU 設計的一大熱點，也是出現(xiàn)最早的商業(yè) RISC 架構芯片之一。RISC 誕生的目的就是為了挑戰(zhàn)以 X86 為代表的復雜指令集，同樣的，RISC 體系結(jié)構也遭到了 x86 芯片的競爭。MIPS 的系統(tǒng)結(jié)構及設計理念比較先進，其指令系統(tǒng)經(jīng)過通用處理器指令體系 MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV 到 MIPS V，嵌入式指令體系 MIPS16、MIPS32 到 MIPS64 的發(fā)展已經(jīng)十分成熟。在設計理念上 MIPS 強調(diào)軟硬件協(xié)同提高性能，同時簡化硬件設計。

MIPS 是高效率、低功耗 CPU 設計原則中的閃耀明星，已經(jīng)在移動和嵌入式工業(yè)領域銷售了三十年余年。從處理器的設計和能耗比來說，MIPS 可以說是最經(jīng)典的 RISC 處理器，其競爭對手也不得不承認它的優(yōu)雅，MIPS 被作為處理器教科書的典范，最初許多 MIPS 實現(xiàn)瞄準計算機類應用，比如工作站和服務器。在最近幾年，MIPS CPU 較多的應用于嵌入式領域，包括路由器、可穿戴設備、家庭娛樂、網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等。

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回顧 MIPS 的發(fā)展歷程，1989 年公司成功 IPO，MIPS 市值達到 3.5 億美元，但該公司過度拉長自己的戰(zhàn)線進入計算機領域，導致了現(xiàn)金流問題，不得不在 1992 年以 3.33 億美元價格賣給了 Silicon Graphics（SGI）公司。1998 年 MIPS 再次 IPO 成功，脫離了 SGI，成為 MIPS 技術公司，估值達到 4.4 億美元。

2012 年 Imagination 公司又以 6000 萬美元價格收購了 MIPS，而其大部分 IP 以 3.5 億美元的價格出售給了 ARM。Imagination 公司當時的首席執(zhí)行官 Hosein Yassaie 在收購 MIPS 時表示，“我們有信心將改變 CPU IP 的格局?！边@對于一家當時營收只有 1.5 億英鎊的公司而言，無疑是一句膽大包天的承諾。

然而，此時的 MIPS 已身陷囫圇，MIPS 從一開始對標 Intel，面向中高端市場，但也只是在高清盒子、路由器等市場上收獲戰(zhàn)果。面對即將到來的移動通訊時代，在 ARM 聯(lián)合高通、蘋果、聯(lián)發(fā)科等公司面向智能手機市場做移動處理器芯片的時候，MIPS 依然沉醉在高清盒子、打印機等小眾產(chǎn)品市場?？梢钥吹剑琈IPS 的遲緩導致他們失去了最關鍵的幾年，緩慢的反應再一次拖累了他們的轉(zhuǎn)型。而其競爭對手 ARM 從誕生開始就瞄準了嵌入式低功耗領域，在這個領域默默耕耘了十數(shù)年，終于在 21 世紀第一個十年迎來了自己的時代。

對于 MIPS 架構而言，作為一個老學究創(chuàng)立的企業(yè)，高性能一直是其最大的賣點，從 MIPS 的發(fā)展史上看，最初 MIPS 架構的對標對象為 X86 架構，因此其產(chǎn)品的高性能也是無可厚非，但正是這種高舉高打，也是造成 MIPS 今日格局的一個原因，從最后的結(jié)果來看，MIPS 架構顯然沒有很好完成使命。

究其原因，正如前面所說，這個由老學究打造的企業(yè)，雖然產(chǎn)品擁有很不錯的性能，但是由于對商業(yè)不夠敏感，導致了 MIPS 的商業(yè)化進程遲遲落后。除了商業(yè)化進度緩慢之外，缺乏生態(tài)成為其失敗的重要原因。此外，在 MIPS 架構死磕高端市場的同時，其競爭對手 ARM 則把握住了嵌入式低功耗機遇，并最終在移動通信時代迎來輝煌，正式敲響了 MIPS 的“喪鐘”。

2013 年 Imagination 又推出了新的 32 位和 64 位的 CPU，其目的是在 32 位 MCU 市場與 ARM 的芯片競爭，并在 64 位市場上對抗 x86 和 PowerPC。

從生態(tài)上來看，彼時的 MIPS 顯然已經(jīng)無法再和 X86、ARM 相抗衡了。商業(yè)化進程緩慢，缺乏生態(tài)支持，錯失移動通信市場等，使得 MIPS 架構的處境非常尷尬。加之前幾年的“顛沛流離”，也使得 MIPS 架構必須來一次重大改變。

顯然，Imagination 已經(jīng)沒有了對 MIPS 進行任何改變的多余精力，回想 Imagination 當時欲改變 CPU IP 格局的豪言可以發(fā)現(xiàn)，MIPS 的野心已經(jīng)不是第一次跑在了戰(zhàn)略和財力前面，野心大于實力的 MIPS 反復被擺在拍賣臺上，幾經(jīng)易主，去年 6 月被 AI 創(chuàng)業(yè)公司 Wave Computing 收入麾下。

Wave 和 MIPS 都沒有多說關于未來的計劃，Wave 公司將利用 MIPS 的技術進一步推進與自己的 AI 產(chǎn)品組合，但這并不大可能帶來高端 CPU IP 市場的任何形式的 MIPS 復蘇。

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MIPS 最后的生機

Wave 拯救 MIPS 的最后一根稻草，壓在了開源身上。

Wave 在 2018 年 12 月 18 日宣布 MIPS 將在 2019 年第一季度發(fā)布最新的 core R6 時開源，MIPS 開放計劃將允許參與者自由訪問“最新版本的 32 位和 64 位 MIPS ISA - 無需許可或使用費”，用戶還將獲得 MIPS 擁有的數(shù)百項專利。此舉旨在加速 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。

開源可以加速 MIPS 指令集架構的普及，但同時也使得 MIPS 更難獲得許可收入，其挑戰(zhàn)在于如何找到一種能夠平衡開放可用性和創(chuàng)收的商業(yè)模式。

對于 Wave Computing 來說，在 AI 上提供 Wave Computing 專利許可來推廣“AI for All”過程中，MIPS 被認為是加速其 AI 進入市場的關鍵。

在 MIPS Open 下開發(fā)的基于 MIPS 的解決方案將補充我們現(xiàn)有和未來的 MIPS IP 核心，Wave 將繼續(xù)在全球范圍內(nèi)創(chuàng)建和提供許可，作為整個系統(tǒng)、解決方案和 IP 組合的一部分。這將確保當前及新的 MIPS 客戶擁有廣泛的解決方案，可以從中選擇他們的 SoC 設計，并且還可以參與到充滿活力的 MIPS 開發(fā)社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)中。

MIPS 的中國因素

對 MIPS 未來的任何預測都不可忽視中國因素。

在中國企業(yè)加入 RISC-V 陣營之前很久，中國就已經(jīng)非常重視 MIPS。北京的計算技術研究所（ICT）領導了幾代基于 MIPS 的龍芯芯片研發(fā)，基于龍芯的超級計算項目，讓中國政府對 MIPS 一直很感興趣。

雖然目前中國大多數(shù)無晶圓廠芯片公司都專注于屬于 ARM 陣營的智能手機，但龍芯、Action 和 Ingenic 仍在使用 MIPS?？紤]到目前中國對 RISC-V 的興趣，Wave 表示非常看到 MIPS 開源在中國的前景。

其實，不管是 MIPS 抑或 RISC-V，能否在中國落地生根，除了開源因素外，如何提升市場、用戶對其指令集、架構的接受程度也是關鍵所在。

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目前在中國市場上，除了龍芯、君正、炬芯等公司之外，MIPS 架構在民用領域仍有一定的市場，例如機頂盒、游戲機、平板電腦等，但這些市場并不穩(wěn)定。特別是在 RISC-V 興起之后，中國已有近百家企業(yè)（包括計算所、君正等）加入 RISC-V 聯(lián)盟。這對于 MIPS 而言，無疑是巨大的挑戰(zhàn)。

另一方面，在高性能網(wǎng)絡方面，思科對于 MIPS 的支持也開始出現(xiàn)松動，這也使得 MIPS 不得不警醒起來。

通過上文描述可知，MIPS 基本上已失去了與 X86 和 ARM 競爭的資本。同時，MIPS 在開源社區(qū)思想上也要落后于 RISC-V，雖然在工程師群體中 MIPS 一如既往地受到尊重，但所有權一直不穩(wěn)定的 MIPS 在構建生態(tài)系統(tǒng)和保持發(fā)展勢頭方面一直不盡如人意，無法更快采取行動。
但是相比 RISC-V，MIPS 提供的專利保護和避免 ISA 碎片化的中央授權是 RISC-V 所缺乏的，這些因素使 MIPS 在商業(yè)實施具有一定優(yōu)勢，特別是在于面向客戶核心方面。

此時 MIPS 選擇開源，其最大的目的應該是未來的 AI 領域。AI 被認為是 PC 和手機之后一個新的時代，從架構到芯片再到應用，大大小小的公司都加入到了 AI 的競爭中。隨著 MIPS 更深入 AI 市場，將有利于 MIPS 的多功能性和效率發(fā)揮作用，基于 MIPS 原始簡單性、高效和可擴展性，將為“不斷變化的應用領域提供優(yōu)勢”。

目前，在 AI 芯片領域，無論是 x86、ARM 還是 RISC-V 都參與了競爭，RISC-V 和 ARM 都已經(jīng)將人工智能作為下一個重要市場，其中 RISC-V 因為指令集免費獲得了極高的關注度。

從架構和指令集的層面看，AI 會是一個多架構共存的時代，但是業(yè)界都期待更合適的架構和芯片滿足 AI 的應用需求。MIPS 能否借此崛起充滿了非常多的不確定性，畢竟一個架構的成功除了架構和技術本身，還有很多復雜的因素。

如果市場養(yǎng)不起多個架構，擁有大量開發(fā)者和良好生態(tài)系統(tǒng)的 ARM，獨霸市場的可能性是最大的，RISC-V 和 MIPS 面臨的挑戰(zhàn)非常嚴峻，MIPS 想要借助開源“翻身”，從目前來看并非易事。

對于 MIPS 今天的局面，一千個人心中有一千個觀點。商業(yè)邏輯、授權方式、生態(tài)搭建、機遇選擇等等，都是其淪落至此的因素所在，隨著開源計劃的推出，命途多舛的 MIPS，迎來了它的關鍵時刻。

如果 MIPS 能把握好開源這根救命稻草，其未來或許仍有一席之地。

但，你知道的，世事哪有那么多如果。

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