12 月 17 日,Wave Computing 宣布将 MIPS 置于开源,其 MIPS 指令集架构(ISA)和 MIPS 最新核心 R6 将于 2019 年第一季度上市。MIPS 开源计划将允许参与者免费访问最新版本的 32 位和 64 位 MIPS ISA,无需许可或使用费,用户还将获得 MIPS 拥有的数百项专利。
 
MIPS 授权业务总裁的阿特斯威夫特(Art Swift)表示,此举对于加快 MIPS 在生态系统中的应用至关重要,芯片设计者将有机会基于任何目的通过验证和良好测试的指令集设计自己的核心。
 
 
这意味着,大家可以基于 MIPS 指令集设计 CPU 且不存在任何知识产权纠纷。而 RISC-V 也是一个全球范围通用的免费开源指令集架构,其生态也在不断壮大。此时 MIPS 指令集选择开源,或许和 RISC-V 的快速发展有一定的关系。
 
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本是同根生
对于 MIPS 而言,其本身就是经典的 RISC 架构,也就是我们常说的精简指令集。精简指令集的名称最早来自 1980 年大卫·帕特森在加州大学柏克莱分校主持的 Berkeley RISC 计划。但其实在他之前,已经有人提出类似的设计理念。
 
 
而精简指令集诞生的目的就是为了挑战以 X86 为代表的复杂指令集。在精简指令集 RISC 流行起来之后,斯坦福大学前校长,John LeRoy Hennessy 就和他的研究团队基于 RISC 打造了一款全新的微处理器,这个项目就是 MIPS 的前身。1984 年,John LeRoy Hennessy 与他的团队一起创立了 MIPS。
 
对于 MIPS 架构而言,高性能一直是其最大的卖点。为此,最初 MIPS 架构的对标对象为 X86 架构,但从最后的结果来看,MIPS 架构显然没有很好完成使命。究其原因,除了商业化进度缓慢之外,缺乏生态成为其失败的重要原因。另一方面,在 MIPS 架构死磕高端市场的同时,其竞争对手 ARM 则把握住了嵌入式低功耗机遇,并最终在移动通信时代迎来了辉煌。
 
商业化进程缓慢,缺乏生态支持,错失移动通信市场等,使得 MIPS 架构现在的处境非常尴尬。加之前几年的“颠沛流离”,也使得 MIPS 架构必须来一次重大改变。
 
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围堵 RISC-V
IC 设计公司之所以青睐 RISC-V,是因为可以基于 RISC-V 设计 CPU,且不存在任何知识产权问题。然而,在 MIPS 也宣布开源之后,RISC-V 就不再特立独行了,大家也可以基于 MIPS 设计 CPU。
 
 
当被问及 MIPS 的合作伙伴对开源计划如何反应时,阿特斯威夫特说目瞪口呆。评论中写道:“如果这发生在两三年前,那么 RISC-V 永远不会诞生。”
 
Linley Group 的首席分析师 Linley Gwennap 表示 MIPS ISA 比 RISC-V 更完整,开发工具更成熟。例如,它包括 DSP 和 SIMD 扩展。虽然 MIPS 在开源社区的思想上落后于 RISC-V,但鉴于 MIPS 提供的优势,还是有时间赢得胜利。
 
UltraSoC 首席执行官 Rupert Baines 说,“考虑到 RISC-V 的势头,MIPS 开源是一个有趣而又精明的举动。MIPS 已经拥有大量优质工具和软件环境。这是一种放大 MIPS 自身优势的方式,而且不会损失太多。”
 
从生态上来看,MIPS 显然已经无法和 X86、Arm 相抗衡了。但 MIPS 毕竟是最早商用的精简指令集,几十年来的积累恐怕不是初出茅庐的 RISC-V 比的了的。即便是 ARM,在推出 ARM 64 之后,也许是对前人的知识成果有一定借鉴,为了避免知识产权纠纷,还是购买了 MIPS 498 条指令的永久授权。
 
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开源≠免费+兼容
MIPS 这次能有这么大的震动,就在于“开源”二字。一般来说,开源指的是源代码公开,任何人可以免费获取自行编译或重新开发,只是要遵循相应的版权协议,像 Linux 遵循的是 GPL 协议,用 GPL 开源协议的代码重新开发的软件也必须开源。
 
很多人说开源架构多好呀,但从架构定义到 CPU 核实现这中间有很长的路要走,这一部分并不免费,像 RISC-V 等公司都是要收钱的,与 Arm 的 CPU 核授权并无多少区别,只是成本高低的问题。把开源解读为免费恐怕是一个中英文翻译中的误会。在开源社区的概念刚刚被引入的时候就有人把 Free Software 翻译为免费软件,但其实更准确的翻译是自由软件或开源软件,开源不等于免费。
 
 
另外,开源架构采用的指令集架构开源,各家可以自己设计 CPU 核的方式从一开始就埋下了碎片化的种子,各家 IP 公司自己设计扩展且不需要回馈社区,其结果就是各自有一套自己的开发工具和软件库,重新走到了上世纪 90 年代有多家指令集架构的局面,对芯片开发公司来说并没有节省什么成本,反而因为各自微架构的特殊性带来操作系统和应用程序的不兼容。
 
正如 UltraSoC 首席执行官 Baines 所指出的那样,“就像 RISC-V 基金会必须保持其指令的标准以避免碎片化一样,MIPS 也必须具备足够的安全性。”对此,Wave 指出 MIPS 开源计划还将包括经过认证的验证合作伙伴,他们将协助确保实施的兼容性和防止架构碎片化。
 
开源架构每过几年就要来一轮,但值得我们警觉的是这样一种声音——“国外一开源,我们就自主”,国外有什么新的指令集架构开源都会在国内激起一阵躁动。CPU 架构从上世纪 90 年代的 10 多家到现在以 X86 和 Arm 为主,背后其实是更深刻商业规律在主导。

 

 
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先入为主的商业模式
我们先举个例子,很多人都把 1995 版的《神雕侠侣》(古天乐饰)奉为经典,尽管后续还有很多翻拍的版本。其实,从道具、场景、服装、化妆等来说,1995 版的《神雕侠侣》都处于下风,后续版本也都强调道具多么真实,服装多么华丽,但为什么观众还是喜欢 1995 这一版?因为先入为主。现在的 QWERT 键盘布局虽然奇怪,但延续了这么多年,已经有了强大的惯性,即使有人发明了更高效的键盘布局也无法得到广泛支持。
 
 
类比过来,指令集上的故事也是类似。Intel 的 x86 指令集是 CISC 架构的,曾被人 Diss 架构臃肿。历史上也有多次“x86 革命”想取代 x86 架构,但都因为得不到广泛的支持最终以失败告终。巨大的商业利益和强劲的软硬件的支持,使得 x86 架构难以撼动。
 
这不是一个技术问题,而是一个商业模式问题。只要产品 / 技术没有出现不能正常使用的问题,用户先入为主的思想就会根深蒂固,加之用户长时间使用积累下的惯性,以及该产品 / 技术的迭代更新,使其很难被取代。尽管 RISC-V 和 MIPS 宣布指令集开源,但是 X86 和 Arm 架构已经深入人心,很难被撼动。
 
上海矽睿科技有限公司创始人谢志锋博士曾表示,RISC-V 未来能不能和 X86、Arm 形成一个三足鼎立的状态,主要还是看市场和客户的接受程度。他还表示,如果要让 RISC-V 真正在中国落地生根,必须要在用户培养方面花大力气。他建议让大学生、研究生在该架构上免费做各式各样的开发,让他们还是一张白纸状态时就习惯用 RISC-V 架构做芯片开发。
 
现在,MIPS 也突然宣布开源,那以上也同样适用于 MIPS。因此,先入为主的商业模式是 MIPS 未来发展必须要思考的。
 
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MIPS 的未来预测
任何对 MIPS 未来的预测都必须考虑中国因素,因为中国一直很重视 MIPS。总部位于北京的计算技术研究所(ICT)领导了几代基于 MIPS 的龙芯芯片。中国政府通过其基于龙芯的超级计算项目,对 MIPS 保持了稳定的兴趣。
 
 
考虑到中国对 RISC-V 的兴趣,阿特斯威夫特表示,他跟中国的大多数 MIPS 玩家非常熟悉,跟他们都有过合作,MIPS 开源的前景“非常适合中国”。
 
但不管是 MIPS 抑或 RISC-V,能否在中国落地生根,不是看它开源不开源,而是看它如何提升市场、用户对其指令集、架构的接受程度。
 
在这一点上,MIPS 自然是占了先机。目前在中国市场上,除了龙芯之外,MIPS 架构在民用领域仍有一定的市场,例如机顶盒、游戏机、平板电脑等,但是这些市场也并不稳定。特别是在 RISC-V 兴起之后,中国已有近百家企业加入 RISC-V 联盟。这对于 MIPS 而言,无疑是巨大的挑战。
 
另一方面,在高性能网络方面,思科对于 MIPS 的支持也开始出现松动,这也使得 MIPS 不得不警醒起来。
 
小结:
正如上文所言,MIPS 基本上已经失去了与 X86 和 ARM 竞争的资本。那么,此时 MIPS 选择开源,其最大的目的就是未来的人工智能领域。然而,RISC-V 和 ARM 都已经将人工智能作为下一个重要市场,MIPS 所面临的挑战依旧非常严峻。
 
虽然说人工智能会有不同的架构共存,但是 MIPS 想要借助开源“翻身”,从目前来看并不是一件容易的事。