RISC 家族的三大指令集谁最有可能成为 AI 时代的标签?

 

 

PC 的普及成就了 x86,智能手机的浪潮让 Arm 人尽皆知。如今的 AI 热潮,是否会成就其它指令集?目前,RISC-V 指令集已经吸引了不少关注,并且还在快速发展。不过,Arm 去年曾建立网站指出 RISC-V 的五大问题。还有,诞生于 1984 年的 MIPS 同样看好 AI 市场的机会,被 Wave Computing 收购后宣布开源,Wave 认为 MIPS 与 AI 结合有很多优势。

 

那么,RISC 家族的三大指令集谁最有可能成为 AI 时代的标签?

 

RISC-V 家族的 AI 之争

首先明确,这里所说的 x86、Arm、RISC-V、MIPS 都是指指令集,或称指令集架构(ISA),指令集与处理器不是同一个概念。或许有人会问,什么是指令集?它是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,指令集架构包含了一系列操作码(机器语言),以及特性处理器执行的基本命令。指令集还分为复杂指令集(CISC)与精简指令集(RISC),x86 是典型的 CISC,Arm、RISC-V、MIPS 都属于 RISC。

 

不同类别的指令集各有优势,比如,CISC 有强大的软件生态系统,兼容性也非常好。RISC 的软件生态则相对较弱,但 RISC 可以同时执行多条指令,速度较快且性能稳定,因此基于 RISC 指令集的芯片制造工艺简单成本更低。

 

当然,RISC 之间也有差别。先说 Arm 和 MIPS,Acorn 电脑公司于 1983 计划开发 Arm,并在 1990 年成立了 Arm,出售 IP。MIPS 诞生于斯坦福大学 John LeRoy Hennessy 领导的团队的一项科研项目。1984 年,Hennessy 离开斯坦福大学创立 MIPS。诞生时间相差几年,但更晚出现的 Arm 成为了智能手机时代的标签。

 


Wave Computing 首席执行官 Art Swift

 

对此,Wave Computing 首席执行官 Art Swift 接受雷锋网采访时表示:“这是市场策略的选择而非技术差别带来的结果,当 MIPS 选择消费电子时,Arm 选择了手机市场。” 芯联芯(CIP)董事长何薇玲也表示,MIPS 的架构从一开始就是顺序实执行(In Order),优势在于机机界面,Arm 在人机界面方面做了很多工作,更适合手机等人机交互。另外,Arm 处理器从 8bit 开始,进行人机界面优化相关工作相较容易。MIPS 支持 32bit 和 64bit,在物联网以及 AI 的机机界面应用中更有优势。

 


芯联芯(CIP)董事长何薇玲

 

MIPS 与 Arm 策略选择的不同是造成如今结果的关键之一,面对正在到来的 AI 和 IoT 时代,Arm 也在积极布局,但面对着开源指令集的巨大竞争。据悉,MIPS 和 RISC-V 两者的架构变化不大,如果对比介绍这两个技术的书,架构的差别大概就是十几页。因此,在 MIPS 宣布开源之后,政策、生态、软件等方面的因素成了两个指令集在 AI 时代竞赛的重要考量。

 

政策和关注度方面 RISC-V 在国内似乎更胜一筹,雷锋网曾报道,去年 8 月,海市经济信息委近日发布了《上海市经济信息化委关于开展 2018 年度第二批上海市软件和集成电路产业发展专项资金(集成电路和电子信息制造领域)项目申报工作的通知》,其中项目指南中包含基于 RISC-V 指令集架构的处理器芯片方向。这被认为是国内首个支持 RISC-V 的相关政策。

 

同样是 2018 年,中国开放指令生态联盟成立,希望以 RISC-V 为抓手推动开源芯片生态。据 2018 年的统计,国内公开的与 RISC-V 相关的企业已经有 100 家左右。

 


MIPS 更适合 AI?

同属于 RISC 家族的重要成员,同样都是开源,由此看来 RISC-V 与 MIPS 在 AI 时代的竞争会更为直接。不过,对 RISC-V 非常熟悉的 Art 接受采访时多次表示,从技术的角度看,RISC-V 和 MIPS 都非常不错,Wave Computing 选择开源 MIPS 是希望给业界多一个选择,MIPS 和 RISC-V 不是非此即彼的关系,未来的市场足够大,可以用一种更加兼容并包的态度看待这两个技术。

 

既然 MIPS 给业界多一种选择,那它与 AI 结合的技术优势在哪?何薇玲指出,MIPS 的架构优势明显,包括更低的功耗、更高的能效、更小的芯片尺寸,并且拥有多线程、虚拟化的特性,是最完美的 RISC。

 

Art 补充表示,基于 MIPS 指令集的芯片已经有 100 亿颗的出货,这就意味着 MIPS 处理器在机顶盒、录音笔、智能手表等市场已经非常成熟,因此对于 AI 中需要省电的设备,MIPS 也将非常有经验。另外,MIPS 拥有近 400 项专利(包括子专利),可以提供有力的专利保护。还有,对于 AI 而言,除了数据吞吐量,每瓦特能够处理多少数据也非常关键,MIPS 在这方面有非常好的表现。

 

因此,Art 和何薇玲都认为,在新的 AI 以及 IoT 的时代,MIPS 迎来了一个新的机会,在这个新的机会面前,大家起跑线都一样。并且,MIPS 的技术优势非常适合于 AI 结合。在 AI 的重要落地领域自动驾驶还具有领先优势,一个典型的例子就是 Mobileye,他们的 ADAS 芯片采用 MIPS。

 

除了技术特性,MIPS 的开源更是为其在 AI 时代的发展增加了动力。2018 年 6 月,Wave Computing 收购 MIPS,12 月,他们宣布即将开源 MIPS。2019 年 3 月,开放 MIPS 最新核心 R6,5 月,MIPS Open 网站正式上线,并宣布在 MIPS Open 计划中免费开源 MIPS 32 位 microAptiv 核。

 


据介绍,MIPS Open 是在 prpl Foundation(prpl 基金会是由 Imagination Technologies 和其他公司创立的非营利性计算机行业协会,旨在通过推广标准和开源解决方案来鼓励使用 MIPS 架构)下面,这个基金会能够让会员了解到 MIPS 最新的动态,并且进行技术和标准的讨论。同时,Wave Computing 作为 MIPS 背后的商业公司提供支撑,可以保证 MIPS 社区朝整合矩阵的方向发展,避免碎片化问题。当然,社区还会保持 MIPS 芯片兼容性的验证,这对于避免碎片化也非常关键。

 

开源的效果显而易见,Art 表示:“在我们宣布 MIPS 开源之后,MIPS 获得了更多业内人士的关注。另外,有 1000 多个公司和机构在 MIPS Open 网站上下载了 MIPS 的相关资料,并且有许多机构都成为了 MIPS Open 的会员,其中不乏一些我们认为暂时不会有交集的大公司。”

 

Art 强调,开发者和用户不用担心归属权的问题,MIPS 开源之后,包括 Waves Computing、CIP 都会通过参与咨询委员会的方式支持和推动开源社区的发展,并且社区背后拥有具有财力和实力的商业公司的支持也是一件好事。

 

何薇玲认为 MIPS 开源带来了三个明显的利好,首先是开发者进入的成本更低;其次,产品推向市场的周期可以变得更短;最后,开源可以不受环境的约束,更有利于中国芯片产业的发展。

 

MIPS+AI 的未来

 


技术的优势让 MIPS 更适合与 AI 结合,MIPS Open 又降低了开发者选择 MIPS 的门槛,并且不用担心开源带来的碎片化问题。但是,指令集的成功生态更为重要。对 MIPS 来说,摆在面前的第一个问题是建立开发者和用户对 MIPS 的信心。毕竟,MIPS 先后被 Silicon Graphics、Imagination 收购,如今又归属 Wave Computing。

 

何薇玲表示:“每一次的收购都有背后的时代背景。CPI 作为获得 MIPS 中国地区独家商业权利的公司,在推动 MIPS 与 AI 的结合中首先要做的也就是给用户和开发者信心,我们不仅告诉大家 MIPS 要往什么方向走,每月举办线下活动,让大家集思广益,也给我们提意见。其次就是 MIPS 未来会聚焦三大应用开发产品,包括汽车、高性能计算、低功耗。最后就是要尽量广结善缘。”

 

对于 MIPS 在中国的发展,Art 表示,Waves Computing 和 MIPS 自始至终都非常重视中国市场,并且在不断投入精力在经营和耕耘市场。在上海有本地化的团队,非常了解中国客户的诉求,也能更好的服务。

 

谈到本地化,何薇玲补充表示,在中国接地气是一件非常重要的事情,芯联芯是一个百分之百的中资公司,就是有接地气的全部打算。通过与 Wave Computing 的双边合作,在接地气之后才能获得双赢。并且,通过这种方式,在中美贸易中也能够非常通畅,没有阻碍。

 

在生态的建设方面,Art 指出,在 MIPS Open 的网站上,可以下载到 MIPS 攒了 30 多年的家底,可以说,在 MIPS 擅长的领域工具链非常的完整和成熟。他对 MIPS 未来在 AI 方面的生态发展也充满信心。

 

有意思的是,雷锋网了解到甚至有 RISC-V 的开发者因为羡慕 MIPS 完整的工具链,想要搬到 RISC-V 的平台上。

 

至于 MIPS 开源后的首款 AI 芯片什么时候上市,Art 表示由于 Wave Computing 收购 MIPS 的时间才一年左右,双方正在经历从 IP 到产品的整合,所以具体时间不方便透露,但这些都是技术上非常常规的时间轴。

 

小  结  

正如 Art 接受采访时所说,收购 MIPS 确实有情怀的因素,但更重要的是从公司战略的角度和对 MIPS 技术的认可,而开源 MIPS 是 Art 多年来的夙愿。伴随着 MIPS OPEN 的上线,Art 希望在 AI 时代,Wave 的云端的 DPU 能与边缘端的 MIPS 形成一个更加完整的平台,通过云+边缘的全栈方案让公司更有竞争力。

 

从指令集的角度,每个时代都会有极具代表性的指令集。许多人应该都没有想到,MIPS 虽然没有在智能手机普及的时代大获成功,但 MIPS 智能手表、机顶盒还有龙芯处理器中都已经获得成功。在 AI 和 IoT 的时代,Arm 面临着两大开源指令集 MIPS 和 RISC-V 的巨大压力。从技术上看,MIPS 和 RISC-V 将无可避免会竞争,至于谁能取得最终的胜利,技术本身之外,专利、政策、商业模式等一系列因素将共同作用。