MIPS抓住RISC處理器興起機遇而崛起

日前，外媒報道MIPS Technologies宣布將放棄繼續(xù)設計MIPS指令集，轉向了RISC-V。對此，鐵流不禁感慨“四十河東，四十年河西”，MIPS作為第一款商用的RISC指令集，在誕生四十年后被公司放棄，轉而投入RISC-V這個后起之秀的懷抱?；厮軲IPS公司過去四十年的歷史，成敗關鍵還是在于能否抓住機遇，MIPS抓住了RISC處理器興起的機遇，但沒能抓住之后的兩次歷史機遇。

MIPS抓住RISC處理器興起機遇而崛起

把時間軸往回撥半個世紀，全球CPU是CISC處理器的天下，直到RISC處理器異軍突起，由于RISC處理器相對于CISC處理器有一定性能優(yōu)勢，這使英特爾在市場競爭中一度比較被動，不得不兩頭下注，同時保持CISC和RISC處理器兩條產(chǎn)品線，以至于“RISC優(yōu)勢論”根深蒂固，即便當下CISC和RISC已經(jīng)殊途同歸，行業(yè)里的人都明白這個事情，但依然有很多媒體人在宣傳RISC的“先天優(yōu)勢”。

在這一波RISC處理器大潮中，MIPS無疑是時代的弄潮兒。1981年，斯坦福教授John Hennessy開創(chuàng)了MIPS處理器，并于1984年創(chuàng)立了MIPS科技公司，1992年，MIPS被SGI收購，1998年，MIPS從SGI中被分拆出來重新上市。

從創(chuàng)立MIPS至將公司出售給SGI，MIPS先后設計了R2000、R3000、R4000等產(chǎn)品，其中不乏商業(yè)上大賣的產(chǎn)品，SGI、索尼等公司都曾經(jīng)是MIPS的大客戶。即便在MIPS逐漸日薄西山的情況下，在一些行業(yè)市場，MIPS依然有很強的競爭力，比如Cavium就曾經(jīng)專注于基于MIPS的定制化網(wǎng)絡設備處理器，CN6xxx曾經(jīng)在網(wǎng)絡設備市場上叱咤風云，其MIPS處理器產(chǎn)品線也有思科，Ubnt、博通、Mobileye等一系列忠實客戶。

根據(jù)MIPS在2018年公布的數(shù)據(jù)，MIPS芯片歷史累計出貨量已經(jīng)超過100億片，每年新增10億片，這個市場規(guī)模不算小。

MIPS在兩次競爭中失利而逐漸邊緣化

第一次是RISC處理器在和CISC處理器競爭中失利。當年，雖然英特爾面對MIPS、Alpha、Sparc、Power、PA-RISC等RISC處理器頗為吃力，但英特爾并非等死之輩，反而借鑒了RISC處理器的優(yōu)點，實現(xiàn)了CISC在解碼階段上向RISC的轉化，彌補了CISC流水線實現(xiàn)上的劣勢。這里說明一下，在CISC借鑒RISC的優(yōu)點同時，RISC也在借鑒CISC的優(yōu)點，比如ARM借鑒CISC提高指令緩存效率，這直接導致CISC和RISC早已經(jīng)殊途同歸。

多年前，來自美國威斯康辛大學的一個研究小組在國際高性能計算機體系結構大會上的報告指出，CISC與RISC在指令集架構層面上的差異已經(jīng)較小，CISC與RISC的精華已經(jīng)合二為一，且由微架構和物理設計、工藝實現(xiàn)帶來的性能提升足以掩蓋指令集層面的差異。

結果這個報告受到一些學者的批評，批評的原因并非是這個報告本身有問題，而是這些學者們認為這已經(jīng)是學術界的共識，沒必要在頂級學術會議上耗費時間專門講眾所周知的結論。

在借鑒RISC的同時，英特爾還充分利用了自己的市場份額優(yōu)勢并堅持向下兼容，依靠更加成熟的橫向整合商業(yè)模式開發(fā)出更具性價比的產(chǎn)品，依靠兼容和性價比優(yōu)勢擠壓RISC處理器的市場份額。

之后與微軟組建Wintel同盟，依靠軟件和硬件的捆綁直接奠定了其霸主地位。在這一波死亡競賽中，惠普放棄了PA-RISC，轉頭X86陣營；IBM則憑借政府、銀行、軍方等不差錢的客戶，艱難維持著Power處理器，在2016年，IBM將Power8處理器賣給蘇州宏芯，在2018年，宏芯還鬧出欠薪事件；DEC（開發(fā)Alpha處理器）和Sun（開發(fā)Sparc處理器）轟然倒塌，DEC先被康柏收購，后被惠普雪藏，一些遺產(chǎn)還流到了英特爾手里，Sun的遺產(chǎn)則被甲骨文收購，數(shù)年前，甲骨文還憑借從Sun收購獲得的遺產(chǎn)Java和谷歌打官司，索賠金額高達93億美元。

MIPS在這波浪潮中自然無法獨善其身，在桌面市場被英特爾壓著打，只能在通信等行業(yè)市場尋求立足之地。MIPS第二次失利則是沒有抓住智能移動設備崛起的契機，當時，就行業(yè)地位而言，MIPS還是要略勝于ARM一些，當年，其實德州儀器、飛思卡爾（當時德州儀器還是龍頭企業(yè)，高通、聯(lián)發(fā)科相對于那時的德州儀器都是弟弟，蘋果和華為都還未開始設計手機芯片）等公司都曾經(jīng)向客戶提供過基于MIPS和ARM的手機芯片，只不過架不住諾基亞、三星、蘋果等大公司更加青睞ARM，加上MIPS一心想和英特爾死磕導致高不成低不就，本身處于風云飄搖之中，而ARM則因為深耕嵌入式芯片，積累了很深的技術底蘊，抓住了時代機遇，在過去十年中快速崛起。

多次轉賣元氣大傷

2013年，英國Imagination公司以6000萬美元價格收購了江河日下的MIPS公司，在這次收購中，MIPS 498項專利已經(jīng)以3.5億美元的價格出售給Bridge CrossingLLC集團。Imagination公司收購MIPS之后，形成了PowerVR GPU、MIPS CPU、通信和無線連接產(chǎn)品三大主營業(yè)務。

不過，MIPS CPU并沒有給Imagination帶來太大收益，其主要營收高度依賴其GPU業(yè)務。因而Imagination并沒有投入多少資源用于MIPS處理器的發(fā)展，反而是充分利用MIPS過去的積淀去賺錢，這直接導致了MIPS處理器的發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài)。2017年，蘋果在試圖收購Imagination未果之后，宣布棄用PowerVRGPU，選擇自研GPU，在蘋果宣布棄用PowerVR GPU之后，Imagination股價下跌70%。

面對危局，Imagination只能引進白衣騎士——一家有中資背景的資本Canyon Bridge，由于Canyon Bridge的中資背景，而MIPS不少業(yè)務和美國軍方聯(lián)系緊密，因而在收購前必須被剝離，由美國加州投資公司Tallwood 持有。之后，WaveComputing又從Tallwood買下了MIPS。

Wave Computing是一家主攻人工智能的初創(chuàng)公司，原本是計劃將MIPS應用于人工智能領域，但隨著Wave Computing破產(chǎn)，一切都化為了泡影。

在Wave Computing破產(chǎn)重組之后，公司更名為MIPS Technologies，放棄了MIPS處理器的研發(fā)，投入RISC-V陣營。由于MIPS的歷史地位，其投入RISC-V影響力不可謂小，好比是一個曾經(jīng)割據(jù)一方的君主向一個新興強權俯首稱臣，頗具象征意義。

MIPS的興衰對中國的借鑒意義

MIPS之所以逐漸被市場邊緣化，很重要的一個原因就是生態(tài)破碎化。由于MIPS學院風很重，在技術授權上比較開放，允許客戶添加指令集，允許客戶自己設計CPU核。技術上的開放一方面使MIPS在學院派中頗受青睞，很多大學至今依然在使用MIPS進行教學，另一方面，客戶可以自由添加指令集，而這直接導致MIPS的生態(tài)破碎化。相比之下，ARM則在商業(yè)上比較開放，但在技術上卡的非常嚴格，在ARM32時代，ARM僅對蘋果、高通等不超過5家公司授權過ARM32指令集，而且禁止客戶修改、添加指令，其他的一律是IP核授權。

誠然，ARM64在授權方面比ARM32開放很多，但禁止修改添加指令，價格異常昂貴，國內(nèi)某企業(yè)的授權費用為每5年1億美元，到期后重新談判，而且還有不可修改添加指令，僅限于服務器領域等條款。

某明星企業(yè)更加有錢，買的授權等級更高一些，當然，花的錢也更多?？梢哉f，ARM在技術授權方面比MIPS更加保守，但恰恰是這種保守的舉措，比如禁止客戶修改、添加指令等條款使ARM避免了MIPS生態(tài)破碎化的命運。

近年來，國產(chǎn)CPU呈現(xiàn)出“百花齊放”的態(tài)勢，國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了X86、ARM、MIPS、SPARC、RISC-V、SW64等多種指令集，其中，SW64是申威自主研發(fā)的指令集，龍芯在3A4000以前的LoongISA是基于MIPS進行添加，3A5000則基于龍芯自主指令集LoongArch。

RISC-V是開源指令集，RISC-V源自美國大學項目，且RISC-V基金會掌控在白人手里。瀾起、兆芯基于X86授權，華為、飛騰、展銳，以及已經(jīng)關門的華芯通基于ARM授權，宏芯、浪潮先后與IBM合作加入Power陣營，英特爾、IBM都是美國公司，ARM重要研發(fā)中心在美國奧斯汀，而且很有可能被英偉達收購，成為一家徹頭徹尾的美國公司。

這在當下這種國際大環(huán)境下，高度依賴美國公司授權是非常危險的。這并非危言聳聽，而是現(xiàn)實的風險。由于某司在設計上依賴ARM授權，在制造上依賴臺積電工藝，在美國發(fā)起制裁之后，其ARM CPU已經(jīng)“絕版”。

在政策的指引下，國產(chǎn)化替代項目正如火如荼的開展，但在實踐中遭遇了一系列問題，最麻煩的事情莫過于軟件生態(tài)建設。在軟件移植和適配過程中，由于各家國產(chǎn)CPU的指令集不同，這導致軟件必須適配多個版本，重復建設，使軟件移植工作量翻倍。本來就是小眾市場，移植工作量又大，很多軟件廠商只是抱著完成政治任務的態(tài)度敷衍了事，移植過來的軟件和在英特爾平臺上的體驗和功能差距明顯，用起來總是莫名其妙的卡頓，相比之下，Wintel平臺哪怕是多年前的老賽揚+Windows都能流暢。

當年，MIPS就是吃了標準不統(tǒng)一生態(tài)破碎化的虧，如今，眾多尚在萌芽狀態(tài)的國產(chǎn)CPU又不約而同的掉進這個坑里?；趦?nèi)循環(huán)的頂層設計，完全可以強制統(tǒng)一標準，搞一套自主指令集，然后國內(nèi)各家CPU公司基于這套指令集設計CPU，誰的好用就用誰的。這種做法還有一個好處，那就是換成自主指令集后，因為國外買不到基于自主指令集設計的CPU核，那些穿馬甲的偽國產(chǎn)CPU也會原形畢露，真正的自主CPU就能享受到國家政策紅利，徹底禁絕馬甲CPU侵吞政策紅利的可能性。軟件廠商也可以只適配一個版本的軟件，這樣有更多的時間和精力去做軟件優(yōu)化。

只有眾人拾柴，才能火焰高，國產(chǎn)自主軟硬件技術體系才能在最短時間內(nèi)初步形成。結語誠然，當下的MIPS已經(jīng)日薄西山，但MIPS作為第一種商業(yè)的精簡指令集曾經(jīng)輝煌過至今仍保持相當?shù)氖袌龇蓊~，由于起步早且非常學院派，影響力很廣，美國不少大公司如博通、Mobileye、臺灣聯(lián)發(fā)科與不少大學至今仍使用MIPS進行業(yè)務及教學。

就行業(yè)地位而言，雖然和X86、ARM不能比，但根據(jù)MIPS在2018年公布的數(shù)據(jù)，MIPS芯片歷史累計出貨量已經(jīng)超過100億片，這種影響力和行業(yè)地位暫時難有除X86和ARM以外的處理器能夠超越。

MIPS和RISC-V有很深的淵源，兩者都非常學院派，而且都允許自由添加指令，在全球眾多商業(yè)公司和研究機構紛紛加入RISC-V陣營的情況下，如何避免“九龍治水”后軟件生態(tài)破碎化，是RISC-V亟需面對的問題。

對于中國CPU公司而言，如何統(tǒng)一標準，避免內(nèi)耗，實現(xiàn)力往一處使，是必須好好思考的問題。

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