【被行動趨勢拋棄】曾被微軟採用,全球 4 大晶片架構之一的 MIPS 宣告陣亡

MIPS
晶片示意圖

【為什麼我們要挑選這篇文章】2010 年代,市場有四大晶片架構,一是基於 CISC(複雜指令集)的 x86 架構,二是基於 RISC(精簡指令集)的 ARM、MIPS 與 RISC-V。在 1980、1990 年代,MIPS 在晶片界很夯,當時微軟將 Windows 系統移植到 MIPS,英特爾也花費數十億美元開發 Itanium 架構,應對 MIPS 的挑戰。

然而到了 2010 年代,MIPS 開始失寵,輾轉被賣到不同公司,最後宣布放棄開發,投入 RISC-V 陣營。為何 MIPS 會失敗?(責任編輯:郭家宏)

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作者:量子位

全球三大晶片架構之一的 MIPS,已經成為歷史。

(TO 編按:產業界中,三大晶片架構指的是 x86、ARM 與 MIPS,它們在 1970、1980 年代誕生。而 RISC-V 是 2014 年推出的新晶片架構,因此加入 RISC-V 後,也有四大晶片的說法。)

據外媒報導,所屬公司宣佈將放棄繼續設計 MIPS 架構,全身心投入 RISC-V 陣營。

作為當年站在 RISC 改革前沿的前浪,MIPS 由圖靈獎得主、Google 母公司董事長 John Hennessy 創辦坐鎮,創辦 8 年即上市。

當時究竟夯到什麼程度?

就是微軟會將自己的 Windows 系統移植到 MIPS,英特爾也隨即花費數十億美元開發 Itanium 架構,來應對當時市面上 RISC 的挑戰的那種。

甚至 MIPS 一度被業內認為可以比肩 ARM、x86,是當時全球三大主流架構之一。

如今本應四十不惑的 MIPS,卻突然耐不住寂寞,意外轉投大紅的 RISC-V 陣營。

於是,就有網友感嘆:這真是又一個遇上了 Android 的黑莓啊。

MIPS 架構與 RISC-V 師出同門

論起出身,MIPS 可以說是「師出名門」。

1981 年,時任史丹佛教授的 John Hennessy 領導團隊,實現了第一個 MIPS 架構處理器。

MIPS,全稱為 Microprocessor without Interlocked Pipeline Stage。它採用 5 級指令流水線,能夠以接近每個週期一條指令的速率執行。這在當時很罕見。

1980 年代,正是精簡指令集(RISC)對以 x86 為代表的複雜指令集(CISC)發起第一波衝擊之時,其發展的勢頭,甚至讓英特爾不惜投入數十億美元開發 Itanium。

而 MIPS,就是 RISC 陣營中最早的衝鋒者之一。

1984 年,John Hennessy 離開史丹佛,創立了 MIPS 科技公司。並且在成立的第二年就推出了第一個晶片設計 R2000。

1988 年,MIPS 推出了 R3000。這款產品很快大獲成功,銷售超百萬顆。

不少公司的消費電子產品都用到了 R3000,比如 Sony 的 PS。美國首家電腦公司 DEC、愛普生、日本電器等等知名企業也均是其客戶。

1991 年,MIPS 就推出了 64bit 的 R4000。其競爭對手 ARM 則直到 2012 年才開始大範圍推廣 64bit 處理器設計。

直到現在,你仍可以在不少產品中找到它的身影。

比如英特爾旗下的自動駕駛公司 Mobileye 就仍在廣泛採用其技術。而家用路由器產品中,MIPS 也並不少見。

中科院自主研發的龍芯,其 LoongISA 指令集同樣基於 MIPS 發展而來。不過,去年龍芯已宣佈,準備研發一套完全採用中國技術的指令集 LoongArch,實現進一步的自主可控。

值得一提的是,MIPS 和現在的當紅炸子雞 RISC-V 稱得上是師出同門,在許多方面都基於相同的思想。

MIPS 的創始人 John Hennessy 和 RISC-V 之父 Dave Patterson 也淵源頗深。

兩人合作撰寫了 2 本現在被廣泛用於本科生、研究生課程的教科書:《計算機體系結構:量化研究方法》和《計算機組成與設計:硬件/軟件接口》。

2017 年,兩人又因「開創了一種系統的、定量的方法來設計和評價電腦體系結構,並對微處理器行業產生了持久的影響」,共同獲得圖靈獎。

行動時代來臨,MIPS 功耗高而失寵

然而沒想到的是,當年如此輝煌的 MIPS,從 21 世紀開始就逐漸走下神壇。

而這當中的每一步都是如此的戲劇化。

首先,智慧手機時代的爆發,讓競爭對手 ARM 走上舞台中央。

之前也提到,MIPS 設計之初就主打高性能的產品,比如遊戲機、路由器、影印機等,對標英特爾的 x86。

而 ARM 從誕生開始就瞄準嵌入式低功耗領域,以至於在智慧手機時期,ARM 立刻可聯合高通、蘋果、聯發科打造行動處理器晶片。

當時的 MIPS 產品並沒有低功耗的優勢,等反應過來也為時已晚。

再加上兩者之間不同的授權方式。MIPS 指令集架構授權很便宜,CPU 核賣得貴,也就迫使很多公司選擇自行設計 MIPS 核心,添加指令,並發佈開發工具

ARM 則剛好相反,讓眾多 CPU 廠商可以共享一套指令集和編譯工具,甚至為了討好工程師,還設計了好用且便宜的 USB 調試工具。

因為一個遲疑,就讓 MIPS 失去了關鍵機會,甚至還落得被 ARM 蠶食的下場。

2012 年,江湖上就已經傳出 MIPS 正在尋求買家把自己賣掉。

當時潛在的買家有高通、博通、AMD、Google 等,但最終得手的是競爭對手 Arm、半導體及軟體設計公司 Imagination。

Arm 聯合自己所屬組織 Bridge Crossing(專門收購技術專利),以 3.5 億美元收購 MIPS 近 500 項專利,當中 Arm 出資 1.675 億美元。

剩下的專利(82 項核心架構相關的關鍵專利)和公司運營主體都賣給了 Imagination,收購價僅為 6000 萬美元。

兩個收購方還就這些專利達成了交叉授權協議:Imagination 獲得 498 項剝離專利的終身免費授權,Bridge Crossing 則得到 82 項保留專利的限制性授權。

本以為 MIPS 遭遇如此賤賣,應該已經是大結局了。

但沒曾想,這是多舛命途的開始。

Imagination 本想藉此番收購加強自身的 CPU 業務,它的第一大股東英特爾也想牽制 Arm 的發展。

但在重要客戶蘋果選擇自研 GPU 之後,Imagination 業務一度告急,隨即選擇將 MIPS 拋售,自己也面臨著收購的命運。

MIPS 經過兩度轉手,最終在 2018 年 6 月,落到了 AI 新創企業 Wave Computing 手裡。

因為要在 MIPS CPU 上開發他們公司的 AI 加速硬體,然後就買下了整個 MIPS。

據媒體稱,當時他們已經擁有了相關許可,其實根本沒必要買。

當然,原因不排除 Wave Computing 團隊不少人都出自於 MIPS,像 CEO Derek Meyer 曾是 MIPS 副總裁。

收購不到半年,Wave Computing 提出了一個大膽的計劃——將 MIPS 架構開源,開放 32 位和 64 的 MIPS 架構(當時最新更新到第 6 版)。

他們希望透過免費和開放戰略吸引到更多企業客戶開發者。

然而本認為 MIPS 應該找到了一個好歸宿之際,結果好景不長,在收購第二年,Wave Computing 就申請破產重組。

之後,MIPS 的命運就一直懸而未決。

MIPS 正式投身 RISC-V 陣營

現在,它以嶄新的姿態重回大家的視野:放棄此前的同名架構,投身 RISC-V 陣營。

公司在官方聲明中表示:「MIPS 正在開發第八代架構、該架構將基於 RISC-V 處理器標準。」

前文也說道,MIPS 與 RISC-V 算是師出同門。

它們都是遵循 RISC 的理念,以簡單、流線型的 CPU 設計而聞名。

而在去年,剛滿 10 週歲的 RISC-V 還一度大紅。

因為架構簡單、功耗面積低,更關鍵的在於開源,降低了廠商的開發門檻,由此受到了眾多開發者青睞。

就如阿里旗下的平頭哥,創辦不久就開發了一款基於 RISC-V 的玄鐵 910 晶片,性能在 ARM 的 A72 級別。

前不久,他們還宣佈已經把 Android 10 系統成功移植到了這款晶片上,並開源了全部的程式碼。

國外也有一家公司 SiFive,他們去年推出了一款使用 RISC-V 處理器的 Linux 電腦。

免費、又好用、可應用的範圍還廣……這應該就是 MIPS 轉戰 RISC-V 的主要原因吧。

至於之前已經得到 MIPS 授權的廠商,仍然可以合法的生產基於 MIPS 晶片。

但後續還能否得到技術支持,就不得而知了。

參考資料

EE Journal》、《Arm》、《半導體行業觀察

(本文經 量子位 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈全球三大芯片架构之一 MIPS 倒下!转身投入 RISC-V 阵营 〉。首圖來源:Piqsels CC Licensed

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