科工力量：MIPS的倒下，给中国芯片公司什么启示

【文/铁流】

日前，外媒报道MIPS Technologies宣布将放弃继续设计MIPS指令集，转向了RISC-V。对此，笔者不禁感慨“四十河东，四十年河西”，MIPS作为第一款商用的RISC指令集，在诞生四十年后被公司放弃，转而投入RISC-V这个后起之秀的怀抱。回溯MIPS公司过去四十年的历史，成败关键还是在于能否抓住机遇，MIPS抓住了RISC处理器兴起的机遇，但没能抓住之后的两次历史机遇。

MIPS抓住RISC处理器兴起机遇而崛起

把时间轴往回拨半个世纪，全球CPU是CISC处理器的天下，直到RISC处理器异军突起，由于RISC处理器相对于CISC处理器有一定性能优势，这使英特尔在市场竞争中一度比较被动，不得不两头下注，同时保持CISC和RISC处理器两条产品线，以至于“RISC优势论”根深蒂固，即便当下CISC和RISC已经殊途同归，行业里的人都明白这个事情，但依然有很多媒体人在宣传RISC的“先天优势”。

在这一波RISC处理器大潮中，MIPS无疑是时代的弄潮儿。1981年，斯坦福教授John Hennessy开创了MIPS处理器，并于1984年创立了MIPS科技公司，1992年，MIPS被SGI收购，1998年，MIPS从SGI中被分拆出来重新上市。从创立MIPS至将公司出售给SGI，MIPS先后设计了R2000、R3000、R4000等产品，其中不乏商业上大卖的产品，SGI、索尼等公司都曾经是MIPS的大客户。

即便在MIPS逐渐日薄西山的情况下，在一些行业市场，MIPS依然有很强的竞争力，比如Cavium就曾经专注于基于MIPS的定制化网络设备处理器，CN6xxx曾经在网络设备市场上叱咤风云，其MIPS处理器产品线也有思科，Ubnt、博通、Mobileye等一系列忠实客户。根据MIPS在2018年公布的数据，MIPS芯片历史累计出货量已经超过100亿片，每年新增10亿片，这个市场规模不算小。

MIPS在两次竞争中失利而逐渐边缘化

第一次是RISC处理器在和CISC处理器竞争中失利。当年，虽然英特尔面对MIPS、Alpha、Sparc、Power、PA-RISC等RISC处理器颇为吃力，但英特尔并非等死之辈，反而借鉴了RISC处理器的优点，实现了CISC在解码阶段上向RISC的转化，弥补了CISC流水线实现上的劣势。

这里说明一下，在CISC借鉴RISC的优点同时，RISC也在借鉴CISC的优点，比如ARM借鉴CISC提高指令缓存效率，这直接导致CISC和RISC早已经殊途同归。多年前，来自美国威斯康辛大学的一个研究小组在国际高性能计算机体系结构大会上的报告指出，CISC与RISC在指令集架构层面上的差异已经较小，CISC与RISC的精华已经合二为一，且由微架构和物理设计、工艺实现带来的性能提升足以掩盖指令集层面的差异。结果这个报告受到一些学者的批评，批评的原因并非是这个报告本身有问题，而是这些学者们认为这已经是学术界的共识，没必要在顶级学术会议上耗费时间专门讲众所周知的结论。

在借鉴RISC的同时，英特尔还充分利用了自己的市场份额优势并坚持向下兼容，依靠更加成熟的横向整合商业模式开发出更具性价比的产品，依靠兼容和性价比优势挤压RISC处理器的市场份额。之后与微软组建Wintel同盟，依靠软件和硬件的捆绑直接奠定了其霸主地位。

在这一波死亡竞赛中，惠普放弃了PA-RISC，转头X86阵营；IBM则凭借政府、银行、军方等不差钱的客户，艰难维持着Power处理器，在2016年，IBM将Power8处理器卖给苏州宏芯，在2018年，宏芯还闹出欠薪事件；DEC（开发Alpha处理器）和Sun（开发Sparc处理器）轰然倒塌，DEC先被康柏收购，后被惠普雪藏，一些遗产还流到了英特尔手里，Sun的遗产则被甲骨文收购，数年前，甲骨文还凭借从Sun收购获得的遗产Java和谷歌打官司，索赔金额高达93亿美元。MIPS在这波浪潮中自然无法独善其身，在桌面市场被英特尔压着打，只能在通信等行业市场寻求立足之地。

MIPS第二次失利则是没有抓住智能移动设备崛起的契机，当时，就行业地位而言，MIPS还是要略胜于ARM一些，当年，其实德州仪器、飞思卡尔（当时德州仪器还是龙头企业，高通、联发科相对于那时的德州仪器都是弟弟，苹果和华为都还未开始设计手机芯片）等公司都曾经向客户提供过基于MIPS和ARM的手机芯片，只不过架不住诺基亚、三星、苹果等大公司更加青睐ARM，加上MIPS一心想和英特尔死磕导致高不成低不就，本身处于风云飘摇之中，而ARM则因为深耕嵌入式芯片，积累了很深的技术底蕴，抓住了时代机遇，在过去十年中快速崛起。

多次转卖元气大伤

2013年，英国Imagination公司以6000万美元价格收购了江河日下的MIPS公司，在这次收购中，MIPS 498项专利已经以3.5亿美元的价格出售给Bridge CrossingLLC集团。Imagination公司收购MIPS之后，形成了PowerVR GPU、MIPS CPU、通信和无线连接产品三大主营业务。不过，MIPS CPU并没有给Imagination带来太大收益，其主要营收高度依赖其GPU业务。因而Imagination并没有投入多少资源用于MIPS处理器的发展，反而是充分利用MIPS过去的积淀去赚钱，这直接导致了MIPS处理器的发展几乎处于停滞状态。

2017年，苹果在试图收购Imagination未果之后，宣布弃用PowerVRGPU，选择自研GPU，在苹果宣布弃用PowerVR GPU之后，Imagination股价下跌70%。面对危局，Imagination只能引进白衣骑士——一家有中资背景的资本Canyon Bridge，由于Canyon Bridge的中资背景，而MIPS不少业务和美国军方联系紧密，因而在收购前必须被剥离，由美国加州投资公司Tallwood 持有。之后，WaveComputing又从Tallwood买下了MIPS。Wave Computing是一家主攻人工智能的初创公司，原本是计划将MIPS应用于人工智能领域，但随着Wave Computing破产，一切都化为了泡影。

在Wave Computing破产重组之后，公司更名为MIPS Technologies，放弃了MIPS处理器的研发，投入RISC-V阵营。由于MIPS的历史地位，其投入RISC-V影响力不可谓小，好比是一个曾经割据一方的君主向一个新兴强权俯首称臣，颇具象征意义。

Wave Computing破产重组之后，公司更名为MIPS Technologies，但基本放弃MIPS指令集，转向RISC-V。图片来源见水印

MIPS的兴衰对中国的借鉴意义

MIPS之所以逐渐被市场边缘化，很重要的一个原因就是生态破碎化。由于MIPS学院风很重，在技术授权上比较开放，允许客户添加指令集，允许客户自己设计CPU核。技术上的开放一方面使MIPS在学院派中颇受青睐，很多大学至今依然在使用MIPS进行教学，另一方面，客户可以自由添加指令集，而这直接导致MIPS的生态破碎化。

相比之下，ARM则在商业上比较开放，但在技术上卡的非常严格，在ARM32时代，ARM仅对苹果、高通等不超过5家公司授权过ARM32指令集，而且禁止客户修改、添加指令，其他的一律是IP核授权。诚然，ARM64在授权方面比ARM32开放很多，但禁止修改添加指令，价格异常昂贵，国内某企业的授权费用为每5年1亿美元，到期后重新谈判，而且还有不可修改添加指令，仅限于服务器领域等条款。某明星企业更加有钱，买的授权等级更高一些，当然，花的钱也更多。可以说，ARM在技术授权方面比MIPS更加保守，但恰恰是这种保守的举措，比如禁止客户修改、添加指令等条款使ARM避免了MIPS生态破碎化的命运。

近年来，国产CPU呈现出“百花齐放”的态势，国内已经出现了X86、ARM、MIPS、SPARC、RISC-V、SW64等多种指令集，其中，SW64是申威自主研发的指令集，龙芯在3A4000以前的LoongISA是基于MIPS进行添加，3A5000则基于龙芯自主指令集LoongArch。RISC-V是开源指令集，RISC-V源自美国大学项目，且RISC-V基金会由国际社区共同治理，类似3GPP。澜起、兆芯基于X86授权，华为、飞腾、展锐，以及已经关门的华芯通基于ARM授权，宏芯、浪潮先后与IBM合作加入Power阵营，英特尔、IBM都是美国公司，ARM重要研发中心在美国奥斯汀，而且很有可能被英伟达收购，成为一家彻头彻尾的美国公司。这在当下这种国际大环境下，高度依赖美国公司授权是非常危险的。这并非危言耸听，而是现实的风险。由于某司在设计上依赖ARM授权，在制造上依赖台积电工艺，在美国发起制裁之后，其ARM CPU已经“绝版”。

在政策的指引下，国产化替代项目正如火如荼的开展，但在实践中遭遇了一系列问题，最麻烦的事情莫过于软件生态建设。在软件移植和适配过程中，由于各家国产CPU的指令集不同，这导致软件必须适配多个版本，重复建设，使软件移植工作量翻倍。本来就是小众市场，移植工作量又大，很多软件厂商只是抱着完成政治任务的态度敷衍了事，移植过来的软件和在英特尔平台上的体验和功能差距明显，用起来总是莫名其妙的卡顿，相比之下，Wintel平台哪怕是多年前的老赛扬+Windows都能流畅。

当年，MIPS就是吃了标准不统一生态破碎化的亏，如今，众多尚在萌芽状态的国产CPU又不约而同的掉进这个坑里。基于内循环的顶层设计，完全可以强制统一标准，搞一套自主指令集，然后国内各家CPU公司基于这套指令集设计CPU，谁的好用就用谁的。这种做法还有一个好处，那就是换成自主指令集后，因为国外买不到基于自主指令集设计的CPU核，那些穿马甲的伪国产CPU也会原形毕露，真正的自主CPU就能享受到国家政策红利，彻底禁绝马甲CPU侵吞政策红利的可能性。软件厂商也可以只适配一个版本的软件，这样有更多的时间和精力去做软件优化。只有众人拾柴，才能火焰高，国产自主软硬件技术体系才能在最短时间内初步形成。

结语

诚然，当下的MIPS已经日薄西山，但MIPS作为第一种商业的精简指令集曾经辉煌过至今仍保持相当的市场份额，由于起步早且非常学院派，影响力很广，美国不少大公司如博通、Mobileye、台湾联发科与不少大学至今仍使用MIPS进行业务及教学。

就行业地位而言，虽然和X86、ARM不能比，但根据MIPS在2018年公布的数据，MIPS芯片历史累计出货量已经超过100亿片，这种影响力和行业地位暂时难有除X86和ARM以外的处理器能够超越。

MIPS和RISC-V有很深的渊源，两者都非常学院派，而且都允许自由添加指令，在全球众多商业公司和研究机构纷纷加入RISC-V阵营的情况下，如何避免“九龙治水”后软件生态破碎化，是RISC-V亟需面对的问题。对于中国CPU公司而言，如何统一标准，避免内耗，实现力往一处使，是必须好好思考的问题。

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全球三大芯片架构之一MIPS倒下！转身投入RISC-V阵营

杨净 鱼羊 发自 凹非寺量子位 报道 | 公众号 QbitAI

全球三大芯片架构之一MIPS ，已经成为历史。

据外媒报道，所属公司宣布将放弃继续设计MIPS架构，全身心投入RISC-V阵营。

作为当年站在RISC 改革前沿的前浪，MIPS由图灵奖得主、谷歌母公司董事长John Hennessy 创办坐镇，创办8年即上市。

当时究竟火到什么程度？

就是微软会将自己的Windows系统移植到MIPS，英特尔也随即花费数十亿美元开发Itanium架构，来应对当时市面上RISC的挑战的那种。

甚至MIPS一度被业内认为可以比肩Arm、x86，成为全球三大主流架构 之一。

如今本应四十不惑的MIPS，却突然耐不住寂寞，意外转投大火的RISC-V阵营。

于是，就有网友感叹：这真是又一个遇上了安卓的黑莓啊。

生于斯坦福，今年40岁

论起出身，MIPS可以说是“师出名门”。

1981年，时任斯坦福教授的John Hennessy领导团队，实现了第一个MIPS架构处理器。

MIPS，全称为Microprocessor without Interlocked Pipeline Stage。它采用5级指令流水线，能够以接近每个周期一条指令的速率执行。这在当时很罕见。

1980年代，正是精简指令集（RISC）对以x86为代表的复杂指令集（CISC）发起第一波冲击之时，其发展的势头，甚至让英特尔不惜投入数十亿美元开发Itanium。

而MIPS，就是RISC阵营中最早的冲锋者之一。

1984年，John Hennessy离开斯坦福，创立了MIPS科技公司。并且在成立的第二年就推出了第一个芯片设计R2000。

1988年，MIPS推出了R3000。这款产品很快大获成功，销售超百万颗。

不少公司的消费电子产品都用到了R3000，比如索尼的PS。美国首家电脑公司DEC、爱普生、日本电器等等知名企业也均是其客户。

1991年，MIPS就推出了64bit的R4000。其竞争对手Arm则直到2012年才开始大范围推广64bit处理器设计。

直到现在，你仍可以在不少产品中找到它的身影。

比如英特尔旗下的自动驾驶公司Mobileye就仍在广泛采用其技术。而家用路由器产品中，MIPS也并不鲜见。

中科院自主研发的龙芯，其LoongISA指令集同样基于MIPS发展而来。不过，去年龙芯已宣布，准备研发一套完全采用中国技术的指令集LoongArch，实现进一步的自主可控。

值得一提的是，MIPS和现在的当红炸子鸡RISC-V 称得上是师出同门，在许多方面都基于相同的思想。

MIPS的创始人John Hennessy和RISC-V之父Dave Patterson也渊源颇深。

两人合作撰写了2本现在被广泛用于本科生、研究生课程的教科书：《计算机体系结构：量化研究方法》和《计算机组成与设计：硬件/软件接口》。

2017年，两人又因“开创了一种系统的、定量的方法来设计和评价计算机体系结构，并对微处理器行业产生了持久的影响 ”，共同获得图灵奖。

专利被瓜分，又数次易手

然鹅，没想到的是，当年如此辉煌的MIPS，从21世纪伊始就逐渐走下神坛。

而这当中的每一步都是如此的戏剧化。

首先，智能手机时代的爆发让竞争对手Arm走上舞台中央。

之前也提到，MIPS设计之初就主打高性能的产品，比如游戏机、路由器、打印机等，对标英特尔的x86。

而Arm从诞生开始就瞄准嵌入式低功耗领域，以至于在智能手机时期，Arm立刻可联合高通、苹果、联发科打造移动处理器芯片。

当时的MIPS产品并没有低功耗的优势，等反应过来也为时已晚。

再加上两者之间不同的授权方式。MIPS指令集架构授权很便宜，CPU核卖得贵，也就迫使很多公司选择自行设计，MIPS核心、添加指令、发布开发工具

Arm则刚好相反，让众多CPU厂商可以共享一套指令集和编译工具，甚至为了讨好程序员，还设计了好用且便宜的USB调试工具。

因为一个迟疑，就让MIPS失去了关键机会，甚至还落得被Arm蚕食的下场。

2012年，江湖上就已经传出MIPS正在寻求买家把自己卖掉。

当时潜在的买家有高通、博通、AMD、Google等，但最终得手的是竞争对手Arm、半导体及软件设计公司Imagination。

Arm联合自己所属组织Bridge Crossing（专门收购技术专利），以3.5亿美元收购MIPS近500项专利，当中Arm出资1.675亿美元。

剩下的专利（82项核心架构相关的关键专利）和公司运营主体都卖给了Imagination，收购价仅为6000万美元 。

两个收购方还就这些专利达成了交叉授权协议：Imagination获得498项剥离专利的终身免费授权，Bridge Crossing则得到82项保留专利的限制性授权。

本以为MIPS遭遇如此贱卖，应该已经是大结局了。

但没曾想，这是多舛命途的开始。

Imagination本想借此番收购加强自身的CPU业务，它的第一大股东英特尔 也想牵制Arm的发展。

但在重要客户苹果选择自研GPU之后，Imagination业务一度告急，随即选择将MIPS抛售，自己也面临着收购的命运。

MIPS经过两度转手，最终在2018年6月，落到了AI初创企业Wave Computing 手里。

因为要在MIPS CPU上开发他们公司的AI加速硬件，然后就买下了整个MIPS。

据媒体称，当时他们已经拥有了相关许可，其实根本没必要买。

当然原因不排除Wave Computing团队不少人都出自于MIPS，像CEO Derek Meyer曾是MIPS副总裁。

收购不到半年，Wave Computing提出了一个大胆的计划——将MIPS架构开源，开放32位和64的MIPS架构（当时最新更新到第6版）。

他们希望通过免费和开放战略吸引到更多企业客户开发者。

然而本认为MIPS应该找到了一个好归宿之际，结果好景不长，在收购第二年，Wave Computing就申请破产重组。

之后，MIPS的命运就一直悬而未决。

正式投身RISC-V阵营

现在，它以崭新的姿态重回大家的视野：放弃此前的同名架构，投身RISC-V阵营。

公司在官方声明中表示：

MIPS正在开发第八代架构、该架构将基于RISC-V处理器标准。

前文也说道，MIPS与RISC-V算是师出同门。

它们都是遵循RISC的理念，以简单、流线型的CPU设计而闻名。

而在去年，刚满10周岁的RISC-V还一度火出了圈。

因为架构简单、功耗面积低，更关键的在于开源，降低了厂商的开发门槛，由此受到了众多开发者青睐。

就如阿里旗下的平头哥，创办不久就开发了一款基于RISC-V的玄铁910芯片，性能在ARM的A72级别。

前不久，他们还宣布已经把安卓 10系统成功移植到了这款芯片上，并开源了全部的代码。

国外也有一家公司SiFive，他们去年推出了一款使用RISC-V处理器的Linux电脑。

免费、又好用、可应用的范围还广……这应该就是MIPS转战RISC-V的主要原因吧。

至于之前已经得到MIPS授权的厂商，仍然可以合法地生产基于MIPS芯片。

但后续还能否得到技术支持，就不得而知了。

参考链接：[1] https://www.eejournal.com/article/wait-what-mips-becomes-risc-v/[2] https://www.arm.com/company/news/2012/11/arm-announces-participation-in-a-consortium-to-acquire-rights-to-mips-technologies-mips-portfolio[3] http://www.semiinsights.com/s/electronic_components/23/38298.shtml

— 完 —

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