MIPS衰落 LoongArch崛起

原创 铁君 2021-06-20 21:18

不久前,龙芯发布了自主指令集LoongArch和基于LoongArch设计的3A5000,与MIPS彻底分道扬镳。从龙芯最初基于MIPS添加指令,到发展出基于MIPSLoongISA,再到最新的LoongArch,龙芯的目的是非常明确的,也是显而易见的,那就是尽一切可能掌握主导权,坚定不移走自主之路。

MIPS的兴起与衰弱

把时间轴往回拨半个世纪,全球CPUCISC处理器的天下,直到RISC处理器异军突起,在这一波RISC处理器大潮中,MIPS无疑是时代的弄潮儿。从创立MIPS至将公司出售给SGIMIPS先后设计了R2000R3000R4000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。

MIPS的衰弱主要还是没能把握住两次发展机遇和之后多次转卖元气大伤第一次是RISC处理器在和CISC处理器竞争中失利。第二次失利则是没有抓住智能移动设备崛起的契机。

由于MIPS江河日下,资本必然选择适时套现,2013年,英国Imagination公司以6000万美元价格收购了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 Crossing LLC集团。

2017年,因苹果宣布弃用PowerVR GPUImagination股价下跌70%面对危局,Imagination只能断臂求生,MIPS被剥离由美国加州投资公司Tallwood 持有。之后,Wave Computing又从Tallwood买下了MIPS之后,Wave Computing破产,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这些年一直处于反复被专卖的“阵痛”中,目前,MIPS在国内的生态基本是龙芯及其合作伙伴在维护,在近十年的时间里已经形成了自己的特色,已经取得了MIPS桌面和服务器生态的主导权。

 

LoongArch自主研发不存在侵权风险

早期,龙芯基于MIPS设计CPU,之后不断添加指令,在十多年里,龙芯基于MIPS进行添加了1000多条指令形成了LoongISA,3a4000以前的CPU都是基于LoongISA。

不过,MIPS毕竟是一家美国公司,存在发展上的未知风险。加上MIPS是第一款商用RISC处理器,由于一直保持向下兼容,积累了很多历史包袱,很多被人诟病的问题由于保持兼容的原因一直未修改。在技术飞速发展的大背景下,仅仅基于MIPS进行添加指令已经无法满足龙芯的需求。在外在风险和内在需求的双重刺激下,龙芯开发自主指令集LoongArch

由于不少人怀疑LoongArch又是龙芯基于MIPS魔改,铁流特意向一位中科院计算所研究员求证,获得的回复是“LoongArch自定义指令集,通过二进制翻译技术兼容MIPS”。该研究员是RISC-V的支持者,为RISC-V在中国的推广做出了巨大贡献。有鉴于这位研究员与龙芯没有任何利益关系,其表态可靠性极高。

不久前,龙芯公开了《龙芯架构参考手册(卷一:基础架构)》

从公开资料来看,单单指令编码格方面LoongArch和MIPS完全不同。当然,不同的地方还有很多,大家可以自行下载比较。


要是从指令的设计风格来看,与其说LoongArch与MIPS相似,还不如说它与RISC-V更加相似。LoongArch架构有多个版本,包括LoongArch64、LoongArcn32,以及LoongArch32精简版。其中LoongArch32精简版主要用于教学实验和嵌入式,对标的就是RISC-V一位名叫“歌迷你妹”的网友做了一张LoongArch32精简版和RISC-V的对比表格,具体如下:


从已经公开资料看,LoongArch与MIPS、RISC-V是完全不同的指令集。

MIPS将在大陆衰亡

芯联芯之所以连续发声明,主要是龙芯和芯联芯之间的矛盾不可调和。 

龙芯和芯联芯之间的矛盾归根结底是龙芯放弃MIPS,采用LoongArch自主指令集。对于芯联芯而言,才买下MIPS在中国的经营权,而原本MIPS在中国的大客户就自立门户,另起炉灶采用LoongArch自主指令集。这对于芯联芯来说是不可调和的矛盾。

由于目前芯联芯公司规模较小,公司刚刚成立不久,人才培育、队伍建设都无法与成熟的CPU公司相提并论,这样一来,芯联芯在短时间内很难完成高性能CPU的设计,这就使其在最近1-2年内只能以帮MIPS卖授权来盈利。与此同时,MIPS在中国最大的客户龙芯自立门户,这对于芯联芯而言无疑是当头一棒。

必须说明的是,芯联芯的指责是站不住脚的,从芯联芯公司的声明中看,根本不知道龙芯是否侵犯了“专利”,甚至连是否侵犯了“知识产权”,到底侵犯了什么“知识产权”也不清楚,在龙芯发布《卷一》后,反而要龙芯公布《卷二》和《卷三》,要求龙芯“自证清白”。按照法律上“谁主张,谁举证”的惯例,芯联芯的做法和碰瓷无异。何况芯联芯至今没有公布自己公司的财务情况和人员情况,反而要求龙芯去公布这公布那,这是非常奇怪的。


(芯联芯公司法定代表人为何薇玲,台湾人,早年在美国硅谷工作)


在龙芯和芯联芯互发声明之后,原本认为相对可靠的MIPS,在风险上已经上升到X86ARM一个等级,在RISC-V珠玉在前的情况下,新晋玩家为何不选择RISC-V呢?

就龙芯而已,必然加速与MIPS做切割,特别是基于LoongArch的龙芯5000系列问世之后,龙芯与MIPS切割并不存在多少包袱,反而可以轻装上阵,逐步基于LoongArch建立自主生态。在失去龙芯这个MIPS阵营的大玩家之后,必然会加速MIPS在中国大陆的衰亡。同时,君正估计也会掂量掂量MIPS背后的风险,三思而后行,不排除君正将来押宝RISC-V处理器,事实上,君正已经有这方面的尝试了。


LoongArch必然崛起

目前,龙芯已经委托了国内知名知识产权评估机构,将LoongArch与国际上主要指令系统有关资料和上万件专利进行了深入对比分析。而据有关第三方知识产权评估机构的最新评测报告显示,目前龙芯完成知识产权评估的是《龙芯架构参考手册》的所有三卷手册相关内容。而随着相关工作的推进,龙芯将会有计划的公布《卷二》和《卷三》。

为了推广LoongArch指令集,加速LoongArch生态的建设,龙芯计划建立自主指令集联盟,联盟成员都可以免费获得自主指令集的使用权。今年将与10所高校合作,围绕自主指令集进行教学和研究,以及基于精简版本的指令集开展CPU设计实验。龙芯还计划向联盟成员开源部分CPU核心设计,这些核心的最高性能达到ARM A53的水平,这比只开放指令集的RISC-V更有魄力。这些举动将有助于增强国内整体的CPU设计水平,降低芯片行业的产品研发成本,提高生存和参与国际竞争的能力。

就软件方面,龙芯自己维护了Linux内核的龙芯分支,以及大量基础库和开源软件,并欢迎任何开发者参与开发和优化。龙芯给各种Linux发行版提供一致的内核,以保证各种发行版与龙芯的CPU有最佳的兼容性,并在使用龙芯CPU的电脑上有几乎同等的性能表现,但龙芯本身并不参与国产操作系统的竞争。龙芯为软件开发人员编写了大量教材,以及开展各种专题讲座,降低了在龙芯电脑上开发和移植软件的成本,保持和提高软件行业自主创新的主动性。

龙芯向各个硬件合作企业提供CPU和芯片组产品,以及主板设计方案,但本身并不生产和销售主板,更加不会像Apple那样成为整机商,以保证产业链中各级企业的利益不会被侵犯。对于各种嵌入式应用,龙芯还提供了大量成套的设计方案,和丰富的技术支持,既有利于推广龙芯产品,也能缩减合作企业的研发成本。龙芯在重点地区兴建了不少产业园,有利于产业链企业区域化集中,降低物流及各企业协作成本,缩短新品研发的周期。龙芯为了信息技术产业的自主已经做了许多工作和准备,相信在众多企业的共同努力下一定能有所作为。相信借助信创的东风,龙芯3A5000将有机会大放异彩,LoongArch也将随着大时代乘势而起。

 


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