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AI 引发 RISC「家族」之争,MIPS 开源会比 RISC-V 和 ARM

AI 引发 RISC「家族」之争,MIPS 开源会比 RISC-V 和 ARM

PC 普及成就了 x86,智慧手机的浪潮让 ARM 人尽皆知,如今的 AI 热潮会否成就其他指令集?目前 RISC-V 指令集吸引不少关注,且还在快速发展。不过 ARM 去年曾特别架网站指出 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,由 Wave Computing 收购后宣布开源,Wave 认为 MIPS 与 AI 结合有很多优势。

那幺,RISC 家族的三大指令集谁最有可能成为 AI 时代的标誌?

RISC-V 家族的 AI 之争

首先说明,本文所说的 x86、ARM、RISC-V、MIPS 都是称指令集,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,什幺是指令集?它是电脑架构中与程式设计有关的部分,指令集架构包含一系列作业码(机器语言),以及特徴处理器执行的基本指令。指令集还分为複杂指令集(CISC)与精简指令集(RISC),x86 是典型的 CISC,ARM、RISC-V、MIPS 都属 RISC。

不同类别的指令集各有优势,比如,CISC 有强大的软体生态系统,相容性也非常好。RISC 的软体生态相对较弱,但可同时执行多条指令,速度较快且效能稳定,因此基于 RISC 指令集的晶片製程简单,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 年计划开发 ARM,并在 1990 年成立 ARM,出售 IP。MIPS 诞生于史丹佛大学 John LeRoy Hennessy 领导团队的科研计画。1984 年,Hennessy 离开史丹佛大学创立 MIPS。诞生时间相差几年,但更晚出现的 ARM 成为智慧手机时代的标誌。

AI 引发 RISC「家族」之争,MIPS 开源会比 RISC-V 和 ARM

 Wave Computing 首席执行长 Art Swift。

对此,Wave Computing 首席执行长 Art Swift 接受採访时表示:「这是市场策略的选择而非技术差别的结果,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 架构从一开始就是顺序执行(In Order),优势在于机机介面,ARM 在人机介面方面做了很多工作,更适合手机等人机互动。另外,ARM 处理器从 8bit 开始,进行人机介面最佳化相关工作相较容易。MIPS 支援 32 和 64 位元,在物联网及 AI 机机介面应用更有优势。

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 芯联芯(CIP)董事长何薇玲。

MIPS 与 ARM 策略选择不同是造成如今结果的关键之一,面对正到来的 AI 和 IoT 时代,ARM 也在积极布局,但也要面对开源指令集的巨大竞争。据悉,MIPS 和 RISC-V 两者架构变化不大,如果比较介绍这两种技术的书,差别大概就是十几页。因此 MIPS 宣布开源后,政策、生态、软体等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 在中国似乎更胜一筹,去年 8 月,海市经济资讯委发表了《上海市经济资讯化委关于开展 2018 年度第二批上海市软体和积体电路产业发展专项资金(积体电路和电子资讯製造领域)项目申报工作的通知》,项目指南包含基于 RISC-V 指令集架构的处理器晶片方向,认为是中国首个支援 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 推动开源晶片生态。据 2018 年统计,中国公开与 RISC-V 相关的企业已有 100 家左右。

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MIPS 更适合 AI?

同属 RISC 家族的重要成员,同样都是开源,由此看来 RISC-V 与 MIPS 在 AI 时代的竞争会更直接。不过,对 RISC-V 非常熟悉的 Art 接受採访时多次表示,从技术角度看,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 不是非此即彼的关係,未来市场够大,可用更相容的态度看待两种技术。

既然 MIPS 给业界多一种选择,那与 AI 结合的技术优势在哪?何薇玲指出,MIPS 架构的优势明显,包括更低功耗、更高能效、更小的晶片尺寸,并拥有多执行绪、虚拟化的特徴,是最完美的 RISC。

Art 补充,基于 MIPS 指令集的晶片已出货 100 亿颗,这就意味着 MIPS 处理器在机上盒、录音笔、智慧手錶等已非常成熟、为 AI 省电的装置,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。对 AI 而言,除了资料吞吐量,每瓦特能处理多少资料也非常关键,MIPS 在这方面有非常好的表现。

因此,Art 和何薇玲都认为,在新 AI 及 IoT 时代,MIPS 有个新机会,在新机会面前,大家起跑线都一样;并且,MIPS 的技术优势非常适合与 AI 结合。在 AI 的重要实践领域,自动驾驶还有领先优势,典型的例子就是 Mobileye,其 ADAS 晶片就採用 MIPS。

除了技术特徴,MIPS 的开源更为其在 AI 时代的发展增加动力。2018 年 6 月,Wave Computing 收购 MIPS,12 月宣布即将开源 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 计画免费开源 MIPS 32 位元 microAptiv 核心。

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据介绍,MIPS Open 是在 prpl Foundation(prpl 基金会由 Imagination Technologies 和其他公司创立的非营利性电脑工业协会,旨在透过推广标準和开源解决方案以鼓励使用 MIPS 架构)下面,这基金会让会员了解 MIPS 最新动态,并一起讨论技术和标準。同时,Wave Computing 为 MIPS 背后的商业公司提供支撑,可保证 MIPS 社群朝整合矩阵的方向发展,避免版本分裂问题。当然,社群还会保持 MIPS 晶片相容性验证,这对避免版本分裂也非常关键。

开源的效果显而易见,Art 表示:「我们宣布 MIPS 开源后,MIPS 获得更多业界关注。另外,有 1 千多家公司和机构在 MIPS Open 网站下载 MIPS 相关资料,并有许多机构都成为 MIPS Open 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 都会透过参与谘询委员会等支援和推动开源社群发展,并社群背后有具财力实力的商业公司支援,也是件好事。

何薇玲认为 MIPS 开源带来 3 个明显利多,首先是开发者进入成本更低;其次,产品推向市场的週期更短;最后,开源不受环境拘束,更有利中国晶片产业发展。

MIPS+AI 的未来

技术优势让 MIPS 更适合与 AI 结合,MIPS Open 又降低开发者选择 MIPS 的门槛,且不用担心开源带来的版本分裂问题,但是,指令集的成功生态更重要。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:「每次收购都有时代背景。CPI 为获得 MIPS 中国地区独家商业权利的公司,推动 MIPS 与 AI 结合,首先要做的就是给用户和开发者信心,我们不仅告诉大家 MIPS 要往什幺方向走,每月举办线下活动,让大家集思广益,也提供意见给我们。其次就是 MIPS 未来会聚焦三大应用开发产品,包括汽车、高效能计算、低功耗。最后就是尽量广结善缘。」

对 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,并不断投入精力在经营和耕耘市场。上海有本土化团队,非常了解中国用户的诉求,也能服务更好。

谈到本土化,何薇玲补充,中国本土化是件非常重要的事,芯联芯是全中资公司,就是有本土化的打算。透过与 Wave Computing 合作,本土化之后才能获得双赢,且这种方式在中美贸易战下也能通畅,没有阻碍。

生态建设方面,Art 指出,MIPS Open 网站,可下载到 MIPS 攒了 30 多年的家底,可以说,在 MIPS 擅长的领域工具链非常完整成熟,对 MIPS 未来在 AI 方面的生态发展也充满信心。

有意思的是,甚至有 RISC-V 的开发者因为羡慕 MIPS 工具链完整,想搬到 RISC-V 平台。

至于 MIPS 开源后首款 AI 晶片什幺时候上市,Art 表示由于 Wave Computing 收购 MIPS 才约一年,双方正在经历从 IP 到产品整合,所以具体时间不方便透露,但这些都是技术非常正常的时间轴。

小结

正如 Art 接受採访时所说,收购 MIPS 确实有情怀因素,但更重要的是从公司战略角度和对 MIPS 技术的认可,而开源 MIPS 是 Art 多年夙愿。随着 MIPS OPEN 上线,Art 希望在 AI 时代,Wave 的云端 DPU 能与边缘端的 MIPS 形成更完整的平台,透过云+边缘的全堆叠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 虽然没有在智慧手机普及时代大获成功,但 MIPS 智慧手錶、机上盒还有龙芯处理器都获得成功。AI 和 IoT 时代,ARM 面临两大开源指令集 MIPS 和 RISC-V 的巨大压力。从技术看,MIPS 和 RISC-V 将无可避免终须一战,至于谁能取得最后胜利,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。



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