委身后辈,昔日巨星MIPS能否靠开源绝地求生?

本以为MIPS大势已去,结果还是Wave Computing出面力挽狂澜。

曾与ARM、x86一同誉为全球三大主流架构的MIPS,不幸在移动互联网大潮中掉队,随后便一蹶不起,辗转多次卖身,最后屈身于“后辈”AI芯片公司Wave Computing。

正当外界几乎快要忘却这枚昔日巨星时,“大胆”的新东家趁势提出MIPS架构开源计划,以期通过免费与开放战略吸引到更多企业客户与开发者。

此举,既是向ARM示威,RSIC-V宣战,也是为即将开始的IoT智能终端时代筹集更多胜算。

01  MIPS错失良机

MIPS,全称为Microprocessor without interlocked pipelined stages,即“无内部互锁流水级的微处理器”,它曾经是十分主流的一款RISC处理器,其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。

MIPS在上世纪80年代初期由斯坦福大学的John LeRoy Hennessy教授领导的研究小组提出,Hennessy本人就是RISC架构的开创者之一。RSIC架构是芯片设计的典型技术,与以x86位代表的CISC(复杂指令集)相对,也是目前AI芯片市场最主要的芯片类型。

MIPS是最早的商业化RISC架构芯片之一,比ARM早了数年进入市场,集成了所有原来MIPS的指令集,并增加了许多更强大的功能。随后,MIPS架构的处理器广泛应用于各类嵌入式设备中,尤其是中高性能的嵌入式设备和通讯市场,如机顶盒、路由器、车载电子等。

与同类芯片相比,早期的x86性能更高,ARM则比较省电,MIPS架构显得比较中庸。但MIPS的五级pipeline(IF ID EX MEM WB),Super Scale架构十分经典,至今仍是CPU很多架构参考的基础,很多美国名校的电子系课程仍以MIPS内容为主。

在很长一段时间里,MIPS与ARM是直接竞争对手,都主打轻便便携、低功耗。在数据中心市场,MIPS相较于AMR性能更强,但功耗也高,但两者的基本差异不大。MIPS最大的特点是可以随用户增加新的指令,这让使用MIPS的开发者更加灵活和多元化,但也随之带来了缺少标准化的问题。相比之下,ARM一直坚持自己的标准化,所以形成了非常稳固的生态。

在移动互联网起势时,ARM稳稳地抓住了智能手机市场,MIPS在其后与ARM的竞争中错失了良机,导致其公司运营艰难。在此期间,MIPS曾多次收购辗转于各个公司之间,支持力度和开发的持续性都受到严重的影响。

目前在同类市场领域,ARM是明显领先MIPS的。也因为此,MIPS在研发方面的投入减少,Feature逐渐落后,发展吃力,依附其的软件商随之减少,生态萎缩。同时,高通、苹果等大客户开始投奔于ARM。ARM架构则从手机逐步扩展到了多类电子设备以及服务器等广大领域。而MIPS对Android的支持存在很多兼容性问题,导致众多客户转向ARM阵营,同时由于在高端处理器的研发上MIPS也落后于ARM,近年来市场占有率显著下降。

当然,由于MIPS不可动摇的“历史地位”还是保存了一批忠实用户。目前,仍然有部分公司在采用MIPS架构设计处理器和SoC。我国的“龙芯”是基于MIPS架构,此外还有君正等公司也在低功耗产品线中采用MIPS架构,以及知名ADAS公司Mobileye的SoC、CPU部分在用。苹果也曾是MIPS的图形架构PowerVR的最大用户,但后来苹果自己开发了一套芯片,MIPS(母公司Imagination)也就变得艰难。

MIPS架构本身却具有很强的号召力。“MIPS的认可度并没有下降,但是影响力下降明显。”电子科技大学教授黄乐天表示。他认为,与ARM相比,MIPS的影响力局限于计算机学院/系中,被作为经典的架构讲授。由于MIPS代表了RISC的诸多典型特征,MIPS架构被众多学校选做《计算机组成原理》的范例,在计算机学院/系中有比较大的影响力。

02  Wave Computing的大胆收购

对于一家只有100名员工的初创企业收购另一家规模相当的硅谷“老前辈”的少见行为,这件事就发生在今年6月,MIPS和Wave Computing之间。

Wave Computing是加利福尼亚州坎贝尔一家专注于使用其大规模并行数据流架构开发AI系统的创业公司,成立七年多之后,Wave最新的DPU多核架构早先体验项目终于在今年开放,目前已经向第一批客户交付其首批AI系统。

一些行业分析师称Wave的举措非常大胆。Moor Insights & Strategy的高性能计算和深度学习首席分析师Karl Freund表示:“对于小型的初创公司而言,在其第一款产品退出市场之前通过收购去扩大市场的做法是非常大胆的。这是一个非常冒险的行为,但这是它需要的。”

事实上,MIPS与Wave并非简单的收购关系。Wave的CEO Derek Meyer曾经是MIPS销售与营销副总裁,运营副总裁Mike Uhler是MIPS的首席技术官,工程副总裁是MIPS前工程主管Darren Jones,总法律顾问Wave Paul Alpern曾在MIPS担任首席商业顾问。因此,与大多数并购需要漫长的调整时间才能制定路线图不同,Wave的七位高管有四位都曾任职MIPS,所以Wave-MIPS团队并不需要太多的整合时间。

Wave Computing以前开发通用芯片,但2013年商业模式有了大转弯,毕竟机器学习软件开始有长足发展,随后有更多新创公司例如Graphcore和Cerebras Systems加入战局,如今Wave Computing并不直接贩售通用芯片。Wave Computing执行长Derek Meyer曾谈到,旗下芯片的处理效率比绘图芯片(GPU)快上数百倍,可以爬梳数百万张影像或数小时的演说,专攻AI演算法的训练和推论。

Wave将自己定位为人工智能领域更广泛的参与者,其技术和知识产权将进入训练处理市场的边缘。而MIPS已经从高性能CPU转向用于物联网设备和其他低功耗应用的高能效处理器。尽管DNN数据中心训练市场如今很热,但智能物联网设备的未来将取决于DNN的高效边缘训练或推理,因此Wave收购MIPS将为这些应用构建平台和许可IP,同时将产品应用从云端拓展到终端。

于是,Wave Computing在近日大张旗鼓地宣布将MIPS指令集向全球客户免费授权。为全球的半导体企业、开发人员及高校提供免费的MIPS架构,供其开发下一代SOC。其开放计划将为所有参与者免费提供最新的32位和64位MIPS架构,且不产生架构授权费和版权费,同时也为所有MIPS架构的使用者提供其在全球范围内几百项现有专利的保护。

03 绝地求生 IoT成为最后机会

“MIPS的开源由Wave Computing来主导是十分有意义的”,有业内人士认为。ave Computing作为一家AI芯片公司,急需一颗CPU内核,才会选择收购MIPS。开源MIPS架构对于前者并没有什么损失。退一步来看,如果Wave Computing不开源,其他接盘家公司也会开源,“这应该是MIPS釜底抽薪的最后机会。”

尽管MIPS应用在减少中,但仍然存在市场机会。MIPS CPU架构存在一定的性能和效率优势,例如多线程技术,MIPS也能在一些实时、功率敏感的应用发挥重要作用,例如LTE、人工智能(AI)和物联网(IoT)。更重要的是,据悉MIPS还有一支约200多名工程师的团队在开发CPU技术,其中有些技术甚至比Arm所能提供的更为先进——例如多线程。

收购带来的人才和专利对增强Wave的实力是毋庸置疑的,只是能否对其在终端的人工智能起到较大的作用仍需观察。

IoT的大量市场在边缘计算和终端侧,边缘计算现在有助于AI在线处理。MIPS的指令集简单,性能更好,看起来似乎是个好机会。但是MIPS的开源政策比RSIC-V几乎晚了五年,这位后来者像一位搅局者,以激进和开放的策略来搅动着ARM和MIPS的市场。

RISC V诞生于美国UC Berkeley大学,由RISC架构的另一先驱David Patterson(与John LeRoy Hennessy一同获得2017年的图灵奖)及Krste Asanovic教授等人研究得到。

该指令集以精简、高效、低能耗、模块化、可拓展、免费开放、无历史负累低效指令等为研发目标,同时采取了在BSD许可,吸引了大量的研究者和业界公司加入。由于在前期积累较好,架构配套工具链完成度较高,在推出以后迅速的获得了大量的使用者。

开发一个CPU需要多种专业的设计知识,包括电子逻辑、编译器和操作系统。这种资源在专业工程团队之外很难见到。所以现代且高质量的通用计算机指令集除了学术环境以外并没有在任何地方被广泛使用,甚至没有被阐述。

正因如此,许多RISC-V贡献者将此视为整个社群付出的成果,这是RISC-V有很多任务程上应用的一项原因,也是在“开源社区文化”趋于成熟以后对于架构设计以及处理器设计带来的新变化。

事实上,RSIC-V真正威胁的是ARM,主要是想打破ARM的生态垄断。凭借便宜的开源的特点,RSIC-V拢获了不少开发者,但也同时因为开源,导致管控不易,容易有侵犯未知专利的风险。

MIPS曾经的核心竞争对手也是是ARM,但二者市场已经逐渐拉开差距,目前在国内的竞争对手包括国产的C-Core,开源与RISC-V有竞争。黄乐天认为, MIPS现在无所谓竞争对手,最大的对手就是自己。能否实现商业模式的顺利,重新跻身“一线”,完全要看自己后面的操作。此次开源动作其实可以算是一次“绝地求生”,能否吃鸡还要看能后续。

MIPS最大的优势在于这是一个经过多年验证、曾经大量出货的经典架构。有大量的资料和参考书籍可以学习,也基本可以排除存在Bug的可能性。但挑战和劣势在于相比于如日中天的ARM和后起之秀RISC V,能否及时响应使用者的需求,即是否能集聚足够多的“人气”。相比于ARM有成熟的商业模式,RISC V有积极的开源社区,MIPS在这方面显然存在短板。

可以预见的是,MIPS开源后将鼓励大公司基于MIPS开发,产业更多基于MIPS架构的IP,更多基于 CPU、SOC、模组/模块的应用,推动 MIPS架构的流行,扩大开发者群体。从而推进MIPS的营收,影响力越大,增值服务越多,业界也将越来越重视MIPS的架构和生态。

但是,CPU往往跟软件不一样,软件可以定期升级,芯片容错能力很差,所以开源谁去买单是最大问题。

与此同时,MIPS所谓的开源只是开放他的架构,并不是所有的产品。所以,基于其架构上的IP和应用还是收费的。肇观电子创始人、前AMD研发总监表示,作为一家大公司,在进行架构选择时,MIPS的价格是最大亮点。但这个架构毕竟还是一个Lisence,所以还需要和MIPS具体沟通背后的权益,以及对于采购方应该履行的责任,并不是单纯的免费。

目前,MIPS处理器已经把Visualizion的指令集开源了,对于想开发移动端GPU的公司有一定参考价值。

开源,无疑可以调动更多人参与到产品的开发和应用,在特定市场下可以推广架构的应用,但由于芯片投入巨大,企业不会在大的项目上轻易冒险采用非主流CPU,要根本改变行业也很困难。

MIPS说到底是ARM同生态位竞争的失败者,几经转手,吸引力有限。反倒是RISC-V的定制化架构和指令的思想反而有一定的优势。但这种优势能否转换为商业上的“胜势”还很难讲。无论是RSIC-V,还是MIPS,单单在架构层面上谈论起价值并不大。当处理器架构已经成为一种服务,生态和应用考验的将是生态的运维能力,一切有待时间考验。

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高通机构

高通公司(英语:Qualcomm,NASDAQ:QCOM)是一个位于美国加州圣地亚哥的无线电通信技术研发公司,由加州大学圣地亚哥分校教授厄文·马克·雅克布和安德鲁·维特比创建,于1985年成立。两人此前曾共同创建Linkabit。 高通公司是全球3G、4G与5G技术研发的领先企业,目前已经向全球多家制造商提供技术使用授权,涉及了世界上所有电信设备和消费电子设备的品牌。根据iSuppli的统计数据,高通在2007年度一季度首次一举成为全球最大的无线半导体供应商,并在此后继续保持这一领导地位。其骁龙移动智能处理器是业界领先的全合一、全系列移动处理器,具有高性能、低功耗、逼真的多媒体和全面的连接性。目前公司的产品和业务正在变革医疗、汽车、物联网、智能家居、智慧城市等多个领域。

深度学习技术

深度学习(deep learning)是机器学习的分支,是一种试图使用包含复杂结构或由多重非线性变换构成的多个处理层对数据进行高层抽象的算法。 深度学习是机器学习中一种基于对数据进行表征学习的算法,至今已有数种深度学习框架,如卷积神经网络和深度置信网络和递归神经网络等已被应用在计算机视觉、语音识别、自然语言处理、音频识别与生物信息学等领域并获取了极好的效果。

机器学习技术

机器学习是人工智能的一个分支,是一门多领域交叉学科,涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、计算复杂性理论等多门学科。机器学习理论主要是设计和分析一些让计算机可以自动“学习”的算法。因为学习算法中涉及了大量的统计学理论,机器学习与推断统计学联系尤为密切,也被称为统计学习理论。算法设计方面,机器学习理论关注可以实现的,行之有效的学习算法。

人工智能技术

在学术研究领域,人工智能通常指能够感知周围环境并采取行动以实现最优的可能结果的智能体(intelligent agent)

边缘计算技术

边缘运算(英语:Edge computing),又译为边缘计算,是一种分散式运算的架构,将应用程序、数据资料与服务的运算,由网络中心节点,移往网络逻辑上的边缘节点来处理。边缘运算将原本完全由中心节点处理大型服务加以分解,切割成更小与更容易管理的部分,分散到边缘节点去处理。边缘节点更接近于用户终端装置,可以加快资料的处理与传送速度,减少延迟。在这种架构下,资料的分析与知识的产生,更接近于数据资料的来源,因此更适合处理大数据。

逻辑技术

人工智能领域用逻辑来理解智能推理问题;它可以提供用于分析编程语言的技术,也可用作分析、表征知识或编程的工具。目前人们常用的逻辑分支有命题逻辑(Propositional Logic )以及一阶逻辑(FOL)等谓词逻辑。

操作系统技术

操作系统(英语:operating system,缩写作 OS)是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

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