不久前,龍芯發布了自主指令集LoongArch和基于LoongArch設計的3A5000,與MIPS徹底分道揚鑣。從龍芯最初基于MIPS添加指令,到發展出基于MIPS的LoongISA,再到最新的LoongArch,龍芯的目的是非常明確的,也是顯而易見的,那就是盡一切可能掌握主導權,堅定不移走自主之路。
MIPS的興起與衰弱
把時間軸往回撥半個世紀,全球CPU是CISC處理器的天下,直到RISC處理器異軍突起,在這一波RISC處理器大潮中,MIPS無疑是時代的弄潮兒。從創立MIPS至將公司出售給SGI,MIPS先后設計了R2000、R3000、R4000等產品,其中不乏商業上大賣的產品,SGI、索尼等公司都曾經是MIPS的大客戶。
MIPS的衰弱主要還是沒能把握住兩次發展機遇和之后多次轉賣元氣大傷。第一次是RISC處理器在和CISC處理器競爭中失利。第二次失利則是沒有抓住智能移動設備崛起的契機。
由于MIPS江河日下,資本必然選擇適時套現,2013年,英國Imagination公司以6000萬美元價格收購了MIPS公司,在這次收購中,MIPS 498項專利已經以3.5億美元的價格出售給Bridge Crossing LLC集團。
2017年,因蘋果宣布棄用PowerVR GPU,Imagination股價下跌70%,面對危局,Imagination只能斷臂求生,MIPS被剝離由美國加州投資公司Tallwood 持有。之后,Wave Computing又從Tallwood買下了MIPS。之后,Wave Computing破產了,在Wave Computing破產重組之后,公司更名為MIPS Technologies,放棄了MIPS處理器的研發,投入RISC-V陣營。
由于MIPS這些年一直處于反復被專賣的“陣痛”中,目前,MIPS在國內的生態基本是龍芯及其合作伙伴在維護,在近十年的時間里已經形成了自己的特色,已經取得了MIPS桌面和服務器生態的主導權。
LoongArch自主研發不存在侵權風險
早期,龍芯基于MIPS設計CPU,之后不斷添加指令,在十多年里,龍芯基于MIPS進行添加了1000多條指令形成了LoongISA,3a4000以前的CPU都是基于LoongISA。
不過,MIPS畢竟是一家美國公司,存在發展上的未知風險。加上MIPS是第一款商用RISC處理器,由于一直保持向下兼容,積累了很多歷史包袱,很多被人詬病的問題由于保持兼容的原因一直未修改。在技術飛速發展的大背景下,僅僅基于MIPS進行添加指令已經無法滿足龍芯的需求。在外在風險和內在需求的雙重刺激下,龍芯開發自主指令集LoongArch。
由于不少人懷疑LoongArch又是龍芯基于MIPS魔改,鐵流特意向一位中科院計算所研究員求證,獲得的回復是“LoongArch自定義指令集,通過二進制翻譯技術兼容MIPS”。該研究員是RISC-V的支持者,為RISC-V在中國的推廣做出了巨大貢獻。有鑒于這位研究員與龍芯沒有任何利益關系,其表態可靠性極高。
不久前,龍芯公開了《龍芯架構參考手冊(卷一:基礎架構)》。
從公開資料來看,單單指令編碼格方面,LoongArch和MIPS完全不同。當然,不同的地方還有很多,大家可以自行下載比較。
要是從指令的設計風格來看,與其說LoongArch與MIPS相似,還不如說它與RISC-V更加相似。LoongArch架構有多個版本,包括LoongArch64、LoongArcn32,以及LoongArch32精簡版。其中LoongArch32精簡版主要用于教學實驗和嵌入式,對標的就是RISC-V,一位名叫“歌迷你妹”的網友做了一張LoongArch32精簡版和RISC-V的對比表格,具體如下:
從已經公開資料看,LoongArch與MIPS、RISC-V是完全不同的指令集。
MIPS將在大陸衰亡
芯聯芯之所以連續發聲明,主要是龍芯和芯聯芯之間的矛盾不可調和。
龍芯和芯聯芯之間的矛盾歸根結底是龍芯放棄MIPS,采用LoongArch自主指令集。對于芯聯芯而言,才買下MIPS在中國的經營權,而原本MIPS在中國的大客戶就自立門戶,另起爐灶采用LoongArch自主指令集。這對于芯聯芯來說是不可調和的矛盾。
由于目前芯聯芯公司規模較小,公司剛剛成立不久,人才培育、隊伍建設都無法與成熟的CPU公司相提并論,這樣一來,芯聯芯在短時間內很難完成高性能CPU的設計,這就使其在最近1-2年內只能以幫MIPS賣授權來盈利。與此同時,MIPS在中國最大的客戶龍芯自立門戶,這對于芯聯芯而言無疑是當頭一棒。
必須說明的是,芯聯芯的指責是站不住腳的,從芯聯芯公司的聲明中看,根本不知道龍芯是否侵犯了“專利”,甚至連是否侵犯了“知識產權”,到底侵犯了什么“知識產權”也不清楚,在龍芯發布《卷一》后,反而要龍芯公布《卷二》和《卷三》,要求龍芯“自證清白”。按照法律上“誰主張,誰舉證”的慣例,芯聯芯的做法和碰瓷無異。何況芯聯芯至今沒有公布自己公司的財務情況和人員情況,反而要求龍芯去公布這公布那,這是非常奇怪的。
(芯聯芯公司法定代表人為何薇玲,臺灣人,早年在美國硅谷工作)
在龍芯和芯聯芯互發聲明之后,原本認為相對可靠的MIPS,在風險上已經上升到X86和ARM一個等級,在RISC-V珠玉在前的情況下,新晉玩家為何不選擇RISC-V呢?
就龍芯而已,必然加速與MIPS做切割,特別是基于LoongArch的龍芯5000系列問世之后,龍芯與MIPS切割并不存在多少包袱,反而可以輕裝上陣,逐步基于LoongArch建立自主生態。在失去龍芯這個MIPS陣營的大玩家之后,必然會加速MIPS在中國大陸的衰亡。同時,君正估計也會掂量掂量MIPS背后的風險,三思而后行,不排除君正將來押寶RISC-V處理器,事實上,君正已經有這方面的嘗試了。
LoongArch必然崛起
目前,龍芯已經委托了國內知名知識產權評估機構,將LoongArch與國際上主要指令系統有關資料和上萬件專利進行了深入對比分析。而據有關第三方知識產權評估機構的最新評測報告顯示,目前龍芯完成知識產權評估的是《龍芯架構參考手冊》的所有三卷手冊相關內容。而隨著相關工作的推進,龍芯將會有計劃的公布《卷二》和《卷三》。
為了推廣LoongArch指令集,加速LoongArch生態的建設,龍芯計劃建立自主指令集聯盟,聯盟成員都可以免費獲得自主指令集的使用權。今年將與10所高校合作,圍繞自主指令集進行教學和研究,以及基于精簡版本的指令集開展CPU設計實驗。龍芯還計劃向聯盟成員開源部分CPU核心設計,這些核心的最高性能達到ARM A53的水平,這比只開放指令集的RISC-V更有魄力。這些舉動將有助于增強國內整體的CPU設計水平,降低芯片行業的產品研發成本,提高生存和參與國際競爭的能力。
就軟件方面,龍芯自己維護了Linux內核的龍芯分支,以及大量基礎庫和開源軟件,并歡迎任何開發者參與開發和優化。龍芯給各種Linux發行版提供一致的內核,以保證各種發行版與龍芯的CPU有最佳的兼容性,并在使用龍芯CPU的電腦上有幾乎同等的性能表現,但龍芯本身并不參與國產操作系統的競爭。龍芯為軟件開發人員編寫了大量教材,以及開展各種專題講座,降低了在龍芯電腦上開發和移植軟件的成本,保持和提高軟件行業自主創新的主動性。
龍芯向各個硬件合作企業提供CPU和芯片組產品,以及主板設計方案,但本身并不生產和銷售主板,更加不會像Apple那樣成為整機商,以保證產業鏈中各級企業的利益不會被侵犯。對于各種嵌入式應用,龍芯還提供了大量成套的設計方案,和豐富的技術支持,既有利于推廣龍芯產品,也能縮減合作企業的研發成本。龍芯在重點地區興建了不少產業園,有利于產業鏈企業區域化集中,降低物流及各企業協作成本,縮短新品研發的周期。龍芯為了信息技術產業的自主已經做了許多工作和準備,相信在眾多企業的共同努力下一定能有所作為。相信借助信創的東風,龍芯3A5000將有機會大放異彩,LoongArch也將隨著大時代乘勢而起。
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