RISC家族的三大指令集誰最有可能成為AI時代的標簽?

PC的普及成就了x86，智能手機的浪潮讓Arm人盡皆知。如今的AI熱潮，是否會成就其它指令集?目前，RISC-V指令集已經(jīng)吸引了不少關(guān)注，并且還在快速發(fā)展。不過，Arm去年曾建立網(wǎng)站指出RISC-V的五大問題。還有，誕生于1984年的MIPS同樣看好AI市場的機會，被Wave Computing收購后宣布開源，Wave認為MIPS與AI結(jié)合有很多優(yōu)勢。

那么，RISC家族的三大指令集誰最有可能成為AI時代的標簽?

RISC-V家族的AI之爭

首先明確，這里所說的x86、Arm、RISC-V、MIPS都是指指令集，或稱指令集架構(gòu)(ISA)，指令集與處理器不是同一個概念?；蛟S有人會問，什么是指令集?它是計算機體系結(jié)構(gòu)中與程序設(shè)計有關(guān)的部分，指令集架構(gòu)包含了一系列操作碼(機器語言)，以及特性處理器執(zhí)行的基本命令。指令集還分為復雜指令集(CISC)與精簡指令集(RISC)，x86是典型的CISC，Arm、RISC-V、MIPS都屬于RISC。

不同類別的指令集各有優(yōu)勢，比如，CISC有強大的軟件生態(tài)系統(tǒng)，兼容性也非常好。RISC的軟件生態(tài)則相對較弱，但RISC可以同時執(zhí)行多條指令，速度較快且性能穩(wěn)定，因此基于RISC指令集的芯片制造工藝簡單成本更低。

當然，RISC之間也有差別。先說Arm和MIPS，Acorn電腦公司于1983計劃開發(fā)Arm，并在1990年成立了Arm，出售IP。MIPS誕生于斯坦福大學John LeRoy Hennessy領(lǐng)導的團隊的一項科研項目。1984年，Hennessy離開斯坦福大學創(chuàng)立MIPS。誕生時間相差幾年，但更晚出現(xiàn)的Arm成為了智能手機時代的標簽。

對此，Wave Computing首席執(zhí)行官Art Swift接受雷鋒網(wǎng)采訪時表示：“這是市場策略的選擇而非技術(shù)差別帶來的結(jié)果，當MIPS選擇消費電子時，Arm選擇了手機市場。” 芯聯(lián)芯(CIP)董事長何薇玲也表示，MIPS的架構(gòu)從一開始就是順序?qū)崍?zhí)行(In Order)，優(yōu)勢在于機機界面，Arm在人機界面方面做了很多工作，更適合手機等人機交互。另外，Arm處理器從8bit開始，進行人機界面優(yōu)化相關(guān)工作相較容易。MIPS支持32bit和64bit，在物聯(lián)網(wǎng)以及AI的機機界面應(yīng)用中更有優(yōu)勢。

MIPS與Arm策略選擇的不同是造成如今結(jié)果的關(guān)鍵之一，面對正在到來的AI和IoT時代，Arm也在積極布局，但面對著開源指令集的巨大競爭。據(jù)悉，MIPS和RISC-V兩者的架構(gòu)變化不大，如果對比介紹這兩個技術(shù)的書，架構(gòu)的差別大概就是十幾頁。因此，在MIPS宣布開源之后，政策、生態(tài)、軟件等方面的因素成了兩個指令集在AI時代競賽的重要考量。

政策和關(guān)注度方面RISC-V在國內(nèi)似乎更勝一籌，雷鋒網(wǎng)曾報道，去年8月，海市經(jīng)濟信息委近日發(fā)布了《上海市經(jīng)濟信息化委關(guān)于開展2018年度第二批上海市軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金(集成電路和電子信息制造領(lǐng)域)項目申報工作的通知》，其中項目指南中包含基于RISC-V指令集架構(gòu)的處理器芯片方向。這被認為是國內(nèi)首個支持RISC-V的相關(guān)政策。

同樣是2018年，中國開放指令生態(tài)聯(lián)盟成立，希望以RISC-V為抓手推動開源芯片生態(tài)。據(jù)2018年的統(tǒng)計，國內(nèi)公開的與RISC-V相關(guān)的企業(yè)已經(jīng)有100家左右。

MIPS更適合AI?

同屬于RISC家族的重要成員，同樣都是開源，由此看來RISC-V與MIPS在AI時代的競爭會更為直接。不過，對RISC-V非常熟悉的Art接受采訪時多次表示，從技術(shù)的角度看，RISC-V和MIPS都非常不錯，Wave Computing選擇開源MIPS是希望給業(yè)界多一個選擇，MIPS和RISC-V不是非此即彼的關(guān)系，未來的市場足夠大，可以用一種更加兼容并包的態(tài)度看待這兩個技術(shù)。

既然MIPS給業(yè)界多一種選擇，那它與AI結(jié)合的技術(shù)優(yōu)勢在哪?何薇玲指出，MIPS的架構(gòu)優(yōu)勢明顯，包括更低的功耗、更高的能效、更小的芯片尺寸，并且擁有多線程、虛擬化的特性，是最完美的RISC。

Art補充表示，基于MIPS指令集的芯片已經(jīng)有100億顆的出貨，這就意味著MIPS處理器在機頂盒、錄音筆、智能手表等市場已經(jīng)非常成熟，因此對于AI中需要省電的設(shè)備，MIPS也將非常有經(jīng)驗。另外，MIPS擁有近400項專利(包括子專利)，可以提供有力的專利保護。還有，對于AI而言，除了數(shù)據(jù)吞吐量，每瓦特能夠處理多少數(shù)據(jù)也非常關(guān)鍵，MIPS在這方面有非常好的表現(xiàn)。

因此，Art和何薇玲都認為，在新的AI以及IoT的時代，MIPS迎來了一個新的機會，在這個新的機會面前，大家起跑線都一樣。并且，MIPS的技術(shù)優(yōu)勢非常適合于AI結(jié)合。在AI的重要落地領(lǐng)域自動駕駛還具有領(lǐng)先優(yōu)勢，一個典型的例子就是Mobileye，他們的ADAS芯片采用MIPS。

除了技術(shù)特性，MIPS的開源更是為其在AI時代的發(fā)展增加了動力。2018年6月，Wave Computing收購MIPS，12月，他們宣布即將開源MIPS。2019年3月，開放MIPS最新核心R6，5月，MIPS Open網(wǎng)站正式上線，并宣布在MIPS Open計劃中免費開源MIPS 32位microAptiv核。

據(jù)介紹，MIPS Open是在prpl Foundation(prpl基金會是由Imagination Technologies和其他公司創(chuàng)立的非營利性計算機行業(yè)協(xié)會，旨在通過推廣標準和開源解決方案來鼓勵使用MIPS架構(gòu))下面，這個基金會能夠讓會員了解到MIPS最新的動態(tài)，并且進行技術(shù)和標準的討論。同時，Wave Computing作為MIPS背后的商業(yè)公司提供支撐，可以保證MIPS社區(qū)朝整合矩陣的方向發(fā)展，避免碎片化問題。當然，社區(qū)還會保持MIPS芯片兼容性的驗證，這對于避免碎片化也非常關(guān)鍵。

開源的效果顯而易見，Art表示：“在我們宣布MIPS開源之后，MIPS獲得了更多業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。另外，有1000多個公司和機構(gòu)在MIPS Open網(wǎng)站上下載了MIPS的相關(guān)資料，并且有許多機構(gòu)都成為了MIPS Open的會員，其中不乏一些我們認為暫時不會有交集的大公司。”

Art強調(diào)，開發(fā)者和用戶不用擔心歸屬權(quán)的問題，MIPS開源之后，包括Waves Computing、CIP都會通過參與咨詢委員會的方式支持和推動開源社區(qū)的發(fā)展，并且社區(qū)背后擁有具有財力和實力的商業(yè)公司的支持也是一件好事。

何薇玲認為MIPS開源帶來了三個明顯的利好，首先是開發(fā)者進入的成本更低;其次，產(chǎn)品推向市場的周期可以變得更短;最后，開源可以不受環(huán)境的約束，更有利于中國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

MIPS+AI的未來

技術(shù)的優(yōu)勢讓MIPS更適合與AI結(jié)合，MIPS Open又降低了開發(fā)者選擇MIPS的門檻，并且不用擔心開源帶來的碎片化問題。但是，指令集的成功生態(tài)更為重要。對MIPS來說，擺在面前的第一個問題是建立開發(fā)者和用戶對MIPS的信心。畢竟，MIPS先后被Silicon Graphics、Imagination收購，如今又歸屬Wave Computing。

何薇玲表示：“每一次的收購都有背后的時代背景。CPI作為獲得MIPS中國地區(qū)獨家商業(yè)權(quán)利的公司，在推動MIPS與AI的結(jié)合中首先要做的也就是給用戶和開發(fā)者信心，我們不僅告訴大家MIPS要往什么方向走，每月舉辦線下活動，讓大家集思廣益，也給我們提意見。其次就是MIPS未來會聚焦三大應(yīng)用開發(fā)產(chǎn)品，包括汽車、高性能計算、低功耗。最后就是要盡量廣結(jié)善緣。”

對于MIPS在中國的發(fā)展，Art表示，Waves Computing和MIPS自始至終都非常重視中國市場，并且在不斷投入精力在經(jīng)營和耕耘市場。在上海有本地化的團隊，非常了解中國客戶的訴求，也能更好的服務(wù)。

談到本地化，何薇玲補充表示，在中國接地氣是一件非常重要的事情，芯聯(lián)芯是一個百分之百的中資公司，就是有接地氣的全部打算。通過與Wave Computing的雙邊合作，在接地氣之后才能獲得雙贏。并且，通過這種方式，在中美貿(mào)易中也能夠非常通暢，沒有阻礙。

在生態(tài)的建設(shè)方面，Art指出，在MIPS Open的網(wǎng)站上，可以下載到MIPS攢了30多年的家底，可以說，在MIPS擅長的領(lǐng)域工具鏈非常的完整和成熟。他對MIPS未來在AI方面的生態(tài)發(fā)展也充滿信心。

有意思的是，雷鋒網(wǎng)了解到甚至有RISC-V的開發(fā)者因為羨慕MIPS完整的工具鏈，想要搬到RISC-V的平臺上。

至于MIPS開源后的首款AI芯片什么時候上市，Art表示由于Wave Computing收購MIPS的時間才一年左右，雙方正在經(jīng)歷從IP到產(chǎn)品的整合，所以具體時間不方便透露，但這些都是技術(shù)上非常常規(guī)的時間軸。

小 結(jié)

正如Art接受采訪時所說，收購MIPS確實有情懷的因素，但更重要的是從公司戰(zhàn)略的角度和對MIPS技術(shù)的認可，而開源MIPS是Art多年來的夙愿。伴隨著MIPS OPEN的上線，Art希望在AI時代，Wave的云端的DPU能與邊緣端的MIPS形成一個更加完整的平臺，通過云+邊緣的全棧方案讓公司更有競爭力。

從指令集的角度，每個時代都會有極具代表性的指令集。許多人應(yīng)該都沒有想到，MIPS雖然沒有在智能手機普及的時代大獲成功，但MIPS智能手表、機頂盒還有龍芯處理器中都已經(jīng)獲得成功。在AI和IoT的時代，Arm面臨著兩大開源指令集MIPS和RISC-V的巨大壓力。從技術(shù)上看，MIPS和RISC-V將無可避免會競爭，至于誰能取得最終的勝利，技術(shù)本身之外，專利、政策、商業(yè)模式等一系列因素將共同作用。