AI引發RISC“家族”之爭,MIPS開源會比RISC-V和Arm更適合AI?

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指令集已經吸引了不少關注,並且還在快速發展。不過,Arm去年曾建立網站指出RISC-V的五大問題。還有,誕生於1984年的MIPS同樣看好AI市場的機會,被Wave Computing收購後宣佈開源,Wave認爲MIPS與AI結合有很多優勢。

那麼,RISC家族的三大指令集誰最有可能成爲AI時代的標籤?

RISC-V家族的AI之爭

首先明確,這裏所說的x86、Arm、RISC-V、MIPS都是指指令集,或稱指令集架構(ISA),指令集與處理器不是同一個概念。或許有人會問,什麼是指令集?它是計算機體系結構中與程序設計有關的部分,指令集架構包含了一系列操作碼(機器語言),以及特性處理器執行的基本命令。指令集還分爲複雜指令集(CISC)與精簡指令集(RISC),x86是典型的CISC,Arm、RISC-V、MIPS都屬於RISC。

不同類別的指令集各有優勢,比如,CISC有強大的軟件生態系統,兼容性也非常好。RISC的軟件生態則相對較弱,但RISC可以同時執行多條指令,速度較快且性能穩定,因此基於RISC指令集的芯片製造工藝簡單成本更低。

當然,RISC之間也有差別。先說Arm和MIPS,Acorn電腦公司於1983計劃開發Arm,並在1990年成立了Arm,出售IP。MIPS誕生於斯坦福大學John LeRoy Hennessy領導的團隊的一項科研項目。1984年,Hennessy離開斯坦福大學創立MIPS。誕生時間相差幾年,但更晚出現的Arm成爲了智能手機時代的標籤。

Wave Computing首席執行官Art Swift

對此,Wave Computing首席執行官Art Swift接受雷鋒網採訪時表示:“這是市場策略的選擇而非技術差別帶來的結果,當MIPS選擇消費電子時,Arm選擇了手機市場。” 芯聯芯(CIP)董事長何薇玲也表示,MIPS的架構從一開始就是順序實執行(In Order),優勢在於機機界面,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,進行人機界面優化相關工作相較容易。MIPS支持32bit和64bit,在物聯網以及AI的機機界面應用中更有優勢。

芯聯芯(CIP)董事長何薇玲

MIPS與Arm策略選擇的不同是造成如今結果的關鍵之一,面對正在到來的AI和IoT時代,Arm也在積極佈局,但面對着開源指令集的巨大競爭。據悉,MIPS和RISC-V兩者的架構變化不大,如果對比介紹這兩個技術的書,架構的差別大概就是十幾頁。因此,在MIPS宣佈開源之後,政策、生態、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。

政策和關注度方面RISC-V在國內似乎更勝一籌,雷鋒網曾報道,去年8月,海市經濟信息委近日發佈了《上海市經濟信息化委關於開展2018年度第二批上海市軟件和集成電路產業發展專項資金(集成電路和電子信息製造領域)項目申報工作的通知》,其中項目指南中包含基於RISC-V指令集架構的處理器芯片方向。這被認爲是國內首個支持RISC-V的相關政策。

同樣是2018年,中國開放指令生態聯盟成立,希望以RISC-V爲抓手推動開源芯片生態。據2018年的統計,國內公開的與RISC-V相關的企業已經有100家左右。

MIPS更適合AI?

同屬於RISC家族的重要成員,同樣都是開源,由此看來RISC-V與MIPS在AI時代的競爭會更爲直接。不過,對RISC-V非常熟悉的Art接受採訪時多次表示,從技術的角度看,RISC-V和MIPS都非常不錯,Wave Computing選擇開源MIPS是希望給業界多一個選擇,MIPS和RISC-V不是非此即彼的關係,未來的市場足夠大,可以用一種更加兼容幷包的態度看待這兩個技術。

既然MIPS給業界多一種選擇,那它與AI結合的技術優勢在哪?何薇玲指出,MIPS的架構優勢明顯,包括更低的功耗、更高的能效、更小的芯片尺寸,並且擁有多線程、虛擬化的特性,是最完美的RISC。

Art補充表示,基於MIPS指令集的芯片已經有100億顆的出貨,這就意味着MIPS處理器在機頂盒、錄音筆、智能手錶等市場已經非常成熟,因此對於AI中需要省電的設備,MIPS也將非常有經驗。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,對於AI而言,除了數據吞吐量,每瓦特能夠處理多少數據也非常關鍵,MIPS在這方面有非常好的表現。

因此,Art和何薇玲都認爲,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。並且,MIPS的技術優勢非常適合於AI結合。在AI的重要落地領域自動駕駛還具有領先優勢,一個典型的例子就是Mobileye,他們的ADAS芯片採用MIPS。

除了技術特性,MIPS的開源更是爲其在AI時代的發展增加了動力。2018年6月,Wave Computing收購MIPS,12月,他們宣佈即將開源MIPS。2019年3月,開放MIPS最新核心R6,5月,MIPS Open網站正式上線,並宣佈在MIPS Open計劃中免費開源MIPS 32位microAptiv核。

據介紹,MIPS Open是在prpl Foundation(prpl基金會是由Imagination Technologies和其他公司創立的非營利性計算機行業協會,旨在通過推廣標準和開源解決方案來鼓勵使用MIPS架構)下面,這個基金會能夠讓會員瞭解到MIPS最新的動態,並且進行技術和標準的討論。同時,Wave Computing作爲MIPS背後的商業公司提供支撐,可以保證MIPS社區朝整合矩陣的方向發展,避免碎片化問題。當然,社區還會保持MIPS芯片兼容性的驗證,這對於避免碎片化也非常關鍵。

開源的效果顯而易見,Art表示:“在我們宣佈MIPS開源之後,MIPS獲得了更多業內人士的關注。另外,有1000多個公司和機構在MIPS Open網站上下載了MIPS的相關資料,並且有許多機構都成爲了MIPS Open的會員,其中不乏一些我們認爲暫時不會有交集的大公司。”

Art強調,開發者和用戶不用擔心歸屬權的問題,MIPS開源之後,包括Waves Computing、CIP都會通過參與諮詢委員會的方式支持和推動開源社區的發展,並且社區背後擁有具有財力和實力的商業公司的支持也是一件好事。

何薇玲認爲MIPS開源帶來了三個明顯的利好,首先是開發者進入的成本更低;其次,產品推向市場的週期可以變得更短;最後,開源可以不受環境的約束,更有利於中國芯片產業的發展。

MIPS+AI的未來

技術的優勢讓MIPS更適合與AI結合,MIPS Open又降低了開發者選擇MIPS的門檻,並且不用擔心開源帶來的碎片化問題。但是,指令集的成功生態更爲重要。對MIPS來說,擺在面前的第一個問題是建立開發者和用戶對MIPS的信心。畢竟,MIPS先後被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後的時代背景。CPI作爲獲得MIPS中國地區獨家商業權利的公司,在推動MIPS與AI的結合中首先要做的也就是給用戶和開發者信心,我們不僅告訴大家MIPS要往什麼方向走,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未來會聚焦三大應用開發產品,包括汽車、高性能計算、低功耗。最後就是要儘量廣結善緣。”

對於MIPS在中國的發展,Art表示,Waves Computing和MIPS自始至終都非常重視中國市場,並且在不斷投入精力在經營和耕耘市場。在上海有本地化的團隊,非常瞭解中國客戶的訴求,也能更好的服務。

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,在接地氣之後才能獲得雙贏。並且,通過這種方式,在中美貿易中也能夠非常通暢,沒有阻礙。

在生態的建設方面,Art指出,在MIPS Open的網站上,可以下載到MIPS攢了30多年的家底,可以說,在MIPS擅長的領域工具鏈非常的完整和成熟。他對MIPS未來在AI方面的生態發展也充滿信心。

有意思的是,雷鋒網瞭解到甚至有RISC-V的開發者因爲羨慕MIPS完整的工具鏈,想把MIPS的開發工具移植到risc-v平臺。

至於MIPS開源後的首款AI芯片什麼時候上市,Art表示由於Wave Computing收購MIPS的時間才一年左右,雙方正在經歷從IP到產品的整合,所以具體時間不方便透露,但這些都是技術上非常常規的時間軸。

小結

正如Art接受採訪時所說,收購MIPS確實有情懷的因素,但更重要的是從公司戰略的角度和對MIPS技術的認可,而開源MIPS是Art多年來的夙願。伴隨着MIPS OPEN的上線,Art希望在AI時代,Wave的雲端的DPU能與邊緣端的MIPS形成一個更加完整的平臺,通過雲+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智能手錶、機頂盒還有龍芯處理器中都已經獲得成功。在AI和IoT的時代,Arm面臨着兩大開源指令集MIPS和RISC-V的巨大壓力。從技術上看,MIPS和RISC-V將無可避免會競爭,至於誰能取得最終的勝利,技術本身之外,專利、政策、商業模式等一系列因素將共同作用。

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