AI 引發 RISC「家族」之爭,MIPS 開源會比 RISC-V 和 ARM 更適合 AI?

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 28 日 8:15 | 分類 AI 人工智慧 , 晶片 , 軟體、系統 Telegram share ! follow us in feedly


PC 普及成就了 x86,智慧手機的浪潮讓 ARM 人盡皆知,如今的 AI 熱潮會否成就其他指令集?目前 RISC-V 指令集吸引不少關注,且還在快速發展。不過 ARM 去年曾特別架網站指出 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,由 Wave Computing 收購後宣布開源,Wave 認為 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為 AI 時代的標誌?

RISC-V 家族的 AI 之爭

首先說明,本文所說的 x86、ARM、RISC-V、MIPS 都是稱指令集,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?它是電腦架構中與程式設計有關的部分,指令集架構包含一系列作業碼(機器語言),以及特徴處理器執行的基本指令。指令集還分為複雜指令集(CISC)與精簡指令集(RISC),x86 是典型的 CISC,ARM、RISC-V、MIPS 都屬 RISC。

不同類別的指令集各有優勢,比如,CISC 有強大的軟體生態系統,相容性也非常好。RISC 的軟體生態相對較弱,但可同時執行多條指令,速度較快且效能穩定,因此基於 RISC 指令集的晶片製程簡單,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 年計劃開發 ARM,並在 1990 年成立 ARM,出售 IP。MIPS 誕生於史丹佛大學 John LeRoy Hennessy 領導團隊的科研計畫。1984 年,Hennessy 離開史丹佛大學創立 MIPS。誕生時間相差幾年,但更晚出現的 ARM 成為智慧手機時代的標誌。

▲ Wave Computing 首席執行長 Art Swift。

對此,Wave Computing 首席執行長 Art Swift 接受採訪時表示:「這是市場策略的選擇而非技術差別的結果,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 架構從一開始就是順序執行(In Order),優勢在於機機介面,ARM 在人機介面方面做了很多工作,更適合手機等人機互動。另外,ARM 處理器從 8bit 開始,進行人機介面最佳化相關工作相較容易。MIPS 支援 32 和 64 位元,在物聯網及 AI 機機介面應用更有優勢。

▲ 芯聯芯(CIP)董事長何薇玲。

MIPS 與 ARM 策略選擇不同是造成如今結果的關鍵之一,面對正到來的 AI 和 IoT 時代,ARM 也在積極布局,但也要面對開源指令集的巨大競爭。據悉,MIPS 和 RISC-V 兩者架構變化不大,如果比較介紹這兩種技術的書,差別大概就是十幾頁。因此 MIPS 宣布開源後,政策、生態、軟體等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 在中國似乎更勝一籌,去年 8 月,海市經濟資訊委發表了《上海市經濟資訊化委關於開展 2018 年度第二批上海市軟體和積體電路產業發展專項資金(積體電路和電子資訊製造領域)項目申報工作的通知》,項目指南包含基於 RISC-V 指令集架構的處理器晶片方向,認為是中國首個支援 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 推動開源晶片生態。據 2018 年統計,中國公開與 RISC-V 相關的企業已有 100 家左右。

MIPS 更適合 AI?

同屬 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,未來市場夠大,可用更相容的態度看待兩種技術。

既然 MIPS 給業界多一種選擇,那與 AI 結合的技術優勢在哪?何薇玲指出,MIPS 架構的優勢明顯,包括更低功耗、更高能效、更小的晶片尺寸,並擁有多執行緒、虛擬化的特徴,是最完美的 RISC。

Art 補充,基於 MIPS 指令集的晶片已出貨 100 億顆,這就意味著 MIPS 處理器在機上盒、錄音筆、智慧手錶等已非常成熟、為 AI 省電的裝置,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。對 AI 而言,除了資料吞吐量,每瓦特能處理多少資料也非常關鍵,MIPS 在這方面有非常好的表現。

因此,Art 和何薇玲都認為,在新 AI 及 IoT 時代,MIPS 有個新機會,在新機會面前,大家起跑線都一樣;並且,MIPS 的技術優勢非常適合與 AI 結合。在 AI 的重要實踐領域,自動駕駛還有領先優勢,典型的例子就是 Mobileye,其 ADAS 晶片就採用 MIPS。

除了技術特徴,MIPS 的開源更為其在 AI 時代的發展增加動力。2018 年 6 月,Wave Computing 收購 MIPS,12 月宣布即將開源 MIPS。2019 年 3 月,開放 MIPS 最新核心 R6,5 月 MIPS Open 網站正式上線,並宣布在 MIPS Open 計畫免費開源 MIPS 32 位元 microAptiv 核心。

據介紹,MIPS Open 是在 prpl Foundation(prpl 基金會由 Imagination Technologies 和其他公司創立的非營利性電腦工業協會,旨在透過推廣標準和開源解決方案以鼓勵使用 MIPS 架構)下面,這基金會讓會員了解 MIPS 最新動態,並一起討論技術和標準。同時,Wave Computing 為 MIPS 背後的商業公司提供支撐,可保證 MIPS 社群朝整合矩陣的方向發展,避免版本分裂問題。當然,社群還會保持 MIPS 晶片相容性驗證,這對避免版本分裂也非常關鍵。

開源的效果顯而易見,Art 表示:「我們宣布 MIPS 開源後,MIPS 獲得更多業界關注。另外,有 1 千多家公司和機構在 MIPS Open 網站下載 MIPS 相關資料,並有許多機構都成為 MIPS Open 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,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 都會透過參與諮詢委員會等支援和推動開源社群發展,並社群背後有具財力實力的商業公司支援,也是件好事。

何薇玲認為 MIPS 開源帶來 3 個明顯利多,首先是開發者進入成本更低;其次,產品推向市場的週期更短;最後,開源不受環境拘束,更有利中國晶片產業發展。

MIPS+AI 的未來

技術優勢讓 MIPS 更適合與 AI 結合,MIPS Open 又降低開發者選擇 MIPS 的門檻,且不用擔心開源帶來的版本分裂問題,但是,指令集的成功生態更重要。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:「每次收購都有時代背景。CPI 為獲得 MIPS 中國地區獨家商業權利的公司,推動 MIPS 與 AI 結合,首先要做的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,也提供意見給我們。其次就是 MIPS 未來會聚焦三大應用開發產品,包括汽車、高效能計算、低功耗。最後就是盡量廣結善緣。」

對 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,並不斷投入精力在經營和耕耘市場。上海有本土化團隊,非常了解中國用戶的訴求,也能服務更好。

談到本土化,何薇玲補充,中國本土化是件非常重要的事,芯聯芯是全中資公司,就是有本土化的打算。透過與 Wave Computing 合作,本土化之後才能獲得雙贏,且這種方式在中美貿易戰下也能通暢,沒有阻礙。

生態建設方面,Art 指出,MIPS Open 網站,可下載到 MIPS 攢了 30 多年的家底,可以說,在 MIPS 擅長的領域工具鏈非常完整成熟,對 MIPS 未來在 AI 方面的生態發展也充滿信心。

有意思的是,甚至有 RISC-V 的開發者因為羨慕 MIPS 工具鏈完整,想搬到 RISC-V 平台。

至於 MIPS 開源後首款 AI 晶片什麼時候上市,Art 表示由於 Wave Computing 收購 MIPS 才約一年,雙方正在經歷從 IP 到產品整合,所以具體時間不方便透露,但這些都是技術非常正常的時間軸。

小結

正如 Art 接受採訪時所說,收購 MIPS 確實有情懷因素,但更重要的是從公司戰略角度和對 MIPS 技術的認可,而開源 MIPS 是 Art 多年夙願。隨著 MIPS OPEN 上線,Art 希望在 AI 時代,Wave 的雲端 DPU 能與邊緣端的 MIPS 形成更完整的平台,透過雲+邊緣的全堆疊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 雖然沒有在智慧手機普及時代大獲成功,但 MIPS 智慧手錶、機上盒還有龍芯處理器都獲得成功。AI 和 IoT 時代,ARM 面臨兩大開源指令集 MIPS 和 RISC-V 的巨大壓力。從技術看,MIPS 和 RISC-V 將無可避免終須一戰,至於誰能取得最後勝利,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。

(本文由 雷鋒網 授權轉載;首圖為來源:MIPS

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