[转]MIPS、ARM、X86三大架构

微信扫描，分享到朋友圈和群

转载自：中关村在线

 

费浙平：RISC领域ARM不是唯一

近两三年，随着手机，平板等智能移动平台的兴起，一个鲜为大众所知的平台逐渐的呈现在了世人的面前。这就是诸如像iPhone 4手机和XOOM平板设备所使用的RISC（精简指令集系统）平台。随着RISC技术的不断进步，这些精简指令系统的设计者也从幕后走到了台前，成为了电子爱好者们了解的对象。不久前，笔者有幸与RISC领域中的专业人士进行了一次深度的交流，从他那里了解到了不少鲜为人知的关于RISC领域的故事。今天笔者通过对这次交流的整理，为大家讲述一名RISC系统技术市场经理眼中的嵌入式系统发展未来。

ARM架构性能最强大的NVIDIA Tegra也是RISC体系中的一员

RISC平台的发展已经有长达几十年的历史了。其最早诞生于80年代的MIPS主机，随着技术的不断发展，RISC平台的应用领域逐步扩展，小到手机，大到工控设备都可以见到他的身影。随着RISC平台的发展还诞生了与之相适应的应用软件，最终组成了现在人们较为熟知的嵌入式系统。当前桌面级消费者最为熟知的Atom凌动平台便是嵌入式代表之一。但是与今天我们所要谈到的两位主角相比，intel的凌动平台就是小巫见大巫了。这正是诞生了RISC平台的MIPS和当前RISC领域中最为强大的ARM。

MIPS中国公司市场营销主管费浙平先生

本次与笔者进行深入交流的嘉宾，是来自MIPS中国公司的市场营销主管费浙平先生。费浙平先生曾经在ARM工作过8年，后于2010年加入了MIPS并任现在的职位。对于RICS领域的发展，费浙平先生拥有绝对的发言权。

intel虽然有名但其凌动处理器也只是RISC领域中的小字辈

费先生告诉我们，当今处理器一共有三个最强大的架构，其中之一是以intel和AMD为代表的x86架构，另外一个是手机，平板处理器所使用的ARM架构，最后一个便是我国龙芯处理器所选择的MIPS架构。这三大处理器架构中，x86和ARM是商业化进程最为优秀的两大架构。也正是因为这两大架构的商业化进程太为出色，所以我国的龙芯处理器才被很多人批判为最严重的选择性失误。(笔者也曾经发表过一篇关于龙芯选择架构失败的评论，相关文章可参见：选择MIPS失败?龙芯抛离ARM架构之我见)

产品：凌动 D510 Intel CPU

MIPS架构是龙芯发展的唯一选择

在费先生看来，龙芯处理器的架构选择并没有错误，相反的如果龙芯要想得到更好的发展，选择MIPS才是最为正确的道路。这又是为何呢？这还要从这三大架构的拥有者谈起。

x86架构的拥有者intel可以算作是技术合作上最抠门儿的一位，在推出x86架构之后，intel就只将这一架构授权给过AMD和VIA等几个芯片公司。而在VIA退出x86架构处理器竞争之后，intel便不再给任何公司x86架构授权。所以从x86架构上入手，龙芯处理器显然是行不通的。intel的x86架构行不通，那么ARM架构是否就能行得通呢？答案当然也是否定的。

x86被intel独占几十年，奉行的是肥水不流外人田的政策

费先生告诉我们，ARM公司是一家非常优秀的芯片设计公司，但自身并不生产处理器，而是将自身的设计licensing卖给需要处理器的公司,而后交给他们生产或者是找人代工。也许有人要问了，既然ARM向外卖出架构设计，那么为何龙芯不去选择ARM架构呢？其实不然，ARM之所以能够发展成为一家非常成功的商业性公司，靠的就是芯片的架构设计，倘若架构设计被别人夺走了，那么自己就丢掉了赖以生存的饭碗。所以ARM虽然对外进行licensing授权，却不允许购买者进行任何对ARM架构有更改的设计。倘若个更改了设计，那么这便违反了合作协定。ARM便有权撤回licensing授权。我国的龙芯要是选择了ARM架构的话，那么基本上也就被捆住了脚步，无法发展出属于自己的高性能处理器了。

苹果A4处理器是ARM体系中的另类产品

自身虽然强大，但因考虑到市场发展的问题ARM也对外妥协过。费先生告诉我们，目前高通，苹果和NVIDIA这三家公司便是ARM体系中较为特殊的几个。因为这三家公司在芯片设计领域的特殊地位，ARM为了能够拉拢他们站立在自己的阵营中，对这三家公司开出了特别通行证。在其他芯片公司只能使用licensing去生产芯片的时候，高通，苹果和NVIDIA却能够自行设计基于ARM架构的处理器。也正是拉拢到了高通，苹果和NVIDIA，才使得ARM拥有了更多的支持者。但即便这样，我们也不得不佩服ARM的老狐狸作风，在给出架构授权后，ARM依然会通过升级下一代架构为由让高通，苹果和NVIDIA再掏一回钱购买架构授权。这样ARM就可以再赚一把。相信看到这里您应该了解到龙芯不选择ARM的原因了。

MIPS架构国内的代表龙芯处理器

那么是什么本领让MIPS最终成为了我国龙芯处理器的设计架构呢？答案非常简单，那就是架构授权。也许有人又问了，ARM不也是给授权吗？那为什么还选MIPS呢？面对这样的问题，费先生告诉我们，MIPS和ARM虽然都是对外进行架构授权的公司，但意义完全不同。ARM对外出售的是设计方案授权（licensing），与ARM的商业化相比，MIPS倒像是学院派的公司。MIPS的架构授权，并不限制任何对MIPS架构的更改。换句话说，就是MIPS公司给授权者一张白纸，而白纸上仅仅写着一行字，MIPS公司同意你设计生产MIPS架构处理器，至于你设计成什么样，性能有多高，经过多少代更改，MIPS一概不管，只要你不把架构彻底改变就行了。与ARM相比，MIPS是一个完全开放的架构，对龙芯未来的发展没有任何的限制，这与intel给AMD x86架构授权，而不是给设计图纸的道理是完全一样的。在加上MIPS本身经过几十年的发展，已经拥有了众多的应用软件，综合考虑来看，MIPS是最为适合龙芯处理器发展的架构选择。

学院派风格让MIPS的商业化很受伤

想必从龙芯为何选择MIPS架构上您应该对行事低调MIPS公司有所了解了吧。可见这MIPS的学院派作风真的给龙芯的发展带来了好处。费先生告诉我们，正是学院派的作风令MIPS失去了早期发展市场的大好时机。

在文章开始的时候我们提到过，RISC平台是诞生于MIPS早先产品的，也正是RISC平台的诞生，才最终发展成为了我们现在的智能手机与平板机这样强大的产品。然而作为RISC系统的创始人，MIPS的商业化发展并非一帆风顺，也许是受公司前身是大学科学实验室的影响。公司高层对商业化发展嗤之以鼻，这才令本身技术要落后于MIPS的ARM得到了发展时机。

早期MIPS架构处理器R2000

为什么说MIPS架构要比ARM优秀呢？那要通过对比来看了。首先声明，笔者并不是该领域中的专家，对此了解有限，虽然与费浙平先生有了较为深入的交流，但在短时间内还是无法深入了解到MIPS架构概念的。在咨询了业内人士并参考了部分技术文档后，最终编写成文呈献给大家。

MIPS是高效精简指令集计算机(RISC)体系结构中最优雅的一种，最早诞生于斯坦福大学的一项科研项目（这也是MIPS公司学院派思想的由来）,该项目的目的是设计一种高性能简化指令处理器。最终的产物便是MIPS处理器，也便是第一代RISC系统芯片。

与当前商业化最成功的ARM架构相比，MIPS的优势主要有以下几点：

1，MIPS支持64bit指令和操作，ARM目前只到32bit
2，MIPS有专门的除法器，可以执行除法指令
3，MIPS的内核寄存器比ARM多一倍，所以同样的性能下MIPS的功耗会比ARM更低，同样功耗下性能比ARM更高
4，MIPS指令比ARM稍微多一点，稍微灵活一点
5，有观点认为MIPS的bank寄存器性能也要好于ARM，不过没见过能反映出来的测试

以上为MIPS对比ARM架构的优势，接下来我们再看一看MIPS架构的不足之处，

与ARM架构相比，MIPS架构也存在着以下几点不足

1，MIPS的内存地址起始有问题，这导致了MIPS在内存和cache的支持方面都有限制，现在的MIPS处理器单内核面对高容量内存时有问题
2，MIPS今后的发展方向是并行线程，类似INTEL的超线程，而ARM未来的发展方向是物理多核，目前看来物理多核占优。由此来看，我国的龙芯向多核发展还是颇具远见的。
3，MIPS虽然结构更加简单，但是到现在还是顺序单发射，ARM已经进化到了乱序双发射，甚至NV的丹佛已经是乱序三发射了。

MIPS虽然存在着一些问题，但MIPS拥有一个绝对最大的优势，那就是最开放化的架构授权。他允许授权商自行更改设计，只要你的眼光够前卫，不管多少核的处理器都可以自行设计。倘若是换做ARM的话，那么你就只能等待他为你提出解决方案了。

ARM的合作平台为该架构提供了数十万的应用程序，这是MIPS的软肋

也许有人又要问了，既然MIPS拥有诸多的优势，为何却一直没有得到像ARM那样的商业化发展呢？其实答案费浙平先生之前已经给过了，MIPS是一家诞生于大学里的系统公司，学院派的风格捆绑了自身对商业发展的脚步，公司自身也没有想发展强大的打算。当ARM与高通，苹果和NVIDIA这样的芯片设计公司合作大举进攻移动终端的时候，MIPS还停留在高清盒子，打印机，数字电视等小市场化产品中，一直到近期ARM的快速崛起几乎占领了全部RISC市场的时候才令公司意识到了自身的问题。

除了自身的问题外，MIPS因为一直没有得到长足发展，在自身系统的软件平台上也逐步落后给了ARM。虽然也有像LINUX这样的操作系统，但应用软件与ARM体系相比要少很多。这也是影响MIPS未来发展的主要问题之一。

产品：凌动 D510 Intel CPU

Android给MIPS带来了发展的动力

费浙平先生告诉我们,面对ARM如潮水般的进军RISC系统市场，老牌的MIPS也有些坐不住了，终于意识到了只有商业化道路才是公司发展的未来出路。前不久也进行了公司高管的大调整，将商业化写进了发展蓝图中。他便是在这种大背景下从ARM来到MIPS的。

MIPS已经开始了向中国进军的步伐

在今年的美国CES大展上，MIPS宣布全球已经有数十家技术领先的芯片公司推出了基于MIPS架构的芯片产品。这些科技公司其中就包括了思科，摩托罗拉，LG和三菱。值得注意的是在CES展会上，一款以MIPS架构处理器为核心，Android操作系统的高清数字机顶盒较为吸引人的注意力。这几乎预示着，MIPS已经具备了向高端移动终端进军的能力。

国产的诸多高清盒子都是采用MIPS的芯片

费先生还向我们透露到，中国作为全球最大的芯片需求市场也得到了MIPS的重视。除了龙芯这样的大型科研项目外,一家名为君正的民营芯片公司也成为了MIPS的客户,这也是MIPS在中国市场的第二个客户。与龙芯不同，君正是一家彻彻底底面向商业化的企业型公司，其生产的MIPS芯片主要面向MP3，MP4和智能手机。除了这两家正规企业外。还有众多的山寨厂商也在使用MIPS的芯片，由此可见，中国芯片市场还是非常庞大的。

基于linux开发的Android系统可以运行在MIPS芯片上，这也将开启MIPS的商业大门

在费浙平先生看来，对于未来RISC技术的发展，仅凭ARM一家之力还是远远不够的。更何况市场被垄断之后对技术的发展也会产生阻碍作用。作为RISC的创始单位和该领域中性能最为强大的系统架构，MIPS自然而然的就成为了ARM在该领域中最大的竞争对手。由于二者都可以运行基于linux开发的Android系统。因此智能手机，平板电脑和智能电视等设备便成为了MIPS向ARM发起挑战的新战场，两者的直接交锋将会推动系统技术的飞速发展。

嵌入式的未来将会是三足鼎立

作为芯片界的大佬，intel的实力也不可小视，毕竟intel掌握了世界上最先进的生产工艺。倘若intel能够彻底解决掉x86芯片的功耗问题，那么利用起自身强大的生产能力，intel也将会成为嵌入式领域中的强者。不过从现在强推基于凌动平台的Meego系统来看，intel的做法有些霸王硬上弓的意思。恐怕它距离成功的日子还有一定的时间。

intel未来将会是嵌入式领域中的强者之一

从长远的角度上看，嵌入式领域将会出现三足鼎立的局面，ARM将继续凭借现有的资源独霸市场一段时间。MIPS在开始商业化脚步之后将会逐步异军突起，凭借自身技术上的优势发展壮大直至追赶上ARM。而intel也将凭借着x86架构也或许是新的低功耗架构，再利用自身的生产工艺优势最终在嵌入式领域站稳脚跟。到那时智能手机等移动平台性能才是真正意义上的飞速发展。

微信扫描，分享到朋友圈和群