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MIPS推出首个RISC-V处理器核心——这是一个巨大的“Un”

尽管该公司已经宣布了它的重大举措,但MIPS采用RISC-V ISA作为未来的处理器核心,对我来说就像一吨砖头一样。MIPS是早期RISC革命的英雄之一,该公司经历了许多起起伏伏。大的ups。大的痛苦。Jim Turley讨论了MIPS去年宣布加入RISC-V的消息。(参见“等等,什么?MIPS变成RISC-V上个月在RISC-V峰会上,MIPS推出了其首款RISC-V核心——eVocore P8700,这是一款为服务器设计的OOO(乱序)执行、多线程、64位处理器核心。P8700核心将扩展到64个集群,共512个处理器核心,支持1024个内核(RISC-V硬件线程)。此外,MIPS还宣布了其第一个P8700客户——自动驾驶汽车(AV)电脑制造商Mobileye。

Mobileye的声明并不那么令人惊讶,因为Mobileye在其AV soc中使用MIPS CPU内核已经有十年了。凭借新的P8700核心,Mobileye获得了OOO执行速度的提升,对RISC-V处理器核心的生态系统支持不断增长,软件和开发工具库已经建立并不断增长,熟悉架构的知识渊博的程序员队伍也在不断壮大,他们可能在大学里学习过RISC-V架构。此外,这一转变意味着Mobileye的soc不再局限于单一供应商提供的专有微处理器架构。该公司现在发现自己淹没在不断上升的RISC-V处理器核心供应商的海洋中。事实上,这是RISC-V提供的最大优势之一:核心供应商的选择。

MIPS的传奇始于40年前的斯坦福大学。约翰·亨尼斯和他的研究生们偶然听说了约翰·科克在IBM的801处理器的工作,该工作始于1974年。当时,贝尔系统需要一种每秒可以连接300个电话的电子电话交换机。每次调用设置大约有20,000条指令和一些开销,因此需要一台每秒执行1200万条指令(MIPS)的机器。这比IBM当时最快的主机System/370 Model 168快了大约四倍。

科克提议建造一个热棒处理器,就像汽车爱好者把20世纪30年代的老旧汽车改造成跑车一样:丢掉重量,换上一个大引擎。IBM的801团队并没有为了减轻重量而去掉挡板和引擎盖,而是抛弃了浮点指令、除了加载和存储之外的所有内存引用指令,以及最特别的微代码。他们用纯硬件构建了一个巨大的流水线执行引擎,并使用摩托罗拉MECL 10K小型逻辑芯片创建了一个板级处理器,达到了15 MIPS。这一执行速度超过了IBM System/370 Model 168的5倍。(IBM首次在Model 7030 Stretch大型计算机上试验指令流水线,该计算机于1961年交付给洛斯阿拉莫斯国家实验室。)

IBM 801项目的最高成果点燃了一根导火线,点燃了全球范围内处理器设计的爆炸,这种处理器是基于一种挥发性火药混合物,结合了先进的VLSI半导体工艺,加州理工学院(Caltech)的卡弗·米德教授和施乐帕洛阿尔托研究中心(PARC)的林恩·康韦所支持的标准单元VLSI设计,贝尔实验室推出的UNIX操作系统,以及全新的优化编译器技术,可以有效地利用RISC微处理器硬件的架构创新,包括:

  • 简单的机器指令
  • 大型寄存器文件
  • 加载/存储架构严重依赖于快速访问那些大型寄存器文件和本地内存缓存
  • 流水线硬件执行引擎,每个时钟周期执行一条简单的RISC机器指令

从这次爆炸中产生的三个微处理器开发项目将成为巨大的商业成功,并将对微处理器设计和微处理器工业的未来产生深远的影响。这三个项目分别是斯坦福大学John Hennessy教授领导的MIPS(无互锁管道阶段的微处理器)项目,加州大学伯克利分校David Patterson教授领导的伯克利RISC项目,这将成为SPARC架构的基础,以及英国Acorn计算机公司Steve Furber和Sophie Wilson领导的ARM (Acorn RISC机器)项目。许多更成功的RISC架构很快就会出现。MIPS和SPARC处理器在20世纪80年代成为工作站开发的中心。ARM微处理器将RISC架构带入了嵌入式世界,ARM的后代现在几乎存在于地球上的每一部手机中。但是,本文是关于MIPS的。

轩尼诗开始与曾为摩托罗拉68000微处理器工作的斯基普·斯特里特(Skip Stritter)和曾在纽约州约克敦高地IBM研究实验室从事RISC处理器设计的约翰·穆苏里斯(John Moussouris)进行交谈。1984年,三人定期在早餐时会面,讨论建立一家新公司的可能性,该公司将专注于开发高性能微处理器和基于斯坦福大学的MIPS RISC项目的计算机。同年,他们用风险资本成立了MIPS计算机系统公司。

MIPS公司于1986年生产了其第一款微处理器R2000,并立即开始向小型计算机和工作站公司销售。DEC和Prime Computer等小型计算机先驱采用了R2000向微型计算机和基于微处理器的工作站过渡,但他们等了太久。两家公司现在都早已不复存在。

然而,R2000及其后继者成为了包括Silicon Graphics (SGI)在内的工作站公司成功的基础。事实上,MIPS RISC处理器成为SGI工作站不可或缺的一部分,以至于SGI在1992年收购了MIPS,并将其重新命名为MIPS Technologies。在加入SGI期间,MIPS继续大量生产更大、更好、更快的RISC处理器,包括双芯片R8000超标量微处理器和R8010浮点单元,它们实现了浮点指令和有限的OOO执行,超标量R10000实现了寄存器重命名和完全的OOO执行,以及R12000。

然而,在20世纪90年代末,SGI决定走另一条路,所以它在2000年6月20日,在R12000工作完成之前,分拆了MIPS。SGI继续开发R12000和后续的MIPS工作站级处理器,而新分拆出来的MIPS Technologies则专注于嵌入式RISC微处理器核心,Arm在这个市场的主导地位很大,而且还在不断增长。

到2008年,该公司的财富开始下滑。2012年,MIPS将580项专利中的498项出售给了Bridge Crossing,后者是一家名为Allied Security Trust的专利缓解公司的知识产权收购工具,该公司是一家非营利性集体,保护其成员免受“专利主张实体”(又名专利流氓)的诉讼。与此同时,IP供应商Imagination Technologies收购了该公司的其他资产和正在进行的业务。2017年,Imagination Technologies将剩余的MIPS处理器业务出售给了Tallwood Venture Capital, Tallwood Venture Capital又在第二年将该业务出售给了一家名为Wave Computing的人工智能初创公司。Wave Computing在2020年宣布破产,一年后从破产中恢复,并将自己更名为MIPS——这次只改名为MIPS。同年,新重组的MIPS加入了RISC-V国际。

因此,MIPS从其复杂的过去的残骸中脱颖而出,其明确的使命是让公司回归本源,开发高端和中端处理器核心,同时使用从近40年高端工作站处理器开发中收集的深厚机构知识。采用RISC-V架构使MIPS能够专注于处理器核心开发,同时依靠国际RISC-V社区开发软件和开发工具。MIPS eVocore P8700处理器内核是首个此类IP核,今年晚些时候还将推出同一处理器的有序执行版本P8500。

目前,MIPS将不会参与简单嵌入式市场的竞争。虽然该公司将继续提供基于早期MIPS核心的核心,但原始MIPS RISC架构的开发已经结束。该公司拥有丰富的R8000、R10000和R12000核心的机构知识,可以在高端RISC-V市场中前进。与此同时,MIPS已经证明自己是一个幸存者,其与全球RISC-V团伙的结盟可能确保该公司将继续在这个新的生态系统中生存下去。

参考文献

MIPS口述历史小组,会议1:成立公司计算机历史博物馆,2011年2月18日

MIPS口述历史小组,会议2:建立公司计算机历史博物馆,2011年2月18日

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