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芯片架構(gòu)的江湖往事

sakobpqhz6 ? 來(lái)源:IC學(xué)習(xí) ? 2024-01-23 16:04 ? 次閱讀

近日,芯片設(shè)計(jì)廠商MIPS宣布,已聘請(qǐng)了知名RISC-V技術(shù)廠商SiFive的兩名前高管,Drew Barbier擔(dān)任公司產(chǎn)品副總裁,Brad Burgess 被任命為公司首席架構(gòu)師,以推動(dòng)其基于RISC-V指令集架構(gòu)的eVocore系列內(nèi)核IP的開發(fā)工作。

兩位專家在半導(dǎo)體IP和RISC-V領(lǐng)域擁有非常豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。鑒于此,MIPS首席執(zhí)行官Sameer Wasson表示:“我對(duì)他們幫助公司推動(dòng)IP創(chuàng)新和滲透新市場(chǎng)(RISC-V)的能力充滿信心。”

簡(jiǎn)而言之,就是MIPS挖了SiFive的墻角,旨在加強(qiáng)RISC-V的研發(fā)。

對(duì)處理器架構(gòu)了解的朋友應(yīng)該知道,MIPS公司是MIPS指令集架構(gòu)的創(chuàng)始者,歷經(jīng)40年的產(chǎn)業(yè)變遷和行業(yè)動(dòng)蕩之后,MIPS已經(jīng)放棄了MIPS架構(gòu),轉(zhuǎn)型為一家RISC-V CPU IP設(shè)計(jì)公司。

作為知名的精簡(jiǎn)指令集(RISC)的推行者,MIPS的成立甚至比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手ARM還早六年,更不用說(shuō)后來(lái)者的RISC-V了,但眼看ARM和RISC-V在多個(gè)領(lǐng)域如魚得水,應(yīng)用規(guī)模也一再攀高。與之對(duì)比,MIPS的落寞讓人有點(diǎn)費(fèi)解

借此時(shí)機(jī),我們一起來(lái)回溯一下,MIPS架構(gòu)在其40年發(fā)展歷程中,那些輝煌與低谷,以及后續(xù)幾經(jīng)轉(zhuǎn)手、日漸式微,再到最終被迫退出架構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)行列,投身RISC-V的“風(fēng)雨歷程”。

以及,在芯片行業(yè)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中,還有哪些處理器架構(gòu)曾受到過市場(chǎng)的追捧與青睞,最終又消散在歷史滾滾向前的車轍中。

MIPS“風(fēng)靡一時(shí)”

回顧產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程能看到,現(xiàn)代各種電器核心的微處理器起源于上個(gè)世紀(jì)Intel德州儀器和Garrett AiResearch工業(yè)部三個(gè)公司的三個(gè)計(jì)劃,推出的三個(gè)微處理器先鋒則分別是Intel 4004、TMS 1000和CADC。

自此,開啟了風(fēng)風(fēng)火火的微處理器革命。

在微處理器誕生早期,基本上都是不同廠商生產(chǎn)不同架構(gòu)的芯片。雖然后來(lái)在IBM的“強(qiáng)迫”之下Intel將X86架構(gòu)授權(quán)給其他幾家廠商生產(chǎn)處理器,但當(dāng)時(shí)的主流一直都是處理器廠商自主研發(fā)架構(gòu)和設(shè)計(jì)甚至生產(chǎn)處理器的。

這種境況一直維持到了1980年前后,直到精簡(jiǎn)指令集(RISC)的誕生。

1980年IBM的801項(xiàng)目,可能是第一個(gè)使用精簡(jiǎn)指令集理念來(lái)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。

跟Intel X86這種復(fù)雜指令集不同,設(shè)計(jì)了許多特性讓代碼編寫更加便捷,但這些復(fù)雜特性需要幾個(gè)指令周期才能實(shí)現(xiàn),并且常常不被運(yùn)行程序所采用。此外,處理器和主內(nèi)存之間運(yùn)行速度的差別也變得越來(lái)越大。

在這些因素促使下,出現(xiàn)了一系列新技術(shù),使處理器的指令得以流水執(zhí)行,同時(shí)降低處理器訪問內(nèi)存的次數(shù)。精簡(jiǎn)指令集對(duì)指令數(shù)目和尋址方式都做了精簡(jiǎn),使其實(shí)現(xiàn)更容易,指令并行執(zhí)進(jìn)程度更好,編譯器的效率更高。

這種相對(duì)新的指令集的面世促進(jìn)了MIPS的誕生。

在RISC流行起來(lái)之后,斯坦福大學(xué)教授Hennessy就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出第一個(gè)MIPS架構(gòu)處理器,這個(gè)項(xiàng)目就是MIPS的前身。

1984年,Hennessy教授離開斯坦福大學(xué)創(chuàng)立MIPS。由此,精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者之一,MIPS架構(gòu)登上歷史舞臺(tái)。

在成立第二年,MIPS就推出了第一個(gè)處理器設(shè)計(jì)R2000。之后,MIPS陸續(xù)推出了多代非常成功的商用產(chǎn)品,比如銷量超百萬(wàn)的R3000、銷量過億的R3000A。

值得關(guān)注的是,MIPS甚至在1991年就推出了64bit的設(shè)計(jì)R4000。要知道其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手ARM到了2012年才大范圍推廣64bit處理器設(shè)計(jì)。可見其在設(shè)計(jì)上的前瞻性。

1992年,看好MIPS的SGI將其收購(gòu),并支撐MIPS在90年代繼續(xù)推出了幾代R系列處理器。這是MIPS公司的第一次易手,之后MIPS也進(jìn)入了顛沛流離的模式。

到2000年前后,MIPS32和MIPS64兩套指令集的發(fā)布,標(biāo)志了32位和64位MIPS CPU同時(shí)得到了越來(lái)越多的使用。

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MIPS處理器是八十年代中期RISC CPU設(shè)計(jì)的一大熱點(diǎn)。Pace MIPS、IDT東芝等半導(dǎo)體公司都采用MIPS的設(shè)計(jì)來(lái)制造芯片,其生產(chǎn)的芯片也被Sony和Nintendo的游戲機(jī),Cisco的路由器和SGI超級(jí)計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備采用,尤其是家用路由器市場(chǎng),幾乎是被MIPS絕對(duì)壟斷。

與X86相比,MIPS的授權(quán)費(fèi)用較低,也就為除英特爾外的大多數(shù)芯片廠商所采用。除了費(fèi)用較低,MIPS之所以近40年來(lái)得到追捧,還有以下兩個(gè)原因:

MIPS的架構(gòu)授權(quán)不限制任何對(duì)MIPS架構(gòu)的更改

MIPS屬于精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu),和英特爾采用的復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)(CISC)相比,RISC具有設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)周期更短等優(yōu)點(diǎn),并可以應(yīng)用更多先進(jìn)的技術(shù),開發(fā)更快的下一代處理器

雖然在主流市場(chǎng)的PC/服務(wù)器應(yīng)用上沒能超越X86,但也靠PlayStation、PlayStaion2和任天堂64這樣的家用游戲機(jī)實(shí)現(xiàn)了上億的CPU銷量。

MIPS “江河日下”

然而,水能載舟亦能覆舟。

由于成本問題和授權(quán)模式的限制和弊端,MIPS無(wú)法與市面上的大公司抗衡,開始陷入研發(fā)困境。

MIPS一開始就以Intel的X86位對(duì)標(biāo)產(chǎn)品,因此其產(chǎn)品從面世開始就以高性能著稱,使其在高清盒子、路由器等市場(chǎng)戰(zhàn)功顯赫。

雖然產(chǎn)品擁有很不錯(cuò)的性能,但是由于對(duì)商業(yè)不夠敏感,導(dǎo)致了MIPS的商業(yè)化進(jìn)程遲遲落后。

另外,相較其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手ARM,從誕生開始就瞄準(zhǔn)嵌入式低功耗領(lǐng)域,在這個(gè)領(lǐng)域默默耕耘了十?dāng)?shù)年,終于在21世紀(jì)迎來(lái)了自己的時(shí)代。而當(dāng)時(shí)只聚焦中高端的MIPS則在功耗上沒有太多優(yōu)勢(shì),這極大限制了它的發(fā)展。

而MIPS反應(yīng)的緩慢再一次拖累了他們的轉(zhuǎn)型。

在ARM聯(lián)合高通、蘋果、聯(lián)發(fā)科等公司面向智能手機(jī)市場(chǎng)做移動(dòng)處理器芯片的時(shí)候,MIPS依然沉醉在高清盒子、打印機(jī)等小眾產(chǎn)品市場(chǎng),沒有動(dòng)力去自己革自己的命,結(jié)果被ARM革了命。

后來(lái)智能手機(jī)市場(chǎng)的大爆發(fā),讓其錯(cuò)失了移動(dòng)市場(chǎng)這個(gè)時(shí)代窗口,也正式敲響了MIPS“喪鐘”。

總之,MIPS的遲緩導(dǎo)致他們失去了最關(guān)鍵的十年。

另外,業(yè)內(nèi)人士還表示,授權(quán)模式也是MIPS失敗的一大因素。

MIPS和ARM都有IP授權(quán)和架構(gòu)授權(quán)兩種授權(quán)模式,但雙方的思路差別很大。

ARM的授權(quán)方式極具靈活性(多是IP授權(quán),很少進(jìn)行架構(gòu)授權(quán)),并在價(jià)格上具備優(yōu)勢(shì),這吸引了TI和LSI等公司的注意。同時(shí),相對(duì)便宜的價(jià)格也吸引了更多人來(lái)玩ARM芯片,完善了ARM的工具鏈和生態(tài),為ARM后來(lái)的爆發(fā)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

與之相反的是,MIPS主要是架構(gòu)授權(quán)(IP授權(quán)價(jià)格很貴),雖然這樣更加開放,但它在未充分占領(lǐng)市場(chǎng)的前提下,這種授權(quán)模式導(dǎo)致客戶各自為戰(zhàn),紛紛自行設(shè)計(jì)MIPS核心、添加指令、發(fā)布開發(fā)工具,碎片化嚴(yán)重,難以形成統(tǒng)一的生態(tài)。

同時(shí)這也就失去了IP授權(quán)所具備的推出速度,軟件高兼容的特點(diǎn)。硬件的落后,導(dǎo)致軟件平臺(tái)的落后,造成的惡性循環(huán)加速了MIPS的衰落。

隨后多年,MIPS在經(jīng)過Imagination Technologies、Tallwood Venture Capital的幾經(jīng)轉(zhuǎn)手之后,日漸式微。

2012年底,MIPS被ARM和Imagination瓜分收購(gòu)。

對(duì)于ARM來(lái)說(shuō),MIPS的專利相當(dāng)有價(jià)值,特別是64位和多線程相關(guān)的專利。因?yàn)锳RM的64位架構(gòu)跟MIPS 64位有70-80%的相似度,如果此時(shí)不參與收購(gòu),那么日后很可能陷入和MIPS專利長(zhǎng)久的專利訴訟戰(zhàn),僅用3.5億美元就解決這個(gè)潛在的隱患,ARM樂意之至。所以ARM收購(gòu)了其接近500項(xiàng)專利。

Imagination收購(gòu)MIPS則是為了加強(qiáng)自身的CPU業(yè)務(wù),并且看中了MIPS強(qiáng)大的產(chǎn)品集以及安卓架構(gòu)的支持和對(duì)中國(guó)的授權(quán)。因此Imagination收購(gòu)了MIPS公司實(shí)體和82項(xiàng)與MIPS處理器核心架構(gòu)有關(guān)的核心專利。同時(shí)Intel作為Imagination的第一大股東,收購(gòu)MIPS從側(cè)面也可以牽制ARM的發(fā)展。

收購(gòu)MIPS后,Imagination結(jié)合旗下的PowerVR系列產(chǎn)品,打算將MIPS的運(yùn)作模式效仿ARM。雖然MIPS在IoT上的市場(chǎng)份額仍然遜色于ARM,但在汽車、數(shù)據(jù)中心等市場(chǎng)尋得了不少機(jī)遇,比如Mobileye用的正是MIPS CPU。

那幾年,Imagination加快了推出MIPS處理器核心的步伐,尤其是支持硬件虛擬化、多線程和SIMD的Warrior系列。

然而好景不長(zhǎng)。2017年4月,Imagination宣布與其最大客戶蘋果中斷合作關(guān)系,股價(jià)瞬間縮水,陷入艱難境地。彼時(shí),“自身難保”的Imagination在為自己尋找買家的同時(shí),也將MIPS以6500萬(wàn)美元的價(jià)格單獨(dú)賣給了Tallwood Venture Capital,直到2018年被Wave Computing收購(gòu)。

被Wave Computing收購(gòu)后,MIPS并沒有因此走向更好的道路。

此時(shí),除了已經(jīng)發(fā)展成熟的X86以外,幾乎每個(gè)ISA都打算借助開源社區(qū)的力量來(lái)發(fā)展其生態(tài),MIPS也不例外。

2018年底,Wave Computing宣布發(fā)起MIPS Open Initiative,將在2019年第一季度發(fā)布最新的Core R6時(shí)開源,該項(xiàng)目的參與者可以免費(fèi)試用32位與64位的MIPS ISA,而無(wú)需任何授權(quán)和專利費(fèi)用。

此舉旨在加速M(fèi)IPS指令集架構(gòu)的普及,希望幫助已逐漸邊緣化的MIPS指令集架構(gòu)重回正軌。而彼時(shí)開源的RISC-V架構(gòu)也開始逐步受到市場(chǎng)的熱捧。

MIPS開源的舉措,在當(dāng)時(shí)被認(rèn)為既向ARM示威,又向RSIC-V宣戰(zhàn),更為即將開始的IoT時(shí)代做好準(zhǔn)備。

但選擇開源就意味著要厚積薄發(fā)與時(shí)間為伴,比如LinuxRT-Thread、TiDB等成功的開源項(xiàng)目,都有長(zhǎng)時(shí)間的社區(qū)人氣積累與技術(shù)沉淀的加持,想要立竿見影的效果去急功近利的開源只能適得其反。

然而,這一開源項(xiàng)目還沒撐過一年,就隨著公司CEO的調(diào)整無(wú)疾而終。2019年底,MIPS的短暫開源正式結(jié)束,此舉也進(jìn)一步打擊了開發(fā)者對(duì)于MIPS的積極性。

在這個(gè)過程中,MIPS與龍芯、上海芯聯(lián)芯之間的糾葛,仿佛也成為了MIPS架構(gòu)江河日下過程中的一段插曲,徒增一筆供世人揣摩和評(píng)判的談資。

開源項(xiàng)目宣布告終后不久,Wave Computing選擇申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù),進(jìn)行資產(chǎn)重組。

2021年,Wave Computing完成破產(chǎn)重組,并更名為MIPS,但“重生”后的MIPS宣布今后將不再設(shè)計(jì)MIPS 處理器,而是轉(zhuǎn)向RISC-V處理器的開發(fā)。

MIPS能否譜寫新篇章?

曾經(jīng)與X86、ARM三分天下的MIPS架構(gòu),幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)之后迎來(lái)了命運(yùn)的終章,正式加入同屬精簡(jiǎn)指令集的RISC-V陣營(yíng)。

據(jù)MIPS官網(wǎng)介紹,其正在基于MIPS ISA的創(chuàng)新基礎(chǔ)上進(jìn)行RISC-V設(shè)計(jì)。由于RISC-V ISA與前幾代MIPS ISA之間有許多相似之處,因此可以為其新的eVocore系列產(chǎn)品帶來(lái)數(shù)十年的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

目前,MIPS已經(jīng)推出了兩款RISC-V CPU IP:面向高性能應(yīng)用的eVocore P8700和面向高能效應(yīng)用的eVocore I8500。

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eVocore P8700

MIPS表示打算借助全新的RISC-V IP進(jìn)駐更加廣闊的市場(chǎng),包括汽車、機(jī)器學(xué)習(xí)5G、數(shù)據(jù)中心、存儲(chǔ)和高性能嵌入式等應(yīng)用。

據(jù)悉,Mobileye已經(jīng)是P8700的客戶。前不久,MIPS還與數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的一位未公開的客戶簽署了協(xié)議。據(jù)悉,該客戶是“三家超大規(guī)模計(jì)算企業(yè)之一”。

雖然尚不清楚有多少?gòu)S商會(huì)采用MIPS的RISC-V IP內(nèi)核。但從MIPS乘著SiFive業(yè)務(wù)重組之際挖來(lái)對(duì)方兩員大將,也反應(yīng)出MIPS對(duì)于全力投入RISC-V的持續(xù)努力。

MIPS對(duì)其開源行為曾表示,“如果這發(fā)生在兩三年前,那么RISC-V永遠(yuǎn)不會(huì)誕生”。

但倘若遵循假命題能推出任何命題的原則,“如果”二字則能推出任何結(jié)果。可世事哪有那么多如果,反觀如今格局,RISC-V發(fā)展的順風(fēng)順?biāo)琈IPS卻早已改弦更張,就連十幾年前收購(gòu)MIPS的imagination,如今也一只腳踏進(jìn)了RISC-V的陣營(yíng)。

如今,在新任CEO Sameer Wasson的帶領(lǐng)下,其首要任務(wù)是講述MIPS重生的故事,如何在RISC-V社區(qū)中實(shí)現(xiàn)差異化,以及它計(jì)劃將業(yè)務(wù)重點(diǎn)放在哪里。

這一次,如果MIPS能把握好RISC-V這根救命稻草,其未來(lái)或許仍有一席之地。

但,你知道的,世事哪有那么多如果。

處理器架構(gòu),各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)十年

發(fā)生在MIPS身上的變化,預(yù)示著又一個(gè)處理器架構(gòu)選擇向命運(yùn)低頭。同樣,作為最具有歷史的處理器架構(gòu)之一,MIPS見證了很多其他處理器架構(gòu)的發(fā)生變化——看著X86稱霸PC市場(chǎng),ARM在移動(dòng)市場(chǎng)崛起,RISC-V又作為新星受到行業(yè)青睞和追捧;但同樣的,MIPS也見證了一些架構(gòu)走向消亡。

此前,半導(dǎo)體行業(yè)觀察曾在《處理器架構(gòu)消亡史》一文中曾提及,20世紀(jì)80年代前后誕生的處理器架構(gòu),不僅包括我們耳熟能詳?shù)腦86、MIPS和ARM,SPARC、DEC Alpha、PA-RISC和其他一些產(chǎn)品也在同一時(shí)期出現(xiàn),這些架構(gòu)大部分都源于RISC體系,包括IBM所推出的Power架構(gòu)也都是RISC體系中的一員。

這些架構(gòu)的到來(lái),構(gòu)建了出了處理器架構(gòu)的摧殘時(shí)代,也對(duì)當(dāng)時(shí)的Intel造成了一定的壓力,生怕動(dòng)搖了自己X86的地位。

如今的RISC ISA除了風(fēng)頭正盛的ARM和RISC-V以外,還能掀起一點(diǎn)水花的恐怕就只剩下IBM的Power了。

PowerPC架構(gòu)

PowerPC是1991年,由Apple、IBM、Motorola組成的AIM聯(lián)盟所發(fā)展出的微處理器架構(gòu)。

PowerPC架構(gòu)是一種基于精簡(jiǎn)指令集 (RISC)的處理器架構(gòu),其設(shè)計(jì)注重性能、低功耗和可擴(kuò)展性,采用了流水線執(zhí)行、超標(biāo)量執(zhí)行和亂序執(zhí)行等技術(shù),以提高指令執(zhí)行效率。PowerPC架構(gòu)還支持多級(jí)緩存和高速總線,以加快數(shù)據(jù)傳輸和訪問速度,旨在為個(gè)人電腦、工作站和服務(wù)器提供高性能和可擴(kuò)展性。

同時(shí),PowerPC架構(gòu)具有良好的跨平臺(tái)兼容性,因?yàn)樗闹噶罴墙y(tǒng)一的,這意味著在不同的PowerPC處理器上編譯的程序可以在各種PowerPC系統(tǒng)上運(yùn)行,無(wú)需重新編譯。這為軟件開發(fā)者和用戶帶來(lái)了便利。

得益于這些優(yōu)良特性,PowerPC架構(gòu)后來(lái)成為蘋果Macintosh電腦的主要處理器架構(gòu),在蘋果電腦上使用的時(shí)間從1994年一直持續(xù)到了2006年,之后蘋果轉(zhuǎn)向使用基于Intel X86架構(gòu)的處理器

有那么一段時(shí)間,PowerPC獲得了巨大的成功。摩托羅拉68000系列芯片是Apple PC以及許多種類和數(shù)百萬(wàn)個(gè)嵌入式控制器的核心。除了蘋果之外,索尼的PlayStation3、任天堂的Wii、Wii u、GameCube、微軟的Xbox 360和3DO M2等都使用了PowerPC處理器

實(shí)際上,當(dāng)蘋果放棄PowerPC時(shí),其實(shí)就數(shù)量而言,PowerPC并沒有失去大量客戶,但失去了最負(fù)盛名的客戶。然后游戲機(jī)也放棄了PowerPC,而典型的嵌入式系統(tǒng)也放棄了。

回顧在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初,授權(quán)處理器IP可謂風(fēng)靡一時(shí),這是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模采用的最可靠途徑。其實(shí)從一開始,IBM就仿效了ARM、MIPS、SPARC等架構(gòu),走了PowerPC的授權(quán)路線。但是IBM的條款太過苛刻,PowerPC許可證比MIPS或ARM的許可證貴得多。

PowerPC未能在市場(chǎng)普及很大的原因是開放不足以及IBM的高價(jià)授權(quán)費(fèi)。智能手機(jī)時(shí)代后,PowerPC因成本問題逐漸被邊緣化。

雖然由于種種原因,Power架構(gòu)在大家的視線中不再那么光芒四射,但是曾經(jīng)與X86并駕齊驅(qū)的歷史不可抹殺。目前也有包括國(guó)芯科技在內(nèi)的廠商依然在使用該架構(gòu)設(shè)計(jì)芯片。

SPARC架構(gòu)

SPARC(可擴(kuò)展處理器體系結(jié)構(gòu))是最初由Sun Microsystems開發(fā)的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)指令集體系結(jié)構(gòu)(ISA)。它的設(shè)計(jì)在很大程度上受到早期RISC設(shè)計(jì)的影響,這些原始的RISC設(shè)計(jì)極簡(jiǎn),包括盡可能少的功能或操作碼,旨在以每個(gè)時(shí)鐘周期幾乎一條指令的速率執(zhí)行指令。

SPARC于1986年首次開發(fā),并于1987年發(fā)布,是最成功的早期商業(yè)RISC系統(tǒng)之一。在其推出首款SPARC處理器產(chǎn)品后,SPARC就很快地占領(lǐng)了市場(chǎng),并幫助公司突破了10億美元營(yíng)收的大關(guān)。

到了1989年,采用了SPARC架構(gòu)的處理器開始應(yīng)用于高性能工作站及服務(wù)器上,基于該架構(gòu)的開放性和RISC體系的特點(diǎn)很快讓其成為了國(guó)際流行的架構(gòu)。

同一時(shí)間,為了擴(kuò)大SPARC的影響力并作出進(jìn)一步優(yōu)化,“SPARC International”組織成立,包括摩托羅拉、東芝、富士通、Aeroflex Gaisle都參與其中。1995年,隨著UltraSPARC I的推出,Sun在高端微處理器市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位得以進(jìn)一步鞏固。

然而,在進(jìn)入到新世紀(jì)后,新的應(yīng)用崛起,使得PC已經(jīng)不是處理器架構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)的唯一戰(zhàn)場(chǎng)。ARM架構(gòu)憑借精簡(jiǎn)指令集的特點(diǎn),殺入了移動(dòng)市場(chǎng),并逐漸成為了這個(gè)市場(chǎng)的霸主。

而此時(shí),英特爾的X86已經(jīng)在過去數(shù)十載的發(fā)展中建立了強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)。因此,在沒有把握新應(yīng)用的到來(lái),以及在英特爾搶占絕大多數(shù)市場(chǎng)的壓力下,包括SPARC在內(nèi)的很多處理器架構(gòu)逐漸開始衰退。

在互聯(lián)網(wǎng)興起的同時(shí),不僅推動(dòng)了移動(dòng)市場(chǎng)的發(fā)展,也推動(dòng)了服務(wù)器的需求,但也是在這個(gè)市場(chǎng)中,SPARC落了下風(fēng)。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示,從2002年開始,Sun Microsystems的營(yíng)收份額每況愈下,到了2007年正式被IBM反超。而RISC+UNIX的服務(wù)器市場(chǎng)也逐漸被Intel的X86+Linux/Windows拉下。

SPARC因在服務(wù)器市場(chǎng)的失利,開始落寞。

2010年,Oracle以74億美元價(jià)格收購(gòu)了SUN,連帶著SPARC也歸屬了Oracle。2017年后,Oracle被爆SPARC部門進(jìn)行裁員,逐漸地,Oracle也逐漸放棄了SPARC的開發(fā)。

Alpha架構(gòu)

當(dāng)年,在許多RISC架構(gòu)興起的同時(shí),DEC也受到看這股RISC風(fēng)潮的影響。

于是,在1982年到1985年間,DEC將RISC劃分為幾個(gè)部分來(lái)分開研究。1985年,DEC負(fù)責(zé)RISC研究的負(fù)責(zé)人之一提出“協(xié)作RISC計(jì)劃”,即將此前的項(xiàng)目就被合并為一個(gè)項(xiàng)目,并且更名為PRISM。

在此期間,為了進(jìn)一步順利的將新架構(gòu)打入市場(chǎng),DEC開始思考是否需要生產(chǎn)新的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)來(lái)替代其現(xiàn)有的VAX產(chǎn)品線,并最終于1988年結(jié)束了PRISM項(xiàng)目。

此時(shí),處理器架構(gòu)開始向64位發(fā)展。向64位發(fā)展,也被當(dāng)時(shí)很多廠商視為是可以改寫市場(chǎng)格局的一個(gè)拐點(diǎn)。因此,DEC開始考慮使用類似于RISC的設(shè)計(jì)概念來(lái)設(shè)計(jì)新一代VAX CPU,以提高速度,同時(shí)擴(kuò)展到完整的64位體系架構(gòu)。

于是,在1992年,Alpha架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。

Alpha作為專為高端臺(tái)式機(jī),工作站和服務(wù)器設(shè)計(jì)的微處理器架構(gòu),這也使得他們成為首批實(shí)現(xiàn)64位體系架構(gòu)的企業(yè)之一。

如今來(lái)看,Alpha對(duì)于產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)或許不在于有多少產(chǎn)品采用了這種架構(gòu),而是其在理論上為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一種新思路。

有人認(rèn)為,Alpha,MIPS兩種RISC架構(gòu)都比較早的考慮了64位,并引入了很多超前的微架構(gòu)設(shè)計(jì)概念,以至于影響了以后英特爾在微架構(gòu)和超線程方面的發(fā)展,這些在英特爾處理器微架構(gòu)設(shè)計(jì)隱約能看到Alpha架構(gòu)的一些影子。

SUN作為開源架構(gòu)的代表,其凋亡令人惋惜,但DEC Alpha的消亡則是因?yàn)槠渖鷳B(tài)太過封閉而造成的。

據(jù)資料顯示,DEC公司將所有和Alpha處理器相關(guān)的配件和外設(shè)都自己生產(chǎn),不過為桌面電腦開發(fā)的主板卻不支持SMP,而當(dāng)時(shí)幾乎所有采用Alpha處理器的公司都會(huì)使用多處理器系統(tǒng),因此DEC公司所推出的桌面機(jī)型很沒競(jìng)爭(zhēng)力。

另外,Alpha處理器也一直不支持免費(fèi)開源操作系統(tǒng),這也成為了其敗走的又一個(gè)原因。

1998年,因?yàn)樨?cái)務(wù)原因,DEC將Alpha架構(gòu)與其大部分內(nèi)容一起出售給了Compaq。但已經(jīng)是英特爾客戶的Compaq決定淘汰Alpha,轉(zhuǎn)而采用即將推出的Itanium架構(gòu),并于2001年將所有Alpha知識(shí)產(chǎn)權(quán)出售給了英特爾。

自此,Alpha的故事也畫上了句號(hào)。

PA-RISC架構(gòu)

除此之外,惠普公司推出的精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)PA-RISC也沒逃得出被淘汰的命運(yùn)。

PA-RISC也是20世紀(jì)80年代中的一員,它首次出現(xiàn)于1986年2月26日,被應(yīng)用于HP 3000 930系列以及HP 9000 840模式處理器之中。后來(lái),這種架構(gòu)被惠普公司與英特爾聯(lián)合開發(fā)的Itanium架構(gòu)所取代。

然而,英特爾的Itanium也沒能成為最后的贏家,這款于1999年被命名的64位架構(gòu),自從2017年之后就再也沒有更新了,2019年英特爾發(fā)布通知稱安騰9700處理器開始退役,2021年7月最后發(fā)貨期,HPE的服務(wù)區(qū)將支持到2025年。

隨著純血64位安騰處理器的停售,也意味著Itanium架構(gòu)黯滅在歷史當(dāng)中。

事實(shí)證明,在市場(chǎng)的發(fā)展過程中,沒有哪一種處理器架構(gòu)能夠永遠(yuǎn)合適市場(chǎng)的需求。但從目前結(jié)果來(lái)看,RISC-V是其他RISC設(shè)計(jì)和一路上被遺忘的架構(gòu)的霸主,成為其最后的歸宿。

寫在最后

站在當(dāng)前回望歷史,從處理器的設(shè)計(jì)和能耗比來(lái)說(shuō),如果要說(shuō)最經(jīng)典的RISC處理器架構(gòu),那么非MIPS莫屬,就連其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也不得不承認(rèn)它的優(yōu)雅,MIPS被作為處理器教科書的典范,在很多其他處理器中都能看到它的身影。

但MIPS,包括SPARC、Alpha、PA-RISC等其他架構(gòu)的歷史故事,恰好證明了半導(dǎo)體市場(chǎng)的“風(fēng)云莫測(cè)”,一個(gè)ISA如若不能站穩(wěn)腳跟,跟上行業(yè)發(fā)展需求的話,很快就會(huì)被市場(chǎng)淘汰掉。

從目前處理器架構(gòu)市場(chǎng)來(lái)看,X86依舊屹立不倒,但對(duì)抗他的玩家卻換了一批,這一輪與他競(jìng)爭(zhēng)的是ARM和RISC-V兩個(gè)陣營(yíng)。從后兩者的發(fā)展來(lái)看,近些年來(lái),他們都在積極向PC市場(chǎng)做擴(kuò)展。同時(shí),在大數(shù)據(jù)時(shí)代的推動(dòng)下,也都有意向服務(wù)器市場(chǎng)方向發(fā)展。

但對(duì)于這一塊市場(chǎng)來(lái)說(shuō),英特爾在該領(lǐng)域已經(jīng)建立起了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),除了產(chǎn)品外,生態(tài)也是其能夠固守城池的一個(gè)有利武器。

然而,新興市場(chǎng)總在持續(xù)發(fā)展,行業(yè)需求層出不窮,商業(yè)世界瞬息萬(wàn)變,這場(chǎng)處理器架構(gòu)的淘汰賽似乎并沒有結(jié)束。

誰(shuí)也別以為自己穩(wěn)了。

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原文標(biāo)題:芯片架構(gòu)的江湖往事

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