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當年龍芯為什么選擇了 MIPS 構架而沒有選擇 ARM 構架？這個問題被爭執(zhí)了很多年，有人說當年 ARM 構架不足以支持桌面運算，有人認為是“指令集授權”和“微架構授權”不是一回事，龍芯需要 MIPS 的指令集授權，而非 ARM 的微構架授權?？傊?，MIPS 的架構完整性與授權較寬松贏得了龍芯的青睞，在如今半導體衰退的大趨勢下，MIPS 構架是否還有機會崛起值得探討。
3.MIPS64 位架構
MIPS64 架構刷新了 64 位 MIPS-Based 嵌入式處理器的性能標準。它代表著下一代高性能 MIPS 處理器的基礎，并兼容 MIPS32 32 位架構。
MIPS I-class I6400 CPU 系列產品
MIPS 架構擁有強大的指令集、從 32 位到 64 位的可擴展性、廣泛可獲得的軟件開發(fā)工具以及眾多 MIPS 科技公司授權廠商的支持，是領先的嵌入式架構。
MIPS64 架構是以前的 MIPS IV 和 MIPS V 指令集架構(ISA)的擴展集，整合了專門用于嵌入式應用的功能強大的新指令，以及以往在 R4000 和 R5000 MIPS 處理器中執(zhí)行的已經驗證的存儲器管理和特權模式控制機制。通過整合強大的新功能、標準化特權模式指令、支持前代 ISA，以及提供從 MIPS32 架構升級的路徑，MIPS64 架構為未來基于 MIPS 處理器的開發(fā)提供了一個堅實的高性能基礎。
MIPS64 架構基于一種固定長度的定期編碼指令集，并采用導入 / 存儲(load/store)數據模型。經改進，這種架構可支持高級語言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術和邏輯運算采用三個操作數的形式，允許編譯器優(yōu)化復雜的表達式。此外，它還帶有 32 個通用寄存器，讓編譯器能夠通過保持對寄存器內數據的頻繁存取進一步優(yōu)化代碼的生成性能。
功能強大的 64 位浮點寄存器和執(zhí)行單元可加快某些任務的執(zhí)行速度，比如一些 DSP 算法的處理、圖形操作的實時計算。雙單精度指令(Paired-Single instruction)在一個 64 位寄存器中裝入了兩個 32 位浮點操作數，從而實現單指令多數據操作(SIMD)。這種方法的執(zhí)行速度是傳統 32 位浮點單元的兩倍。浮點操作可選擇軟件仿真。
MIPS64 架構兼具 32 位和 64 位尋址模式，同時采用 64 位數據工作。這樣一來，無需額外的存儲器進行 64 位尋址就能獲得 64 位數據的優(yōu)勢。為了便于從 32 位系列的移植，該架構還帶有 32 位兼容模式，在這種模式中，所有寄存器和地址都是 32 位寬，MIPS32 架構中出現的所有指令都被執(zhí)行。
I6400 采用最新一代的 MIPS Coherency Manager 架構
這是以新的多核一致互連架構為基礎。它可支持每集群最多達 6 核的多核配置，并且單一集群上的多核都能擁有不同的合成目標，并以不同的時鐘頻率和電壓運行。一致性管理員架構中構建了多項高性能特性，包括硬件預取，以及比前一代架構更寬的總線和更低的時間延遲。
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4.microMIPS 架構
microMIPS 是一種在單個統一的指令集架構中集成了 16 位和 32 位優(yōu)化指令的高性能代碼壓縮技術。
它支持 MIPS32 和 MIPS64 Release2 架構，整合了可變長度重新編碼 MIPS 指令集和新增的代碼量優(yōu)化 16 位和 32 位指令，可提供高性能和高代碼密度。
microMIPS 是一個完整的 ISA，既能單獨工作，也能與原有的 MIPS32 兼容指令解碼器共同工作，允許程序混合 16 位和 32 位代碼，無需模式切換。由于它的程序代碼量較小，因此可獲得更好的緩存利用率和更小的取指帶寬(fetch bandwidth)，從而有助于提升性能，降低功耗。
microMIPS 包含所有 MIPS ASE 指令，支持 CorExtend/UDI 接口。而且，針對 microMIPS 軟件及系統開發(fā)，MIPS 科技公司與第三方合作伙伴生態(tài)系統提供有一套全面完善的軟硬件工具支持。新推出的 M14K?和 M14Kc 是首先執(zhí)行 microMIPS 的處理器內核。
5.MIPS 的授權和“中國芯”
2002 年，中國科學院計算所開始研發(fā)龍芯處理器，采用 MIPS 架構，但因未經 MIPS 公司的授權而遭到侵權的控告。2009 年，中國科學院與 MIPS 公司達成和解，得到正式授權。
MIPS 架構國內的代表龍芯處理器
看到這里，也許大家不禁要問：前有身份顯貴的 X86，后有紅極一時的 ARM，為什么 MIPS 最終成為了我國龍芯處理器的設計架構呢？
答案非常簡單，那就是架構授權。
x86 架構的擁有者 Intel，可以算作是技術合作上最摳門兒的一位。
在推出 x86 架構之后，Intel 就只將這一架構授權給過 AMD 和 VIA 等幾個芯片公司。而在 VIA 退出 x86 架構處理器競爭之后，Intel 便不再給任何公司 x86 架構授權。所以從 x86 架構上入手，龍芯處理器顯然是行不通的。
Intel 的 x86 架構行不通，那么 ARM 架構是否就能行得通呢？ARM 不也是給授權嗎？那為什么還選 MIPS 呢？
回答這個問題之前，首先對比一下兩家公司在架構授權問題的“原則”，MIPS 和 ARM 雖然都是對外進行架構授權的公司，但意義完全不同。
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ARM 公司是一家非常優(yōu)秀的芯片設計公司，但自身并不生產處理器，而是將自身的設計 licensing 賣給需要處理器的公司，而后交給他們生產或者是找人代工。也許有人要問了，既然 ARM 向外賣出架構設計，那么為何龍芯不去選擇 ARM 架構呢？其實不然，ARM 之所以能夠發(fā)展成為一家非常成功的商業(yè)性公司，靠的就是芯片的架構設計，倘若架構設計被別人奪走了，那么自己就丟掉了賴以生存的“飯碗”。所以 ARM 雖然對外進行 licensing 授權，卻不允許購買者進行任何對 ARM 架構有更改的設計。倘若更改了設計，那么這便違反了合作協定。ARM 便有權撤回 licensing 授權。
我國的龍芯要是選擇了 ARM 架構的話，那么基本上也就被捆住了腳步，無法發(fā)展出屬于自己的高性能處理器了。所以：此路依舊不通！
現在，將目光轉向 MIPS，與 ARM 的商業(yè)化相比，MIPS 倒像是學院派的公司。
MIPS 的架構授權，并不限制任何對 MIPS 架構的更改。換句話說，就是 MIPS 公司給授權者一張白紙，而白紙上僅僅寫著一行字，MIPS 公司同意你設計生產 MIPS 架構處理器，至于你設計成什么樣，性能有多高，經過多少代更改，MIPS 一概不管，只要你不把架構徹底改變就行了。
與 ARM 相比，MIPS 是一個完全開放的架構，對龍芯未來的發(fā)展沒有任何的限制，這與 Intel 給 AMD x86 架構授權，而不是給設計圖紙的道理是完全一樣的。在加上 MIPS 本身經過幾十年的發(fā)展，已經擁有了眾多的應用軟件，綜合考慮來看，MIPS 是最為適合龍芯處理器發(fā)展的架構選擇。
6.MIPS 處理器的發(fā)展之路
現在，我們總結一下 MIPS 處理器的發(fā)展史：
- 1986 年推出 R2000 處理器；
- 1988 年推出 R3000 處理器；
- 1991 年推出第一款 64 位商用微處理器 R4000；
- 之后，又陸續(xù)推出 R8000(于 1994 年)、R10000(于 1996 年)和 R12000(于 1997 年)等型號；
- 1999 年，MIPS 公司發(fā)布 MIPS32 和 MIPS64 架構標準；
- 2000 年，MIPS 公司發(fā)布了針對 MIPS324Kc 的新版本以及未來 64 位 MIPS6420Kc 處理器內核。
簡直是神一般的速度！
不過，貌似芯片行業(yè)有個規(guī)則：分久必合，合久必分。MIPS 芯片也不例外，在其的發(fā)展過程中，也曾經有過類似的插曲，比如：SGI 公司在 1992 年收購了 MIPS 計算機公司，1998 年，MIPS 公司又脫離了 SGI，成為 MIPS 技術公司。雖然看起來塵埃落定，但分分合合的故事，仍然在繼續(xù)。
2012 年，MIPS 處理器收購案引來眾多芯片及處理器廠商的關注。很多公司都希望能夠接手這個擁有眾多專利的半導體設計 IP 公司。最終，Imagination 科技公司宣布將以 6000 萬美元現金收購芯片廠商 MIPS：收購了 MIPS 經營業(yè)務及 82 項專利，以及 MIPS 的 160 位工程師；而 ARM 則透過一個投資聯盟 Bridge Crossing 取得 MIPS 489 項專利組合的權利。
MIPS 技術公司的 LOGO
新的 LOGO 中依舊保留著 MIPS 的印記
思考一下，MIPS 的結局為什么是這樣呢？
答案在于它的自身，MIPS 起源于學院，在很長時間里都擺脫不了學院派的做法，特別是當公司取得了一定的商業(yè)地位以后更加變得固步自封，缺少了商業(yè)上的遠見和野心。而與其比肩的 ARM 則完美地演繹了一出技術商業(yè)化的故事（故事的細節(jié)見后文）。
所以，每當大家談起 ARM 和 MIPS，第一反應總是“MIPS 相對大、強、功耗大”而“ARM 相對小、弱、功耗低”，這不就是活生生學院派和商業(yè)派的特征嗎？
至于將來 MIPS 將何去何從，我們拭目以待。
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系列匯總：
之二：處理器的春秋戰(zhàn)國時代：8 位處理器的恩怨與紛爭（上）
之三：處理器的春秋戰(zhàn)國時代：8 位處理器的恩怨與紛爭（下）
之五：處理器的三國時代：DR 公司盛氣凌人，IBM 轉身成就微軟
之六：32 位處理器的攻“芯”計：英特爾如何稱霸 PC 江湖？
