關於MIPS與ARM之間的對比分析和差異性

日前，一則Imagination將要分拆出售的消息攪動了整個電子圈。大家除了對這個移動GPU巨頭因為「蘋果的棄用」而被迫選擇出售感到無奈以外，還對MIPS的再度出售感到惋惜。

作為知名的精簡指令集計算（RISC）的推行者，MIPS的成立甚至比競爭對手ARM還早六年，但眼看現在ARM在多個領域應用中如魚得水，市值也一再攀高。與之對比，MIPS的落寞就讓人有點費解，同樣的，甚至面世還早，MIPS是究竟落得這樣的田地的呢？這得從RISC的誕生說起。

MIPS RISC設計誕生，改變了處理器產業

現代各種電器核心的微處理器起源於上個世紀Intel、德州儀器和Garrett AiResearch工業部三個公司的三個計劃，推出的三個微處理器先鋒則分別是Intel 4004、 TMS 1000和CADC。自此以後，就開啟了風風火火的微處理器革命。

回看發展歷程。在微處理器誕生早期，基本上都是不同廠商生產不同架構的晶片（例如Intel的X86系列處理器），雖然後來在IBM的「強迫」之下Intel將X86架構授權給其他幾家廠商生產處理器，但當時的主流一直都是處理器廠商自主研發架構和設計甚至生產處理器的。這種境況一直維持到1980年，RISC的誕生。

精簡指令集的名稱最早來自1980年大衛·帕特森在加州大學柏克萊分校主持的Berkeley RISC計劃。但其實在他之前，已經有人提出類似的設計理念。由約翰·科克主持，在1975年開始，1980年完成的IBM 801項目，可能是第一個使用精簡指令集理念來設計的系統。

跟Intel X86這種複雜指令集不一樣，設計了許多特性讓代碼編寫更加便捷，但這些複雜特性需要幾個指令周期才能實現，並且常常不被運行程序所採用。此外，處理器和主內存之間運行速度的差別也變得越來越大。在這些因素促使下，出現了一系列新技術，使處理器的指令得以流水執行，同時降低處理器訪問內存的次數。精簡指令集對指令數目和尋址方式都做了精簡，使其實現更容易，指令並行執進程度更好，編譯器的效率更高。這種相對新的指令集的面世促進了MIPS的誕生。

在RISC流行起來之後，史丹福大學前校長，John LeRoy Hennessy就和他的研究團隊基於RISC打造了一款全新的微處理器，這個項目就是MIPS的前身。1984年，John LeRoy Hennessy與他的團隊一起創立了MIPS。他們公司的商業模式就是將做好的晶片設計方案授權給給她廠商，讓他們可以方便地製造出高性能的CPU。

他們在研發進程上也不負眾望。在成立第二年，他們就推出了第一個處理器設計R2000，三年後則推出了R3000，他們甚至在1991年就推出了64bit的設計R4000。要知道其競爭對手ARM到了2012年才大範圍推廣64bit處理器設計。可見這家企業在設計上的前瞻性。

成立早期，MIPS自己也生產處理器，他們自己流片的R3000是MIPS首款在市場上流行起來的產品，銷售超過了百萬顆。後續的R3000A則創造了過億銷售的奇蹟。

除了自身設計外，Pacemips、IDT和東芝等半導體公司都在MIPS發展早期採用了其設計製造晶片，其生產的晶片也被Sony， Nintendo的遊戲機，Cisco的路由器和SGI超級計算機等終端設備採用。尤其是家用路由器市場，現在看來，也幾乎是MIPS絕對壟斷，這是毫無疑問的。

錯失智慧型手機時代，無力回天

作為一個老學究創立的企業，MIPS的產品從面世開始就以高性能著稱。這主要得益於其是一系列基於管線方式工作的處理器。這就使得其大多數指令都能遵循這種方式工作，能達到理論上的最大值。而從MIPS的發展史上看，他們一開始就以Intel的X86位對標產品，因此其產品的高性能也是無可厚非，但正是這種高舉高打，也是造成MIPS今日格局的一個原因，這在後面再說。但我們可以肯定的是，造成MIPS今天結局的主要原因，肯定不是技術。那麼我們就要從商業上思考。

正如前面所說，這個由老學究打造的企業，雖然產品擁有很不錯的性能，但是由於對商業不夠敏感，導致了MIPS的商業化進程遲遲落後。例如他們成立了三年之後，才推出第一個晶片，這就讓足以讓我們對其商業化的緩慢窺見一斑。但錯失了移動時代，才正式敲響了他們的「喪鐘」。

前面提到，MIPS一開始是對標Intel，面向中高端市場做產品的，他們在高清盒子、路由器等市場上也是戰果纍纍。而其競爭對手ARM從誕生開始就瞄準了嵌入式低功耗領域，在這個領域默默耕耘了十數年，終於在21世紀第一個十年迎來了自己的時代。而當時只聚焦中高端的MIPS則在功耗上沒有太多優勢，這就限制了他們的發展。在這裡需要說一下，MIPS的高性能，又不能強大到去入侵性能需求更強，容量更大的市場，這就讓他們困在那個市場裡進退維艱。最主要的是，MIPS的反應的緩慢再一次拖累了他們的轉型。

在ARM聯合高通、蘋果、聯發科等公司面向智慧型手機市場做移動處理器晶片的時候，MIPS依然沉醉在高清盒子、印表機等小眾產品市場，後來智慧型手機市場的大爆發，我就不再贅言。但可以看到，MIPS的遲緩導致他們失去了最關鍵的十年（2007到2017）。其實這只是其中一個原因，授權模式和費用也是MIPS失敗的另一個因素。

因為是一個英國企業，與根正苗紅的美國半導體企業相比，ARM在成立早期，也沉淪了數年，但由於他們一直聚焦在低功耗嵌入式領域，授權方式極具靈活性（更多是IP授權，很少是架構授權），並在價格上具備優勢，這就吸引了TI和LSI等公司的注意。相對便宜的價格，也吸引了更多的人來玩ARM晶片，完善了ARM的工具和生態，尤其是吸引了學生的眼光，這就為ARM未來的爆發夯實了基礎。

與之相反的是，MIPS主要是架構授權，這就失去了前者所具備的推出速度，軟體高兼容的特點。硬體的落後，導致軟體平臺的落後，造成的惡性循環，加速了MIPS的衰落。種種原因導致MIPS在2012年被Imagination和ARM瓜分。到了今年又被MIPS拆分賣給Tallwood Venure Capita。曾經風光一時的企業無奈面對多次轉手的收場。

給我們帶來的一些思考

對於MIPS今天的局面，一千人有一千個觀點。但我們可以肯定的是，這並不是技術的原因。在前面我們一直強調，在創業早期階段，MIPS的性能一直優越於ARM，但最後ARM卻成功了，這就從側面說明了性能高並不代表你能成功，能夠適合市場需要才是最重要的。這是MIPS帶給我們的第一個教訓。

其次，在擁有眾多相同競爭對手的時候，能夠決定你輸贏的只有是商業模式、運氣加上你的那種根據終端市場改變而改變的相應能力。回到2007年，如果MIPS能夠快速跟進解決功耗、完善生態，推進和Fabless的合作，現在移動處理器的格局也許存在新的變數。相反你看ARM，Cortex-M系列授權收費方式的轉變，是他們面對潛在挑戰的一種應對。這種反應速度是MIPS所不具備的。

第三，讓更多的初學者參與到你的產品中來，這個非常重要。作者在與行業一位資深專家聊天的時候，諮詢到MIPS失敗的可能原因。他認為，MIPS作為一個經典的架構，設計有板有眼，是很多計算機類書籍介紹架構時候經常用的一個例子。但是在工程屆，MIPS並不是很受歡迎，相關的應用書籍、學習資源也相對較少。相反，ARM這方面就做得更加好。更多的參與者近來了，就會有更多的分享，就會吸引更多的人學習，繼續分享更多的內容，這樣的良性循環，對任何一款晶片或者開源系統，都是成功的先決條件。

第四，ARM能夠獲得成功的一個主要原因是擁有了CPU和GPU，這兩者的結合讓他們在移動時代所向披靡。反之我們看只擁有CPU的MIPS和原來只有GPU的Imagination的下場。揭露了現在市場的集成化優勢。晶圓代工產業的流行，IP供應商的崛起，讓廠商整合解決大部分問題，提供更簡便的解決方案，這在未來的物聯網時代顯得非常重要。而現在的半導體產業的整合，也基本是這樣一個趨勢。對於全球，尤其是中國的集成電路創業者來說，這是一個很好的經驗。

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