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CPU|美政府干擾中資收購 致MIPS架構發展路斷

CPU|美政府干擾中資收購 致MIPS架構發展路斷
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【CPU|美政府干擾中資收購 致MIPS架構發展路斷】CPU|美政府干擾中資收購 致MIPS架構發展路斷


如果不是美國政府對MIPS的囚禁 ， MIPS架構本來應該有機會在中國獲得新生 。
出品丨自主可控新鮮事
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通用計算機發展以來 ， 基于不同的設計思想 ， 誕生過許多各有特色的CPU架構 。 “架構”在大多數時候與“指令集”是同義詞 ， 它專指CPU指令系統的行為規范 ， 也約定了軟件調用CPU物理電路功能時使用的控制信號 。 而CPU核心的電路設計稱為“微架構”或“微結構” ， 只是這些詞語被許多企業和媒體有意無意地混淆了 。
在指令集架構中 ， 其中之一MIPS的發展衰落 ， 尤其令人惋惜 。 多次易主 ， 被美國政府干擾收購 ， 幾乎斷送了發展之路 ， 造成這個指令集最終從興轉衰 。
對于MIPS的歷史 ， 可以用十六個字來簡述：“始于微末 ， 成于天時 ， 衰于割裂 ， 亡于自囚” 。
第一階段：精簡指令集得天下上世紀七八十年代 ， 一些學者認為往CPU中不斷添加各種指令是在錯誤的方向上越陷越深 ， 每一條新指令都需要大量的晶體管去實現功能 ， 許多指令的功能有重合的部分 ， 也使編譯器和程序員在選擇指令時無所適從 。 他們提出了一種新的思路 ， 最主要的特征是：

  • 把各種指令功能盡可能的拆解為最小單元 ， 把相同的單元合并為一條指令 ， 所有的復雜功能都可以使用這些簡單指令組合實現；
  • 固定指令長度 ， 統一指令編碼格式 ， 只有加載、存儲指令可以讀寫內存；
  • 進一步分解指令執行的每一個步驟 ， 便于實現指令流水線設計 ， 盡量使每一條指令都只消耗一個時鐘周期 ， 而傳統指令系統無法實現流水線 。
基于這些思路設計的指令系統都被稱為“精簡指令集（RISC）” ， 傳統的指令系統就自然地得到了“復雜指令集（CISC）”名稱 。 RISC的每一項重要特點都與傳統的指令系統背道而馳 ， 以至于沒有哪家公司愿意進行實踐 ， 而一些學術項目也沒能成功展現RISC的優點 。 直到斯坦福大學的幾名老師帶著研究生們成立了MIPS項目組 ， 完成了基于RISC設計思想的MIPS指令集設計 ， 并完成了用于驗證的CPU設計和流片 ， 然后在1983年的ISSCC大會上引起了業界嘩然 。 這款CPU的主頻只有同期主流商業CPU的一半 ， 晶體管數量也只有幾分之一 ， 但卻把來自工業界的對手完全擊敗 ， 展現了RISC設計思想的非凡優勢 。
在當時集成電路中晶體管的單位成本還很高 ， MIPS架構指令少 ， 就意味著設計成本和生產成本都能減少 ， 但又能實現比傳統架構更高的性能 ， 因此迅速獲得了學術界和工業界的廣泛關注 ， 也成為了被寫進教科書的經典設計 。 1984年MIPS公司成立 ， 但只是一家很小的創業公司 ， 它無力自己生產芯片 ， 只能通過把設計授權給其它半導體企業來獲利 。 那時候把CPU核心設計成獨立IP（作為功能模塊存在的芯片核心設計）的技術還不成熟 ， 出售的要么是難以修改的完整CPU設計 ， 要么是非常寬松的架構授權 。 MIPS允許其它公司基于MIPS架構自行設計CPU ， 并允許以ASE（應用特定指令集擴展）和UDI（用戶定義接口）這兩種方式擴展指令集 。 由于MIPS表現出的性能和成本優勢 ， DEC和SGI等公司均大量地使用基于MIPS架構的CPU產品 ， MIPS在市場競爭中呈良好的上升勢頭 。

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