开源社区造就MIPS逆袭

2014/08/28 18:28
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今年5月底Imagination宣布与包括博通、Cavium、Ikanos、Ineda Systems、君正、Lantiq、Nevales Networks、PMC 和高通等厂商,共同成立PRPL基金会。联想到最近IBM大力倡导的OpenPOWER基金会,这两者之间某种意义上有异曲同工之妙。PRPL基金会的目的是支持MIPS架构,专注于推动下一代“数据中心到社备”的可移植软件与虚拟化架构,也就是要让基于MIPS指令集的软件生态更加强大。现在处理器的竞争已经完 全成为生态系统的竞争,在服务器领域和移动领域获得压倒性优势的X86和ARM指令集架构,从理论角度都是有相当大缺陷的,但凭借着行业生态上的优势,把 竞争者几乎赶尽杀绝。所以IBM也不得已祭出了开放的大旗,希望自己的POWER处理器生态能够与X86处理器相竞争。


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 可能有些人拿PRPL和OpenPOWER与早前一些处理器相关联盟相提并论,并以此得出比较悲观的看法,比如OpenSPARC以及安腾联盟等等,它 们到现在已经是名存实亡。不过我个人有一些不同看法,首先从开放的资源来看,PRPL和OpenPOWER可谓是处理器级别的开放(MIPS的开放性有口 皆碑,也远超其他架构的处理器),这与OpenSPARC相当,但安腾联盟并没有做到这一等级的开放,硬件核心仍然由英特尔把持。其次,在软件层面 上,PRPL和OpenPOWER赶上了开源软件最好的时代。OpenSPARC和安腾联盟均始于2005年(前者12月,后者11月),那时的互联网发 展远非今日的规模,相应的开源环境与平台也并不强大,所以实际上大多还是各自为战,相互间合作的深度并不高。而如今,随着互联网的兴起,开源环境已经成为 了一个业界主流,围绕着互联网模式诞生的开源理念已经越来越被认同,此时与开源社区的密切结合,也将会起到重要的推进作用,这不是一两家厂商的动力所能比 拟的。总之,就硬件开放平台来讲,PRPL和OpenPOWER处在了一个相对更好的时机,虽然并不能保证它必然成功,但也与以往的硬件开放联盟不可同日 而语。


  当然与OpenPOWER专注于服务器领域不同,PRPL成立的主要目标是为了实现“数据中心到设备”的 可移植性,即程序代码只需撰写一次,就能部署到各种装置上,不论其架构为何,也就是横跨大型高性能处理器到嵌入式处理器领域。同时希望扭转 MIPS 架构在专业化领域上太过狭窄的问题,并开始将关注重点放在嵌入式系统、物联网、网络以及数据中心市场上。这是MIPS架构的优势,由于指令集架构设计的时 候考虑比较周到,MIPS指令集的适用性是业界最强的,在上世纪90年代初就有了64位处理器,后来又专注于嵌入式领域,在这个物联网把所有的物体都连接 起来的时代,这种架构的普适性显得异常珍贵。


  现在POWER处理器的桌面和嵌入式版本PowerPC完全退出了 桌面和游戏机市场,在嵌入式领域也面临被ARM替换的危险,它的适用领域已经非常局限,有全面被市场抛弃的危险,这也是IBM被迫开放POWER架构的原 因之一。而由于ARM现在也不满足于移动领域的成就,开始进军服务器市场,造成了现在能够存活下来的普适性处理器架构只剩下X86、ARM和MIPS三 家。其中X86是CISC指令集,在嵌入式领域的成本和效率问题一直没有彻底解决,而且从生态角度也不如授权模式的ARM和MIPS那样具有产品的多样 性。所以在嵌入式领域,X86处理器一直无法成为主流。ARM的指令级架构有先天缺陷,在高性能领域的能效比不高,64位处理器的扩展也不够平滑,靠的是 双内核方式来兼容32位软件,原有的功耗优势无从发挥,还有Cortex-M系列处理器和Cortex-A处理器的指令集实际上无法兼容,对软件的可移植 性还是带来了一定的障碍。


  移动互联网时代以后,即将到来的是以智能硬件引领的物联网时代,相比以前PC时代和智 能手机时代的产品标准化程度,物联网时代的各种智能硬件的形态会异常多样化,由此会对各种性能和功耗的处理器产生多样化的需求,而多样化的处理器产品如果 能够运行统一的编程代码,这将会带来极大的便利和开发成本的降低,这个时候MIPS这个经典而开放的指令集架构就开始显示出自己在架构上的优势,同时 Imagination收购MIPS团队和业务以后,使得MIPS处理器的开发实力得到极大提升,业界对MIPS架构的信心也得到恢复,这也是前一阵君正 股票大涨的背景,也就是整个行业对MIPS处理器在新一轮的智能硬件浪潮中获得比现在更高的市场地位抱有很大的希望。


 我们也看到PRPL基金会的会员包括博通、Cavium、Lantiq、PMC 和高通等通信和网络芯片巨头,这是MIPS传统的势力范围。同时也有Ineda Systems这样的初创可穿戴芯片厂商,可以看出MIPS处理器已经获得更多类型芯片公司的青睐。针对 Linux 社区,PRPL将贡献常用的 MIPS 架构用 OS,包括 Android、Arch Linux、CentOS、Chromium OS、Debian、Fedora、Gentoo、MEOS(MIPS 嵌入式 OS)、Montavista、OpenWrt、Redhat、Tizen、Ubuntu、WebOS和Yocto,已经囊括几乎所有的Linux主流分 支。每家会员公司将根据其特定的专业能力为 PRPL基金会贡献价值,并专注于其核心领域,加入特定的PRPL工程小组(PEG)。


 举例来说,高通公司将主要专注于网络计划,例如建立基于电信运营商级 OpenWRT 的开发社区。OpenWRT是一个来源于思科路由器的开源Linux分支,最近由于智能路由器的火热而开始被世人所熟知,由于该系统异常精简并且拥有极强 的实时性能而非常适合在嵌入式和物联网领域,被业内很多人认为有潜力成为物联网领域的Android。而OpenWRT天然就支持MIPS处理器,因为当 年的路由器大部分使用的是基于MIPS内核的博通芯片,一旦OpenWRT普及,对MIPS显然是极大的利好。


此外,基金会也将会有广泛的开放源程序码库,供LLVM、内核、核心、UEFI、gcc、buildroot、MIPS 最优化/SDK 使用。其中LLVM这个实时编译器是Android新一代虚拟机ART的基础,由于ART在新一代的Android中将成为默认的虚拟机,而ART现在支 持ARM、MIPS和x86三种指令集架构,对这三种处理器来说,Android已经是与硬件无关的系统了。由于谷歌计划将Android渗透到几乎所有 的设备,今后这些设备都可以使用这三种处理器而没有软件兼容问题。


  当代的处理器竞争已经完全演变成生态系统的竞 争,而MIPS之前的弱势正是因为在生态竞争中处于劣势地位,通过PRPL基金会的努力,相信会对MIPS整个软件生态带来极大的提高,而MIPS在指令 集架构方面的优势将会在物联网时代获得更多的竞争优势。在软件瓶颈打通以 后,MIPS将获得它应该获得的市场地位,整个行业的生态也将会更加健康,不会 被某一个处理器架构所绑架,这是整个行业希望出现的情况。

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