對話Imagination：暢談MIPS架構處理器的未來

MIPS架構處理器是全球最早的RISC處理器也是最早推出64位架構的處理器，與ARM處理器專注移動便攜領域不同，MIPS處理器在數位電視、網絡應用、機頂盒、ADAS、物聯網等領域有廣泛應用，隨著人工智慧時代來臨，MIPS架構處理器有哪些新的發展趨勢？在最近閉幕的CES2017上，我採訪了著名的IP處理器供應商Imagination公司MIPS 處理器 IP 執行副總裁Jim Nicholas，與他就MIPS處理器未來發展進行了互動，他分享了MIPS架構處理器未來發展的策略。

Jim Nicholas在加入Imagination之前，Nicholas 先後在多家公司擔任管理職務，包括意法半導體公司單片機部門總經理、ARM處理器部門營銷副總裁、意法-愛立信（ST-Ericsson）和意法半導體處理器子系統及生產部門副總裁兼總經理等，因此他對處理器技術發展如數家珍，並能從底層談到處理器的未來發展，以下是他的交流。

1、問：MIPS處理器目前主要在哪些領域應用？Jim Nicholas：MIPS架構處理器應用非常廣泛，擴展性很好， MIPS處理器是唯一一個在64位和32位不需要模式切換的處理器。

MIPS架構處理器的特點是能效很高，它有很多獨特的技術優勢，例如：多線程、可擴展的虛擬化、多域安全等。

由於ARM在移動領域很成功，因此我們的策略是聚焦其他嵌入式領域和新興領域，如機頂盒、數位電視和網絡領域，在這些領域我們在全球占有較大市場份額，另外，我們也看重一些新興領域，例如汽車安全ADAS領域，我們的客戶Mobileye把MIPS處理器應用到眾多知名汽車品牌商，例如寶馬、通用等是它的客戶，基於MIPS處理器架構的 Mobileye ADAS方案通過人工智慧實現了前車碰撞預警FCW、車道偏離預警LDW、行人碰撞預警PCW、車距檢測預警HMW、智能遠光控制IHC、限速提示SLI、交通標誌識別TSR等7種檢測。

Mobileye還利用我們最新的MIPS I6500設計其面向自動駕駛汽車市場的EyeQ5 SoC。

我們都知道驅動ADAS發展的是人工智慧技術，這也是MIPS處理器可以發揮優勢的地方，我們的多線程技術有很大的優勢，因此我們更希望MIPS處理器用在跟人工智慧有關的領域如ADAS、工業IoT以及其他新興如智慧城市、AR/VR、物聯網等領域。

2、問：相比其他架構處理器，MIPS處理器的最顯著優勢或者特點是什麼？Jim Nicholas：主要是兩大特點，一個是多線程，該技術和我們現在常見的X86里用的單核雙線程或者是雙核四線程非常類似。

我們是唯一一個可以提供多線程授權的技術，通過多線程技術可以在很小的開銷基礎上，顯著地提升性能。

另外一個就是硬體虛擬化，我們能在所有系列內核中，從最低端的MCU等級處理器到最高端的P6600都支持硬體虛擬化，它通過硬體協助來虛擬出多個執行空間。

各個執行空間之間實現物理間隔，確保了安全性，這是其他架構還做不到的。

3、問：在智能物聯網領域，基於MIPS架構的MCU優勢是哪些？Jim Nicholas：MIPS架構的處理器的優勢是指令集通用、結構非常完整，在安全性和性能上有很大優勢，隨著MCU日益往高性能發展，基於MIPS架構的MCU可以用較少的面積實現很高性能，可以滿足該領域中對處理器性能日益增長的需求。

同時剛才講也過，MIPS的即使低端的MCU等級處理器都能夠支持硬體虛擬化，因此可以確保極高的安全性。

此外，MIPS架構可以使用到多線程技術，這可以給客戶帶來很多好處，尤其是在人工智慧應用領域。

最後，MIPS架構MCU在實時性應用方面的優勢也比較明顯。

4、問：Imagination如何推動MIPS MCU在中國的應用？Jim Nicholas：中國是一個非常重要的MCU市場，Imagination非常重視中國市場，我們在中國上海總部設有MIPS處理器的研發部門以及技術支持工程師團隊，在2015年劉國軍擔任中國區總經理以後，他也加強了工程技術支持，推動MIPS架構MCU在中國的應用，未來我們還會進一步加強對中國的投入。

5、在移動CPU領域，除了目前ARM的大小核架構外還其他更好的架構嗎？

Jim Nicholas：大小核架構是以犧牲面積來獲取高性能和低功耗的做法，未必是最好的架構，我們看到所有大核和小核共享時鐘、存儲以及總線等，在大小核切換的時候，有一定的時間內是大小核都工作，此外也需要處理器完成監控和分析工作，這些都需要功耗的。

而MIPS處理器利用獨特的多線程和多核技術解決此問題。

此外，在整個系統中CPU並不是耗電大戶，因此IC設計者除了要考慮CPU的功耗外，更要注意降低系統功耗。

實際上，移動處理器廠商需要更靈活更有彈性的架構，我們認為異構處理器是一個不錯的選擇，異構處理器可以讓各個計算單元做自己最擅長的工作，另外還可以避免顯式拷貝，最新的異構計算理論上要求實現CPU、GPU、DSP等計算單元實現內存統一尋址，使CPU、GPU等計算單元可以共享內存，不必將數據複製一份到對方的內存區域中。

這樣程式設計師們不用干預不同計算單元的內存管理，能有效降低編程的複雜度。

不同內核直接cache級一致性管理和互通，這是異構處理器最大的技術難點也是區別於普通多核SoC的一個關鍵點。

6、問、MIPS架構如何支持異構處理器應用？Jim Nicholas：我們在去年10月發布了新的 Warrior I-class I6500 CPU，這款處理器是採用了多線程、多核、多集群設計，可為多核異構設計提供全新處理能力和靈活性。

其目標應用包括ADAS系統、無人駕駛汽車、網絡、無人機、工業自動化、安全、視頻分析、機器學習以及其他日益依賴於異構運算的各種應用。

I6500能夠在集群內部實現具有緩存一致性管理和優化的CPU 多核配置，即：「內部異構」，(Heterogeneous Inside)，也能根據系統需求，在晶片上部署各種配置的 CPU 集群和 GPU 或加速器集群，即：「外部異構」，( Heterogeneous Outside) 。

另外，一個單核I6500物理核可以根據配置來實現是單線程還是多線程，這些物理核還可以組成集群，每一個集群最多可以是6個核。

每一個核又可以配置為單線程或者是雙線程或者是四線程。

而且每一個物理核的配置不會影響其他物理核，所以有很好的靈活性。

我們在設計的時候，可以使每一個物理核能夠使用單獨電壓域供電和單獨時鐘頻率，這樣的話，我們就可以設計一個系統，它跟市場上其他的同類產品有很大的差異化。

7、問、現在人工智慧技術很火爆，Imagination如何支持人工智慧？Jim Nicholas ： 從這次CES來看，人工智慧技術確實很火爆，很多產品都開始和人工智慧聯繫，作為一家提供CPU，GPU, ISP等IP的公司，我們的策略是給廠商提供人工智慧所需的最基礎技術而不是AI模塊，以目前發展來看，未來人工智慧一定由GPU和FPGA等來主導，而我們擁有最強大的移動GPU，Imagination已經在PowerVR GPU上實現人工智慧的加速算法，從我的觀察看人工智慧算法要針對應用進行優化，我們的團隊會配合客戶做好優化，對於中國地區的人工智慧公司，劉國軍領導的團隊也會給予大力的支持。

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