MIPS架构处理器是全球最早的RISC处理器也是最早推出64位架构的处理器,与ARM处理器专注移动便携领域不同,MIPS处理器在数字电视、网络应用、机顶盒、ADAS、物联网等领域有广泛应用,随着人工智能时代来临,MIPS架构处理器有哪些新的发展趋势?在最近闭幕的CES2017上,我采访了著名的IP处理器供应商ImaginaTIon公司MIPS 处理器 IP 执行副总裁Jim Nicholas,与他就MIPS处理器未来发展进行了互动,他分享了MIPS架构处理器未来发展的策略。
Jim Nicholas在加入ImaginaTIon之前,Nicholas 先后在多家公司担任管理职务,包括意法半导体公司单片机部门总经理、ARM处理器部门营销副总裁、意法-爱立信(ST-Ericsson)和意法半导体处理器子系统及生产部门副总裁兼总经理等,因此他对处理器技术发展如数家珍,并能从底层谈到处理器的未来发展,以下是他的交流。
1、问:MIPS处理器目前主要在哪些领域应用?
Jim Nicholas:MIPS架构处理器应用非常广泛,扩展性很好, MIPS处理器是唯一一个在64位和32位不需要模式切换的处理器。MIPS架构处理器的特点是能效很高,它有很多独特的技术优势,例如:多线程、可扩展的虚拟化、多域安全等。由于ARM在移动领域很成功,因此我们的策略是聚焦其他嵌入式领域和新兴领域,如机顶盒、数字电视和网络领域,在这些领域我们在全球占有较大市场份额,另外,我们也看重一些新兴领域,例如汽车安全ADAS领域,我们的客户Mobileye把MIPS处理器应用到众多知名汽车品牌商,例如宝马、通用等是它的客户,基于MIPS处理器架构的 Mobileye ADAS方案通过人工智能实现了前车碰撞预警FCW、车道偏离预警LDW、行人碰撞预警PCW、车距检测预警HMW、智能远光控制IHC、限速提示SLI、交通标志识别TSR等7种检测。Mobileye还利用我们最新的MIPS I6500设计其面向自动驾驶汽车市场的EyeQ5 SoC。我们都知道驱动ADAS发展的是人工智能技术,这也是MIPS处理器可以发挥优势的地方,我们的多线程技术有很大的优势,因此我们更希望MIPS处理器用在跟人工智能有关的领域如ADAS、工业IoT以及其他新兴如智慧城市、AR/VR、物联网等领域。
2、问:相比其他架构处理器,MIPS处理器的最显著优势或者特点是什么?
Jim Nicholas:主要是两大特点,一个是多线程,该技术和我们现在常见的X86里用的单核双线程或者是双核四线程非常类似。我们是唯一一个可以提供多线程授权的技术,通过多线程技术可以在很小的开销基础上,显著地提升性能。另外一个就是硬件虚拟化,我们能在所有系列内核中,从最低端的MCU等级处理器到最高端的P6600都支持硬件虚拟化,它通过硬件协助来虚拟出多个执行空间。各个执行空间之间实现物理间隔,确保了安全性,这是其他架构还做不到的。
3、问:在智能物联网领域,基于MIPS架构的MCU优势是哪些?
Jim Nicholas:MIPS架构的处理器的优势是指令集通用、结构非常完整,在安全性和性能上有很大优势,随着MCU日益往高性能发展,基于MIPS架构的MCU可以用较少的面积实现很高性能,可以满足该领域中对处理器性能日益增长的需求。同时刚才讲也过,MIPS的即使低端的MCU等级处理器都能够支持硬件虚拟化,因此可以确保极高的安全性。此外,MIPS架构可以使用到多线程技术,这可以给客户带来很多好处,尤其是在人工智能应用领域。最后,MIPS架构MCU在实时性应用方面的优势也比较明显。
4、问:ImaginaTIon如何推动MIPS MCU在中国的应用?
Jim Nicholas:中国是一个非常重要的MCU市场,ImaginaTIon非常重视中国市场,我们在中国上海总部设有MIPS处理器的研发部门以及技术支持工程师团队,在2015年刘国军担任中国区总经理以后,他也加强了工程技术支持,推动MIPS架构MCU在中国的应用,未来我们还会进一步加强对中国的投入。
5、在移动CPU领域,除了目前ARM的大小核架构外还其他更好的架构吗?
Jim Nicholas:大小核架构是以牺牲面积来获取高性能和低功耗的做法,未必是最好的架构,我们看到所有大核和小核共享时钟、存储以及总线等,在大小核切换的时候,有一定的时间内是大小核都工作,此外也需要处理器完成监控和分析工作,这些都需要功耗的。而MIPS处理器利用独特的多线程和多核技术解决此问题。此外,在整个系统中CPU并不是耗电大户,因此IC设计者除了要考虑CPU的功耗外,更要注意降低系统功耗。
实际上,移动处理器厂商需要更灵活更有弹性的架构,我们认为异构处理器是一个不错的选择,异构处理器可以让各个计算单元做自己最擅长的工作,另外还可以避免显式拷贝,最新的异构计算理论上要求实现CPU、GPU、DSP等计算单元实现内存统一寻址,使CPU、GPU等计算单元可以共享内存,不必将数据复制一份到对方的内存区域中。这样程序员们不用干预不同计算单元的内存管理,能有效降低编程的复杂度。
不同内核直接cache级一致性管理和互通,这是异构处理器最大的技术难点也是区别于普通多核SoC的一个关键点。