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新興市場的到來對處理器提出了新的要求，處理器架構(gòu)也隨之發(fā)生著變化，主流處理器架構(gòu)市場的變化也引起了行業(yè)的關(guān)注。最近，MIPS就成為了處理器架構(gòu)變革潮流中的話題主角——2018年Wave Computing正式收購了MIPS，去年4月，Wave Computing申請破產(chǎn)保護(hù)，并更名為MIPS Technologies。

到了今年，根據(jù)外媒報(bào)道顯示，MIPS Technologies正在轉(zhuǎn)變其商業(yè)模式，即該公司將不再設(shè)計(jì) MIPS 芯片，而將開發(fā)基于 RISC-V 架構(gòu)的處理器。

發(fā)生在MIPS Technologies身上的變化，或許也預(yù)示著又一個(gè)處理器架構(gòu)正在逐漸向命運(yùn)低頭。

同樣，作為最具有歷史的處理器架構(gòu)之一，MIPS見證了很多其他處理器架構(gòu)的發(fā)生變化——他看著X86稱霸PC市場，Arm在移動(dòng)市場崛起，RISC—V又作為新星受到新興市場的青睞;但同樣他也看著SPARC，Alpha，PA-RISC和其他一些架構(gòu)逐漸走向消亡。

璀璨的二十世紀(jì)八十年代

上個(gè)世紀(jì)八十年代，互聯(lián)網(wǎng)已現(xiàn)雛形，PC受到了企業(yè)級市場的認(rèn)可。在這個(gè)期間，IBM開始打算用開放生態(tài)與產(chǎn)業(yè)合作的方式完成PC生產(chǎn)。于是，英特爾借此機(jī)會(huì)成長了起來，由此也帶動(dòng)了以X86為基礎(chǔ)的處理器的飛速發(fā)展。

就在PC從企業(yè)級市場走向民用市場的同時(shí)，半導(dǎo)體行業(yè)也在醞釀著一場變革。從英特爾身上折射出來的市場對處理器的需求，讓半導(dǎo)體廠商們看到了紅利。

于是，在此期間，各大廠商都開始著手于處理器架構(gòu)的研究，2017 年圖靈獎(jiǎng)獲得者John Hennessy 和 David Patterson 在其所著的《計(jì)算機(jī)架構(gòu)的新黃金時(shí)代》一文中曾提到，20 世紀(jì) 80 年代我們做的研究(在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域)能為我們帶來回報(bào)，能改善成本、能源、安全以及性能。在巨大的回報(bào)之下，處理器架構(gòu)也迎來了百家爭鳴的時(shí)代。

從公開的消息顯示，20世紀(jì)80年代期間誕生的處理器架構(gòu)不僅包括我們耳熟能詳?shù)腁RM以及MIPS，SPARC、DEC Alpha、PA-RISC和其他一些產(chǎn)品也在同一時(shí)期出現(xiàn)，這些架構(gòu)也都是由RISC體系中發(fā)展出來的處理器架構(gòu)。包括IBM所推出的Power架構(gòu)也都是RISC體系中的一員。

他們的到來，構(gòu)建了出了璀璨的處理器架構(gòu)時(shí)代，也對當(dāng)時(shí)的英特爾造成了一定的壓力。

各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)十載

SPARC(可擴(kuò)展處理器體系結(jié)構(gòu))是最初由Sun Microsystems開發(fā)的精簡指令集計(jì)算(RISC)指令集體系結(jié)構(gòu)(ISA)。它的設(shè)計(jì)在很大程度上受到早期RISC設(shè)計(jì)的影響，包括來自加利福尼亞大學(xué)伯克利分校和IBM 801的RISC I和II 。這些原始的RISC設(shè)計(jì)極簡，包括盡可能少的功能或操作碼，旨在以每個(gè)時(shí)鐘周期幾乎一條指令的速率執(zhí)行指令。

SPARC于1986年首次開發(fā)，并于1987年發(fā)布，是最成功的早期商業(yè)RISC系統(tǒng)之一。在其推出首款SPARC處理器產(chǎn)品后，SPARC就很快地占領(lǐng)了市場，并幫助公司突破了10億美元營收的大關(guān)。

到了1989年，采用了SPARC架構(gòu)的處理器開始應(yīng)用于高性能工作站及服務(wù)器上，基于該架構(gòu)的開放性和RISC體系的特點(diǎn)很快讓其成為了國際流行的架構(gòu)。

同一時(shí)間，為了擴(kuò)大SPARC的影響力并作出進(jìn)一步優(yōu)化，“SPARC International”組織成立，包括摩托羅拉、東芝、富士通、Aeroflex Gaisle都參與其中。1995年，隨著UltraSPARC I的推出，Sun在高端微處理器市場的領(lǐng)導(dǎo)地位得以進(jìn)一步鞏固。

SPARC的成功引起從1980年代和90年代的許多廠商都引入了類似的RISC設(shè)計(jì)。

MIPS架構(gòu)是另一個(gè)值得提一提的處理器架構(gòu)。1981年，約翰·軒尼詩在斯坦福大學(xué)設(shè)立了 MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)項(xiàng)目以研究精簡指令集計(jì)算技術(shù)。

當(dāng)時(shí)，該項(xiàng)目的成果向他展示了這項(xiàng)技術(shù)潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并讓他在1984年休假期間成立了 MIPS Computer Systems 。1985年，該公司推出了第一個(gè)實(shí)現(xiàn) MIPS架構(gòu)的微處理器，即 R2000 。

1990年代初期，MIPS科技公司開始將自己的微處理器設(shè)計(jì)許可給第三方供應(yīng)商。事實(shí)證明，由于MIPS處理器核的簡單性，這種方式相當(dāng)成功，這使 MIPS 架構(gòu)的微處理器可以用于許多應(yīng)用，這些應(yīng)用所集成的 MIPS 架構(gòu)微處理器比以前同時(shí)期使用的具有相同功能的CISC架構(gòu)微處理器在設(shè)計(jì)上的花費(fèi)少得多，而門數(shù)和價(jià)格卻差不多。

基于 MIPS架構(gòu) 的芯片廣泛應(yīng)用于嵌入式市場，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，電信，視頻街機(jī)游戲，視頻游戲機(jī)，計(jì)算機(jī)打印機(jī)，數(shù)字機(jī)頂盒，數(shù)字電視，DSL，電纜調(diào)制解調(diào)器和個(gè)人數(shù)字助手等多種產(chǎn)品。

到1990年代后期，MIPS已成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的強(qiáng)者。根據(jù)MIPS科技公司的統(tǒng)計(jì)，1997年以MIPS架構(gòu)為基礎(chǔ)的CPU出貨量為4800萬，占RISC CPU總市場份額的49%。MIPS 架構(gòu)如此成功，于是，在1998年SGI把MIPS科技公司拆分成為一個(gè)子公司(SGI 在1992年直接收購了MIPS)。

DEC(Digital Equipment Corporation)也是受這股RISC風(fēng)潮影響下的企業(yè)之一，DEC看到了許多RISC架構(gòu)(例如MIPS和SPARC)的興起，他們認(rèn)為競爭激烈，最終將拯救在VAX上的敗退。

于是，在1982年到1985年間，DEC將RISC劃分為幾個(gè)部分來分開研究，1985年，DEC負(fù)責(zé)RISC研究的負(fù)責(zé)人之一提出“協(xié)作RISC計(jì)劃”，即將此前的項(xiàng)目就被合并為一個(gè)項(xiàng)目，并且更名為PRISM。在此期間，為了進(jìn)一步順利的將新架構(gòu)打入市場，DEC在參與MIPS R3000的處理器項(xiàng)目開發(fā)過程中，主動(dòng)發(fā)起創(chuàng)建了高級計(jì)算環(huán)境協(xié)會(huì)(Advanced Computing Environment consortium)來提升新架構(gòu)的影響力。

到了1988年DEC公司的管理高層決定采用MIPS處理器，DEC管理層懷疑是否需要生產(chǎn)新的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)來替代其現(xiàn)有的VAX產(chǎn)品線，并最終于1988年結(jié)束了PRISM項(xiàng)目。

此時(shí)，處理器架構(gòu)開始向64位發(fā)展。向64位發(fā)展，也被當(dāng)時(shí)很多廠商視為是可以改寫市場格局的一個(gè)拐點(diǎn)。因此，DEC開始考慮使用類似于RISC的設(shè)計(jì)概念來設(shè)計(jì)新一代VAX CPU，以提高速度，同時(shí)擴(kuò)展到完整的64位體系架構(gòu)。于是，Alpha架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。

Alpha于1992年末推出，是專為高端臺(tái)式機(jī)，工作站和服務(wù)器設(shè)計(jì)的微處理器架構(gòu)，這也使得他們成為首批實(shí)現(xiàn)64位體系架構(gòu)的企業(yè)之一。

Alpha對于產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)或許不是有多少產(chǎn)品采用了這種架構(gòu)，而是他在理論上為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一種新思路。

有人認(rèn)為，Alpha，MIPS兩種RISC架構(gòu)都比較早的考慮了64位、和引入了很多超前的微架構(gòu)設(shè)計(jì)概念，以至于影響了以后英特爾在微架構(gòu)(uops)、超線程方面的發(fā)展，這些在英特爾處理器微架構(gòu)設(shè)計(jì)隱約能看到Alpha架構(gòu)的一些影子。

除此之外，艾康電腦公司于1983年開始的開發(fā)項(xiàng)目——ARM也是值得一提的架構(gòu)。1980年代晚期，蘋果電腦開始與艾康電腦合作開發(fā)新版的ARM核心。

由于這項(xiàng)目非常重要，艾康電腦甚至于1990年將設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)另組成一間名為安謀國際科技(Advanced RISC Machines Ltd.)的新公司。這個(gè)項(xiàng)目到后來進(jìn)入“ARM6”，首版的樣品在1991年發(fā)布，然后蘋果電腦使用ARM6架構(gòu)的ARM 610來當(dāng)作他們Apple Newton產(chǎn)品的處理器。

但在群星璀璨的20世紀(jì)80年代到90年代期間，ARM并沒有迎來真正的起飛。

移動(dòng)市場紅了ARM，服務(wù)器市場綠了SPARC

在進(jìn)入到新世紀(jì)后，新的應(yīng)用崛起，使得PC已經(jīng)不是處理器架構(gòu)競爭的唯一戰(zhàn)場。ARM架構(gòu)憑借精簡指令集的特點(diǎn)，殺入了移動(dòng)市場，并逐漸成為了這個(gè)市場的霸主。

相對于ARM來說，DEC和SUN都是當(dāng)時(shí)在處理器架構(gòu)技術(shù)領(lǐng)先的代表，他們都已經(jīng)在PC市場取得了一定的成績，因此，他們的主要目標(biāo)市場還是PC市場。而此時(shí)，英特爾的X86已經(jīng)在過去數(shù)十載的發(fā)展中建立了強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)。因此，在沒有把握新應(yīng)用的到來，以及在英特爾搶占絕大多數(shù)市場的壓力下，也有很多處理器架構(gòu)退出了歷史的舞臺(tái)。

在互聯(lián)網(wǎng)興起的同時(shí)，不僅推動(dòng)了移動(dòng)市場的發(fā)展，也推動(dòng)了服務(wù)器的需求，因此，Sun Microsystems也順理成章地開始拓展前景看起來更大的服務(wù)器市場。但也是在這個(gè)市場中，SPARC落了下風(fēng)——根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，從2002年開始，Sun Microsystems的營收份額每況愈下，到了2007年正式被IBM反超。

而RISC+UNIX的服務(wù)器市場也逐漸被Intel的X86+Linux/Windows拉下。SPARC因在服務(wù)器市場的失利，開始落寞。

2010年，Oracle以74億美元價(jià)格收購了SUN，連帶著SPARC也歸屬了Oracle。2017年后，Oracle被爆SPARC部門進(jìn)行裁員，逐漸地，Oracle也逐漸放棄了SPARC的開發(fā)。有分析師認(rèn)為，從內(nèi)部看，是公司領(lǐng)導(dǎo)人重視硬件，忽視軟件的結(jié)果;也有人認(rèn)為其硬件搭配軟件方式限制了他后來的發(fā)展。

SUN作為開源架構(gòu)的代表它的凋亡令人惋惜，但DEC Alpha的消亡則是因?yàn)槠渖鷳B(tài)太過封閉而造成的。據(jù)相關(guān)資料顯示，DEC公司將所有和Alpha處理器相關(guān)的配件和外設(shè)都自己生產(chǎn)，不過為桌面電腦開發(fā)的主板卻不支持SMP，而當(dāng)時(shí)幾乎所有采用Alpha處理器的公司都會(huì)使用多處理器系統(tǒng)，因此DEC公司所推出的桌面機(jī)型很沒競爭力。另外，他們也一直不支持免費(fèi)開源操作系統(tǒng)，這也成為了他們敗走的一個(gè)原因。

1998年，DEC因?yàn)樨?cái)務(wù)原因，將Alpha架構(gòu)與DEC的大部分內(nèi)容一起出售給了Compaq。但已經(jīng)是英特爾客戶的Compaq決定淘汰Alpha，轉(zhuǎn)而采用即將推出的Itanium架構(gòu)，并于2001年將所有Alpha知識產(chǎn)權(quán)出售給了英特爾。

除此之外，惠普公司所推出的精簡指令集架構(gòu)PA-RISC也沒逃得出被淘汰的命運(yùn)。它也是20世紀(jì)80年代中的一員，它首次出現(xiàn)于1986年2月26日，被應(yīng)用于HP 3000 930系列以及HP 9000 840模式處理器之中。后來，這種架構(gòu)被惠普公司與英特爾聯(lián)合開發(fā)的Itanium架構(gòu)所取代。

這樣看起來，英特爾的Itanium或成為最大的贏家，但事實(shí)證明，在市場的發(fā)展過程中，沒有哪一種處理器架構(gòu)能夠永遠(yuǎn)合適市場的需求——這款于1999年被命名的64位架構(gòu)，自從2017年之后就再也沒有更新了，2019年英特爾發(fā)布通知稱安騰9700處理器開始退役，2021年7月最后發(fā)貨期，HPE的服務(wù)區(qū)將支持到2025年。隨著純血64位安騰處理器的停售，也意味著Itanium架構(gòu)將黯滅在歷史當(dāng)中。

而隨著服務(wù)器市場的發(fā)展，這場處理器架構(gòu)的淘汰賽似乎并沒有結(jié)束。文章開篇提到的，MIPS將不再設(shè)計(jì)MIPS芯片，而將開發(fā)基于 RISC-V 架構(gòu)的處理器，也預(yù)示著引領(lǐng)MIPS架構(gòu)發(fā)展的一代梟雄的退場了。(但嚴(yán)格來說，MIPS架構(gòu)并沒有在真正意義上消失，包括龍芯、芯聯(lián)芯在內(nèi)的廠商還在致力于以MIPS架構(gòu)為基礎(chǔ)的處理器的開發(fā))

未來，誰主沉浮

由于新的市場應(yīng)用對處理器有了新的需求，尤其是在摩爾定律發(fā)展放緩的情況下，處理器架構(gòu)的創(chuàng)新為處理器帶來的提升就愈顯重要。由此，業(yè)內(nèi)也有不少人士認(rèn)為，市場即將迎來計(jì)算架構(gòu)的黃金十年，這當(dāng)中當(dāng)然也包括了處理器架構(gòu)的技術(shù)迭代。

從目前處理器架構(gòu)市場來看，X86依舊屹立不倒，但對抗他的玩家卻換了一批，這一輪與他競爭的是ARM和RISC—V兩個(gè)陣營。從后兩者的發(fā)展來看，近些年來，他們都在積極向PC市場做擴(kuò)展。同時(shí)，在大數(shù)據(jù)時(shí)代的推動(dòng)下，他們也有有意向服務(wù)器市場方向發(fā)展。

但對于這一塊市場來說，英特爾在該領(lǐng)域已經(jīng)建立起了強(qiáng)大的優(yōu)勢，除了產(chǎn)品外，生態(tài)也是他們能夠固守城市的一個(gè)有利武器。

IBM所推出的POWER被視為是在現(xiàn)在的服務(wù)器市場占有一定地位的架構(gòu)，但POWER架構(gòu)也沒有在通用市場打過英特爾，POWER架構(gòu)在例如銀行、航空公司、公安系統(tǒng)等高端應(yīng)用中較為廣泛，采用這種架構(gòu)的產(chǎn)品作為小型機(jī)，封閉系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)更加完整緊湊，綜合起來性能強(qiáng)于X86。

在特定的市場中發(fā)展的思路，讓POWER架構(gòu)得以在競爭激烈的處理器架構(gòu)競爭中存活了下來。

而這或許也為后來的挑戰(zhàn)者(ARM和RISC—V)提供了一種突破X86封鎖的途徑。于是，我們也看到了，較早踏入服務(wù)器市場的ARM陣營的代表Marvell也改變了其發(fā)展策略，即決定將定制解決方案的ARM服務(wù)器市場作為未來投資的目標(biāo)。

如果問那種處理器架構(gòu)能活著，那么沒有什么比時(shí)間更具說服力，因?yàn)闀r(shí)間無需通知我們就可以改變一切。