“勇士”歸來約戰ARM 收拾舊河山

本刊特約評論員 黃樂天

9月 5日，Imagination Technologies宣布發布高效的 MIPS Warrior I6400系列產品，這是第一款結合 64位架構與硬件虛擬化技術的 IP內核。這是繼Imagination公司發布了32位Warrior P5600之后有一個大動作。在收購了MIPS處理器的核心架構之后，Imagination公司開始頻繁發力，在各個領域均準備與ARM展開競爭。不知道 Imagination公司采用“Warrior”(中文媒體大多翻譯為勇士)為處理器命名的時候，是否也是受到“狹路相逢勇者勝”的啟發。在目前的ARM和X86兩強獨大的處理器架構競爭態勢下，確實需要有一位勇士出來披荊斬棘，才有可能讓MIPS重新屹立于這硝煙彌漫的戰場。

“勇士”的新裝備

面對已然不利的局面，“勇士”到底有什么樣的“武器裝備”能夠讓他有收復失地的能力呢？從目前發布的資料來看，此次“勇士”處理器主要宣傳了七大亮點。下面我們可以對各大亮點逐一加以分析，從而窺視這位“勇士”披掛的一身“裝備”。

(1)高效、可擴展的 64位性能：作為一個處理器內核架構，性能當然是首先要宣傳的重要指標。跑分雖然不是萬能的，但是沒有跑分是萬萬不能的。“勇士”號稱 CoreMark性能指標比競爭對手要高50%，DMIPS高出30%。不知道勇士指的競爭對手是哪一號的處理器，但很顯然應該是ARMA5X中的某一款。相比于單純的跑分，“勇士”號稱的可擴展性可能更加重要。畢竟作為一款高性能的64位處理器，其主要的應用場合恐怕很難只用一個核解決。同時作為一個依靠圖像處理器起家的公司，Imagination公司手頭一定也掌握了不少圖形處理器相關的IP核。Imagination公司宣傳可以構建為非常多樣化的性能、功耗和面積運行組合，但這一點說得比較模糊，并沒有特別的指出是處理器本身的裁剪、多個處理器擴展還是和其他的協處理器IP核組合。時至今日，面對從高性能的服務器到低功耗嵌入式設備如此寬的應用范圍，高擴展性已經是比單純的性能和跑分更需要關心的問題。如何能讓客戶自由地選擇或者定制適合自己的處理器，遠比跑分本身更加重要。而這方面希望看到Imagination公司能夠有更詳細的信息發布。

(2)硬件多線程：I6400內置的即時多線程 （SMT）技術，Imagination公司認為，把一個物理I6400核分為兩個硬件線程將增加其物理容量空間約10%,同時提升 30%至 60%的性能。理論上來說這并沒有錯，但是即時多線程技術并不是單純依靠硬件可以解決的。除了操作系統的支持之外，還需要應用的本身是有多進程處理的需求。服務器無需多言，目前智能手機和平板已經有了很明確的多線程應用需求。所以此時把硬件多線程作為一個賣點重點突出，應該是恰逢其時。

黃樂天，網名老莫。任教于電子科技大學，非著名知道分子

(3)硬件虛擬化：硬件虛擬化可提供更高的安全性與可靠性，并有助于為整個系統和SoC實現統一的安全性和虛擬化策略。硬件虛擬化技術的工作原理就是為虛擬化客戶操作系統和裸機應用程序分配一個四位寬的ID號(從1至15)，其中0是為系統管理程序而保留的，然后把這些ID號供剩余的系統級芯片硬件使用。通過這種方式其實保證了應用程序只訪問與自己相關的硬件，可以隔絕應用程序多種不安全的行為。

(4)下一代安全性：在虛擬化的支持基礎上，I6400內核已經過優化設計，可支持多種獨立的安全內容與多種獨立的執行域。同時Imagination公司宣稱這一解決方案具備可擴展性，可支持跨各種應用與內容來源的安全內容傳送、安全支付、身份保護以及更多功能。在移動終端應用日益豐富且安全問題受到前所未有重視的今天，強調安全性無疑是非常重要的。

(5)先進的功耗管理：I6400擁有支持MIPS架構的PowerGearingTM先進功耗管理功能，其中包括能為異構集群中的每個內核提供專屬的時鐘與電壓水平，并同時維持整個CPU的一致性。為異構集群每個內核提供專屬的時鐘與電壓水平這個不算是什么新鮮的計算，電壓島設計已經是現代處理器低功耗設計的標配了。但維持異構多核系統的一致性卻是一個大問題。要控制各個處理器核把電壓和頻率降下來不是問題，但是這些工作在不同電壓頻率且又是異構的核能夠正常而穩定的持續工作下去，還需要考慮到管理策略、容錯性等一系列問題。I6400采用最新 一 代 的 MIPS Coherency Manager(MIPS一致性管理員)架構來解決這一問題，但其具體細節尚不得而知。

(6)高效 FPU：這沒什么好說的，高性能計算標配。

(7)128位 SIMD：I6400可支持128位SIMD功能，能在數據平行應用中充分發揮SIMD運行的效率，來為廣泛的任務提供高性能與高處理能力。多核處理器的下一步必然是往以后方向發展，SIMD在信號處理等各類應用中有著重要的作用而必然作為一個重要的加速器IP核受到SoC設計者的重視。而Imagination公司作為一個以圖形圖像處理IP設計見長的公司，對于這類IP的設計和應用自然更加地得心應手。隨著語言識別、圖像分析等一系列智能算法的廣泛應用，尤其是在嵌入式智能設備上的應用，如何高效地使用SIMD處理器作為重要的算法加速器已經成為必須要面對的問題。提供高效的SIMD處理器固然重要，但與之配套的一系列后續軟件的開發也同樣重要。

“勇士”何以變“王者”？

在盤點完 “勇士”的7件“裝備”之后，我們基本可以得出這么一個結論：這是一個裝備齊全而又中規中矩的 “勇士”。“勇士”的各種技術均是目前已經成熟的主流技術，但其配置相對處于高端位置。起碼從各種紙面指標來看，“勇士”已經具備了成為一款優秀的處理器的潛質。但“勇士”和“王者”之間的距離，卻還需要有很長的路要走。

其一是要解決戰場問題。Imagination公司雖然宣布 “勇士”已經在多個市場擁有了授權客戶，但面對已經占據了優勢的X86系列和ARM系列處理器，在某一個市場集中優勢打開缺口恐怕更為重要。處理器的市場特殊就在于，先進的技術并不能替代良好的服務和豐富的資源。尤其是現在X86和ARM分別在不同的領域中都已經積累了大量資源的現實條件下，“勇士”如何選好戰場，對于后續殺出重圍就顯得特別關鍵。在這里我倒是想冒昧地給勇士建議一個戰場：“微服務器和霧計算”。這個戰場意味著要把家庭網關或WiFi熱點都變成微型的服務器，從而在網絡的邊緣分擔大部分計算任務來減少由于通信延遲造成的云計算瓶頸。而這些設備原本就是MIPS處理器的主要地盤，從各種資源來看會有一定的繼承性和助力。

其二就是解決好后援問題，不要讓“勇士”一個人去戰斗。ARM強大的原因不在于處理器技術高超與否本身，而是在于背后團結一心的“小伙伴”們。不過現在很高興地看到，新成立的 prpl開放源基金會，擁有 博 通 、Cavium、Ikanos、Ineda Systems、君正集成電路、Lantiq、PMC、高通等創始會員以及其他廠商的加入。這些“小伙伴”的加入會為“勇士”提供強力的后援。但需要注意到的是，到目前為止市面上能夠看到的講嵌入式系統設計的書仍然難以找到基于MIPS處理器的。這與計算機系統架構類的書幾乎言必稱MIPS形成了鮮明的對比。與之對應的，MIPS的威名也大多流傳于各個高校的計算機學院，而真正使用處理器而非開發處理器的通信、電子、自動控制、機械等學院仍然很少聽到有人提起MIPS，起碼在中國這種現象近期仍然不見有改變的跡象。希望Imagination公司千萬不要忽視這一塊的建設，更不要小看千千萬萬未來工程師對于業界影響的潛力。如果有可能應該考慮從舉辦或贊助全國性的比賽開始加強自身的影響力。

以上論述純屬個人觀點，“勇士”到底表現如何，還有待時間的檢驗。