MIPS新内核使其重振雄风四大原因 proAptiv架构总览

　　IP授权厂商MIPS推出Aptiv系列处理器内核，针对中高低端市场授权处理器内核市场。这让人想起ARM三个系列的Cortex产品在几年前的发布。

　　MIPS发布了多核版本的proAptiv，interAptiv和MicroAptiv系列，提供不同级别的处理性能，针对MIPS的目标市场应用如家庭娱乐、网络、移动和嵌入式应用。这一策略类似于ARM的Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M系列产品策略。

　　Aptiv内核基于MIPS32 Release 3架构，最高端的proAptiv目标瞄准ARM的Cortex-A15处理器，终端的microAptiv针对要求高能效和小内存的微控制器市场，这一市场目前被ARM的Cortex-M主导。

　　所有Aptiv内核系列在2012年年中开始供货，单核和多核版本针对各种功能和性能需求提供支持。

　　其中Cortex-A系列对应MIPS proAptiv，Cortex-R系列对应interAptiv，Cortex-M系列对应microAptiv。

　　MIPS与ARM高端产品线核心性能对比

　　虽然MIPS将interAptiv定位于Cortex-A5/A7/A9的竞争对手，但根据其内部缓存ECC支持等一些特性，将其和Cortex-R系列性能对比更好一些，两者官方的市场定位倒是相同——无线基带以及汽车安全/传动系控制等应用。

　　而在微控制器核心领域，MIPS microAptiv系列的对手是ARM Cortex-M系列。

　　下面让我们来总览MIPS此次新发布的处理器一些架构细节：

　　proAptiv架构总览

　　proAptiv处理器家族可拥有1-6个物理核心，每个核心的面积均为标准Cortex-A15的一半。想必围观群众已经有人表示惊叹，但做到这一点也不是完全不可能，此前业内已经有部分人士觉得ARM Cortex-A15的面积比起其标称的性能是大了点。MIPS对Anandtech表示，由于ARM对于Cortex-A15的具体规格没有严格规定，所以面积值只是估计。一半面积的比值是在移去Cortex-A15中NEON的面积值之后得来，并且MIPS proAptiv中类似模块32bit SIMD引擎（DSP ASE）非可选部分而是必定集成。

　　每个proAptiv核心都是一颗超标量（superscalar）架构并支持乱序执行的CPU，单周期可进行4条整数以及2条浮点操作。多重级别TLB（页表缓冲）的应用以及支路缓存/预测的改进使得proAptiv对比上代1074K系列性能提高超过60%。而FPU部分具有dual-issue特性，运行频率和CPU相同。

　　proAptiv和interAptiv家族还引入了EVA（Extended Virtual Addressing，扩展虚拟化寻址）技术用来更好地管理可用空间。类似于Cortex-A15，这些IP具备一个coherence manager以及整合的L2缓存控制器并支持ECC。不同之处是Cortex-A15的设计极限支持32核心，而proAptiv家族最多支持6个。有意思的部分是proAptiv的Coherent Processing System（CPS）可根据负载控制各个核心的电压/频率等，类似于ARM在Cortex-A15中引入的big.LITTLE大小核心节能策略。但有一点不同：Cortex-A15中的节能状态运行核心是2个低功耗的Cortex-A7，抑或TI在OMAP 5中使用的Cortex-M4。而MIPS的proAptiv家族由于每个核心都能在超低电压/频率下工作，因此节能核心就是其自身，并且每个核心的面积也小于Cortex-A15。

　　MIPS和Cortex-M4的对比：

　　当然，对比Cortex-M4多出来一堆特性面积上肯定也要更大：在90nm LP制程工艺的条件下，ARM给出的数据是Cortex-M4的面积为0.17平方毫米，而无缓存版microAptiv MCU的面积为0.42平方毫米。但MIPS对Anandtech称上述数据非同条件对比，在90nm LP工艺面积优化过后microAptiv只比Cortex-M4面积大0.01平方毫米。总之这点公说公有理婆说婆有理，不管大多少反正只要有附加特性肯定得用多余的面积来换。

　　MIPS新内核使其重回竞争地位的四个原因

　　新的内核裸片尺寸更小，和ARM中端产品如A15相比有更低的功耗。MIPS希望能够借助新系列的内核重新让公司走上轨道。MIPS市场副总裁Gideon Intrater表示，“我们会重新赢得微处理器IP市场的领导地位，我们相信Aptiv能够大败A15。”

　　然而MIPS正处在十字路口。一些分析师认为Aptiv的推出有些太晚了。

　　的确，到这周为止，MIPS已经两年没有拿出新的内核了，与此同时其竞争对手ARM却忙于推出一系列新的微处理器内核。

　　为什么曾经是市场领导者的MIPS落在了后面？一个原因是MIPS在2007年收购了模拟混合信号IP厂商ChipIdea。这一交易很明显分散了MIPS的精力。后来MIPS计划通过一个的“超越微处理器内核”的强大IP库为客户提供虚拟SoC，以此挑战ARM。然而18个月后与ChipIdea的合作宣告结束。Intrater表示，“一旦我们在2009年决定出售ChipIdea，就能重新把重点转回微处理器内核开发。”

　　MIPS还面临着另一个更大的剧变：公司可能出售。MIPS计划出售的猜测仍没有消停，而MIPS对报道既没有承认也没有否认。Benchmark公司高级研究分析师Gary Mobley称这一销售有“明显的可能性”，因为MIPS在过去的十年中数次寻找好买家。但他补充，很重要的一点是如果MIPS计划出售，它就应该动作快点，在潜在的授权客户对MIPS长期处理器路线图产生担忧之前就卖掉。

　　MIPS在这样的背景下将赌注押在Aptiv上，希望扭转局势。Aptiv系列包括高端的proAptiv 、支持多线程的interAptiv 和高效的microAptiv，是MIPS过去三年大量投资和开发努力的结果。虽然Aptiv系列针对性能要求级别不同的应用，横跨移动、家庭娱乐、网络和嵌入式应用，MIPS的重点还是在移动领域。

　　Intrater表示，“我们将移动市场视作最重要的市场，因为市场规模巨大。即使我们占据的份额很小，还是会带来很不一样的结果。”

　　但是，6.4万美金的问题在于：“如果已经是ARM的授权厂商（如果在移动市场这很有可能），干嘛要考虑MIPS的授权？”

　　MIPS的Intrater说，“公司一直在升级内核，我们认为Aptiv能够给予他们有竞争力的理由转换到MIPS内核。”

　　因此，征询了业内分析师的一些意见。

　　1.需要确保健康的竞争

　　Linley高级分析师J. Scott Gardner解释说，SoC开发者需要一个健康的授权CPU内核供应商的竞争环境。MIPS对于这些应用来说，是ARM之外最有可能的选择。

　　虽然ARM比MIPS壮大很多，ARM的授权厂商毫无疑问会考虑MIPS的Aptiv方案，一来作为产品差异化的方法，也为和ARM讨价还价增加筹码。

　　Peddie Research总裁Jon Peddie说，你总需要第二个资源。他补充，这取决于平台，手机方面销售不容易，平板好一点，游戏机、机顶盒、工业控制、路由器、汽车等等都是MIPS的机会所在。

　　2.能效和成本最重要

　　根据Gardner的EEMBC CoreMark性能报告，Aptiv系列的每MHz性能要强于ARM任一款内核。ProAptiv比Cortex-A9的CoreMark/Mhz表现强50%，《微处理器报告》称ProAptiv的CoreMark/MHz性能评分比Cortex-A15高出许多。更高的IPC可以让内核运行在比ARM内核更低的频率和功耗下。对于很多应用，能效和成本是最主要的差别。

　　Gardner解释道，换句话说，和基于Cortex-A15的系统相比，SoC设计师使用MIPS Aptiv就可以在同样的硅片面积和能耗要求下集成多2倍的CPU内核。

　　3.延续性和范围

　　Peddies认为，MIPS强大的指令集可以追溯到第一个64位工作站，直到今天服务器有充分的理由考虑MIPS平台。另外，MIPS是唯一一个索尼“Emotion engine”PS2上用到的128位处理器。Peddies补充说，MIPS还提供广泛的产品，可以灵活用在8位至64位平台上。

　　4.中国因素

　　别忘了MIPS内核在中国有很大影响力。Peddie表示，中国本土的龙芯就是基于MIPS的，如果考虑到指令兼容性的重要性，MIPS很显然是不二之选。