MIPS硬件多線程發布至今已逾10個年頭 - 全文

去年，我們慶祝了MIPS CPU架構發行30周年。MIPS自1986年發布以來，一直勢頭強勁，不過在本文中，我們將關注MIPS內置的某個特定功能——硬件多線程，其自發布至今已逾10個年頭，正是這項功能，才使得MIPS在其他同類競爭產品中占據優勢。

2005年，MIPS架構首次引入多線程。多線程作為MIPS架構重要的一部分，使之在可授權CPU IP市場上引人注目。自其與34K一起發布以來，便一直是許多MIPS CPU的支柱，如1004K、interAptiv，以及最近的I6400、I6500等Warrior內核。在這段時間里，至少有7億基于MIPS處理器內核的SoC使用多線程技術進行優化。

何為多線程？為何其如此重要？

為了回答這個問題，Imagination最近發表了一份白皮書，對MIPS多線程進行了深度概述。若想詳細了解MIPS多線程，不妨讀讀這份白皮書。

從本質上講，多線程的設計旨在將CPU內核的使用效率最大化。在實際的運行系統中，CPU不會一直被完全占據，這是由于數據和指令緩存缺失或功能塊被其他任務占據。而一旦如此，當前線程的工作便會停滯。在這種情況下，在保持等待的同時也可以開始其他的工作。這與現代hypercar有些相似，如McClaren P1，該電動引擎用于在渦輪遲滯的功率曲線中“填補”空白，并保持性能持續。

MIPS多線程：發布已逾十年1

在CPU中，通常需要少量額外的硬件來啟用多線程功能，但這類似于將多核作為并行執行環境，實際的性能受益于多線程的變化，而變化取決于運行的應用程序和軟件任務。在一些軟件的工作負載中，使用多線程可以將性能優化2倍。因此，就硅面積和整體功耗而言，多線程通常比多核更有效率——二者在嵌入式系統中都很關鍵。

MIPS多線程：發布已逾十年2

零延遲環境切換使多線程在虛擬化中大幅提升了性能

多線程還有一個關鍵優勢便是可以釋放虛擬化的全部潛力。零延遲環境切換使多線程在虛擬化中大幅提升了性能，正如之前研討會上討論的一樣。在研討會中，我們闡述了多線程如何為SoC供應商、OEM和運營商帶來福音。同樣，對于確定性實時嵌入系統中的低延遲中斷響應，這也是一大優勢。

哪種產品配置了多線程MIPS處理器？

如你所期，在過去的幾年里，許多公司將多線程MIPS處理器應用在大量的應用程序中。

網絡

MIPS多線程CPU尤其適合于網絡和通信處理。這是由于，即時情景切換使之在處理實時虛擬機等事務時非常高效。毫無疑問，網絡是MIPS CPU一個非常重要的區域。事實上，您可能不知，在過去的四年里，凡用于網絡產品的SoC，有25%均使用了多線程MIPS處理器。

自2014年開始至今，我們深入探討了一些基于MIPS的網絡處理器。以下是幾個示例：

Ikanos Fusiv? Vx575——Ikanos（目前被高通收購）一系列用于智能家居網關的多模網關處理器

Ikanos Fusiv Vx575處理器是雙核多線程MIPS interAptiv CPU

Altair FourGee-3802——這款來自Altair（目前被索尼收購）的LTE-Advanced基帶處理器非常適合3GPPP release 10。FourGee-3100基于MIPS的芯片組也用在一些Chromebook筆記本電腦中，如惠普Chromebook 11和華碩Chromebook 13.3。Ralink Technology于2011年被聯發科收購。Ralink以Wi-Fi芯片組聞名，其使用了34K和100K多線程產品。RT6856，即基于MIPS 34 K多線程CPU，應用在許多通用的家用無線路由器品牌中，如：華碩、友訊科技、Linksys、合勤科技。同樣，許多Ralink芯片組如TC3162(U)也應用在華碩、友訊科技、華為、TP-Link等公司的xDSL路由器/調制解中。

Lantiq VRX220和MELT集成設備控制器——Lantiq現屬英特爾旗下，其長期以來一直使用多線程MIPS CPU。2014年，Lantiq首席執行官丹·亞特斯在Imagination年度技術峰會上發表講話(2017年年度會議不久前在美國召開)，更多線程產品正在陸續推出。最近，Lantiq也發布了基于MIPS interAptiv CPU的運營商級GRX350。

消費類多媒體

? 在過去的幾年里，松下、LG等數字電視中使用了MStar SoC，而34 K MIPS CPU則常見于這些SoC中。這是個非常巨大的市場——2015年，全球32%的電視都配有MIPS多線程處理器。

企業存儲

? MIPS應用在PMC-Sierra企業存儲領域中。PMC-Sierra使用了多線程功能，為企業服務器空間的maxRAID架構提供極具優勢的性能。PMC指出：“MIPS多線程…使我們可以提供更高性能、更低功耗的方案來滿足用戶的需求。”

汽車

? Valens發布了HDBaseT標準，即一項用于數字媒體分布的技術，并采用了MIPS多線程CPU。HDBaseT可以通過以太網提供高帶寬數字通信，減少了對造價昂貴的HDMI的需求。這在連接家居市場非常通用，去年，Valens還發布了一項計劃，即與汽車制造商Daimler合作，將該標準引入汽車空間。

? 在汽車空間，MIPS是一個非常重要的存在，這要得益于Mobileye，即ADAS(高級駕駛員輔助系統)的全球引領者。當下，絕大多數ADAS系統都應用了Mobileye的技術。自2006年發布EyeQ2以來，Mobileye便一直使用MIPS多線程CPU，包括34K、interAptiv和1004K。Mobileye一直保持MIPS的使用，最近，它又宣布，在即將發布的EyeQ5中，將使用I6500 CPU，并計劃于2018年投入市場。Mobileye指出：“Imagination的多線程MIPS CPU使我們連續推出的幾代EyeQ? SoC性能增加了6倍。”

? Denso是日本最知名的汽車零部件制造企業之一。目前，Denso與Imagination一道合作，共同研究在ADAS中使用多線程技術的潛力。Denso正尋求，使用MIPS的多線程提升嵌入式應用程序（即具有超強計算能力和超低功耗需求）的性能。

? >Creator Ci40物聯網中心開發板使用了運行頻率為550MHz的多線程MIPS interAptiv CPU。相比其他hobby-focussed開發板，其更具性能優勢，且這意味著，Creator Ci40可以作為重大的、可伸縮的物聯網項目的最佳選擇。本文提到的白皮書中闡述了物聯網Ci40使用多線程的優勢。

總結

如本文所述，在過去的十多年里，MIPS多線程CPU已廣泛應用在各種不同類型的產品中，并且這種勢頭仍將保持。

隨著我們從LTE轉移到下一代技術，即在MIPS I6400和I6500內核中支持同步多線程技術，多線程也成為許多下一代應用程序的理想產品，包括5G高速增強移動寬帶。正如我們在有關5G的文章中所述，載波聚合對于增強帶寬以達到5G容量需求至關重要，它與MIPS多線程非常匹配，因為可以使用每個線程來維持組件載體的情境。

此外，公司還可以在許多移動設備的LTE調制解調器中使用MIPS多線程CPU。

由于其獨特的多線程功能，尤其是在網絡和汽車等領域，MIPS CPU在性能、功效及對整個電子行業廣泛的生態系統支持方面都獨具優勢。

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