本文主旨为以下三点：
一是回溯龙芯20年前为何选择MIPS。
二是介绍龙芯已经成为MIPS生态的维护者和破坏者。
三是分析为何龙芯能够符合自主标准，而鹏鲲、FT购买ARM授权受制于人。
龙芯当年为何选择MIPS
在20年前，龙芯最初只是中科院计算所的一个课题组，只有十几个人和一间40平方的办公室，研究目标是设计一款能用的CPU。当时如果自己设计一套指令集，将会面对没有编译器、没有操作系统、没有软件可用的局面，全部都需要自己开发。
由于资金和人员等条件有限，小小的课题组无法支撑这么大的工程量，当年，胡老师曾经想借鉴Alpha定义一套指令集，但唐老师从现实考虑选择了MIPS——因为x86无法获得授权，而当时的ARM还局限于嵌入式，混的还不如MIPS，架构授权昂贵且禁止其他厂商修改添加指令集，MIPS架构授权容易获得，且MIPS非常学院派，允许自主添加指令集，唐老师当年选择MIPS是理所当然的。
根据《龙芯的足迹》一书披露，龙芯从MIPS获得的是永久授权。若MIPS主体不复存在则龙芯不需继续付费，可以一直兼容MIPS。相对于ARM动辄上亿的架构授权费用，MIPS的授权费用堪称白菜价。
龙芯能够以如此低的标的获得MIPS授权，一方面与MIPS行业地位不够强势，且非常学院派，架构授权便宜，IP授权昂贵的授权策略有关。另一方面，也是因为龙芯剥离了MIPS的技术支持服务和各种工具软件，购买的是“纯净版”指令集授权，才能把价格压至最低。
龙芯的发展过程中，起初是打算借用MIPS已有的软硬件生态，这与使用ARM授权的国内同行们一样。但没有想到MIPS会逐渐淡出主流市场，然而这种出乎意料的发展，反而给了龙芯留下了更大的舞台。
龙芯之所以坚持MIPS，而没有像FT那样从SPARC转投ARM，主要有以下两点：
一是龙芯以MIPS架构为基础构建了自己的扩展指令体系，这些成果无法转移到封闭的ARM指令集体系中;
二是因为龙芯很穷，付不起ARM的架构授权费。
目前，龙芯成为了MIPS生态的坚定的守卫者，许多开源项目的MIPS分支都逐渐把龙芯作为编译平台，龙芯也为MIPS的生态贡献了大量成果。比如前段时间报道的龙芯对JAVA虚拟机的贡献度排名全球第五，而它前面的几家公司都是甲骨文、谷歌这样的巨无霸。
龙芯是MIPS生态的破坏者
最初，龙芯从只注重CPU研发，然而光有芯片没有生态显然是无法在市场立足的，在吃了不少苦头之后，龙芯逐渐步入重视软硬件生态建设的路线。
由于MIPS生态本身的衰落，龙芯多年来已经成为了兼容MIPS的唯一的桌面和服务器CPU设计者，在设计兼容MIPS的CPU的公司中，是唯一的桌面和服务器软硬件生态的建设者。这种尴尬的“领导者”身份使龙芯可以心无旁骛地发展自己的生态，向CPU中添加各种新的指令来提升性能和扩展功能，而不必操心与其它MIPS CPU的兼容性问题。
龙世3A4000龙芯以MIPS R5为基础，对MIPS基础指令精选替换，以及自行扩展了1000多条指令，发展出了自己的指令集体系——LoongsonISA。LoongsonISA要比MIPS(216条基础指令+311条DSP指令)庞大得多，MIPS只它的一个子集。上一代龙芯CPU只兼容MIPS R3，如今兼容R5大概是准备收割MIPS最后的遗产。
龙芯与MIPS的关系，更像是AMD与英特尔的关系。在龙芯对很多软件进行移植优化的时候，也不忘同时带上其他MIPS处理器的支持，在v8，OpenJDK等JIT虚拟机中，龙芯都已经成为了整个MIPS架构的代码维护者。最近UOS也把Loongson内核与x86内核、ARM内核并列，其中一项亮眼的更新是增加了对龙芯3A4000的支持。
龙芯在MIPS的软件生态方面已经获得了一定的主导地位。龙芯成为了Java运行环境OpenJDK 13的一大贡献者，现在维护着上游MIPS架构和龙芯扩展的代码。诸多多媒体库，例如FFmpeg,libvpx,OpenH264,libyuv等，都已经由龙芯针对自己的MMI以及MIPS的MSA等向量指令进行优化并提交给上游。有些库支持龙芯扩展指令甚至比支持MIPS的扩展指令还早。Linux内核的上游也一样被龙芯生态链成员维护着。龙芯在开源软件方面已经获得了一定的发言与控制权。
MIPS原本的生态绝大部分已经是历史，龙芯如今的软件生态主要是来自龙芯自己维护的各种开源项目，以及国内各家软件开发商对产品的移植，本质上已经不能再称为MIPS软件生态，而应当称为龙芯生态。事实上，在移植一些软件的时候，已经要区分龙芯版本和MIPS版本了。
在过去这些年，无论是Imagination，还是Wave Computing都没有在MIPS投入多少资源，都只是在拿MIPS的IP赚钱，尽可能榨取MIPS的剩余价值，主要精力分别放在各自的主营业务——GPU和AI芯片上。直接的结果就是MIPS的CPU发展非常慢，如今，龙芯3A4000的性能已经大幅超越了MIPS CPU，随着时间的流逝和龙芯的发展，MIPS的专利会逐步过期，LoongsonISA中的MIPS基础指令会被龙芯逐步替换，LoongsonISA中龙芯扩展的指令比重会越来越高，当龙芯生态逐步成型，常用软件普遍支持LoongsonISA后，LoongsonISA则会与MIPS分道扬镳，从这个角度看，龙芯是MIPS生态的破坏者。
龙芯和MIPS关系类似于AMD和Intel 鹏鲲FT则是ARM阵营打工者
为何龙芯兼容MIPS可以称为自主路线，而鹏鲲、FT则购买ARM架构授权则会受制于人，铁流认为，有以下三个原因。
一是能否掌握指令系统发展权。之前介绍过，MIPS本身就是学院派的产物，是第一种商用的精简指令集，这使得MIPS指令比较“古老”，很多专利已经过期或快过期了。加上MIPS非常学院派，允许其他厂商自主修改或添加指令，这一方面导致MIPS生态破碎化，另一方面也给其他厂商更多自主发展的空间。
经过这些年，龙芯对MIPS的扩展也越来越深入，从最开始的扩展运算访存以及二进制翻译指令，到后来的硬件页表索引以及虚拟化指令，再到现在对基础指令进行更加高效的替换。3A4000引入的AMO原子操作系列指令代替了MIPS原先的LLSC系列指令，使得应用多线程操作的效率大大提高。PC相对寻址指令则可以解决MIPS当前在PIC/PIE实现方面依赖特殊的“abicall”机制，效率较低的瓶颈。Cpucfg则解决了MIPS平台下应用无法识别CPU对扩展指令支持的弊病。龙芯在兼容MIPS的同时也在一点点甩掉来自MIPS的历史包袱，从底层创新。这是其他ARM的附庸想都不敢想的。
相比之下，Arm指令集本身一般不允许客户随意扩展，而其官方对指令集的演进扩充流程需要复杂的投票决议，有很长的决策周期，对各种需求无法作出快速响应。即便国内ARM阵营厂商私自添加指令，也存在被解读为非法指令的风险，不仅无助于性能提升，反而会带来稳定性问题。不仅仅是指令集，在GIC中断控制器，PSCI电源管理接口方面Arm也有严格的标准限制，厂商的自由度很小。
二是ARM非常强势，而MIPS非常弱势。ARM在其建立的产业生态非常强势，当ARM推出新版本的指令集时，就必须再次购买授权。如果不继续购买授权，那么当同类CPU的其它公司都升级之后，各家软件开发商也不会死守在老版本的指令集上不动摇，即使软件有兼容机制可以在老版指令集的CPU上运行，但新版的指令集肯定有加速某些计算的新指令，这样即使CPU核心设计水平相当，也无法抵消巨大的性能差距，继续使用老版本指令集就必然会落后于市场。ARM的阵营唯一特例是苹果，因为它牢牢掌控了自己的操作系统。假如苹果把IOS授权给其它厂商，或者苹果手机也用安卓系统，那么它就会立即失去生态独立的优势，泯然于众人。
造成这种困境的原因就是，ARM指令集的主导权始终在ARM手里，其主流生态基本无可撼动，整个产业链都是跟着ARM的步伐走，不可能放弃ARM主流生态。在同类产品中，绝大多数用户选择的原则，永远都是“更新型更先进”。
国内的ARM CPU的一种生存模式，就是建设出国外同行暂时放弃或无力插手的ARM桌面和服务器生态，发展使用ARM指令集的桌面及服务器CPU。付出巨大的努力之后，也许能够在特定市场上部分替代Intel和AMD，然而由于使用ARM指令集，那么国外同行也能很快设计出用于桌面和服务器的ARM CPU，然后以性能和价格的优势把国产ARM CPU从公开市场中彻底驱逐出去，窃取胜利的果实，只留下一些受政策保护的小众市场。驱虎吞狼，又或兔死狗烹。
相比之下，MIPS则非常弱势，公司已经两度转卖，新东家Wave Computing申请破产保护，MIPS已经穷途末路，在可以预见的未来不可能再干涉到龙芯的发展。龙芯当前架构同频性能已经与AMD 2017年的Zen架构相当，明后年持续改进内核并更换工艺提升频率就能进一步接近AMD水平，已经不存在性能超越龙芯的MIPS CPU，具有很强的不可替换性，ARM阵营中可能存在的驱虎吞狼、兔死狗烹的问题，对于龙芯而言，完全不存在。
由于MIPS允许其他厂商自主扩展修改指令集，龙芯已经发展出了自己的LoongsonISA，而且在很多方面已经主导了MIPS生态建设。运行于龙芯的系统和软件一旦使用了龙芯的扩展指令集，就不能在其它的MIPS兼容CPU上直接运行，这也是对自己生态的保护措施。一旦龙芯的自主扩展和修改的指令被产业生态广泛支持，那么，龙芯与MIPS变成AMD和英特尔的关系将不可避免。
当年，AMD就是趁着英特尔推广安腾的时候，率先推出了64位指令集，并获得X86生态的广泛支持，并最终实现在X86阵营内与英特尔分庭抗礼。AMD成功范例在前，国内很多从业者却对此视而不见，并强行把龙芯与MIPS关系等同于鹏鲲、FT与ARM的关系，则显然是非常值得商榷的。
MIPS如果继续衰败下去，同时龙芯在硬件和软件上继续发展，那么，龙芯和MIPS的关系变成AMD与英特尔的关系只是时间问题。对于那些使用ARM授权的CPU，无论是IP授权，还是架构授权，都无法做到这一点，因为ARM把生态统一性守得太紧，生态碎片化是不被允许的，鹏鲲、FT根本就没有自主发展的机会。
打个通俗易懂的比方，ARM地位就像汉武帝，哪怕麾下大将再能打，也不可能翻天，只能给汉武帝打工一辈子。运气差的，被巫蛊之祸(川普制裁)牵连，没准还要重蹈赵破奴的命运。诚然，现在ARM主要还是英国资本和日本资本，但这两个都不是中国的好朋友，反而是美国的盟友和小弟。MIPS作为最早商用的RISC指令集，影响力还是有的，地位有点像汉献帝，但比较弱势，在这种情况下，龙芯有机会去当董卓或曹操的。
三是MIPS授权成本很低，而ARM授权成本很高。目前，龙芯MIPS授权的费用几乎就是白菜价，而且随着Wave Computing申请破产保护，MIPS甚至有成为公共知识(public domain)的可能性，因为如果没有“白衣骑士”拯救Wave Computing，或收购MIPS，或者因为没钱赚不去主动交纳维护MIPS那些古董专利的专利费，那么，MIPS就成为公共知识，这样一来，MIPS将成为比RISC-V更加自由开放的体系，龙芯连白菜价的授权费都不用支付了。即便出现新买家，MIPS公司继续走下坡路的大势已经是定局，不能对龙芯形成掣肘。
作为对比，ARM授权成本很高，按照授权等级的差异，动辄上数千万美元，甚至几亿美元，而且还只是一定期限的，到期了要重新谈判。ARM的指令集在不断发展，必须一直买，就构建产业链来说，国产ARM厂商只能成为产业链的一个打工者，类似于联想、华为在Wintel体系和AA体系中被剥削，只能赚血汗钱，洋人赚取高额利润。正是因为众多厂商无法忍受ARM的贪婪，才有RISC-V在全球兴起。可以说，购买ARM昂贵授权这种模式不利于一个产业的长远发展。而龙芯、申威构建的红色产业链，则不存在这方面的问题。
指令集和操作系统必须牢牢掌握
文末，铁流引用一位网友的话。要想实现商业上完全的自主可控，必须要牢牢掌握指令集和操作系统，如果一家厂商无法兼顾，那么，退而求其次必须掌握一种。否则就很容易受制于人，当年，Intel 通过指令集升级、知识产权诉讼、技术路线改变等手段消灭了除AMD之外的历史遗留的所有对手，AMD通过反垄断苟延残喘的时候，又凭借自己设计出的AMD64架构在微软支持下复兴，成功倒逼Intel交叉授权。
微软、谷歌凭借对操作系统的把持而分别统治了桌面和移动生态。苹果通过对操作系统的封闭，依靠差异化竞争牢牢地在桌面和移动设备中占据了一席之地。
国家要想实现信息化建设的自主可控，那么指令集和操作系统都必须掌握在自己手中。
龙芯如AMD那般发展出了自己的指令集，且在国内软硬件厂商支持下，成功构筑了基本满足办公和日常使用的生态，MIPS的影响力却已经可以忽略不计。尽管由于资源不足，龙芯发展很艰难，但我认为只要路线是正确的，坚持下去就有希望。
世事变迁造就了龙芯的现状，从研究CPU设计的课题组，转变为在市场上艰难求存且默默无闻的小公司，再发展成了自建生态并带动大批配套企业共同发展的核心企业。龙芯随着政策的变化而自立，随着MIPS的衰退而崛起，随着中美摩擦明朗化而更加重要，随着20年技术积累而无所畏惧，也是时势造英雄吧。尽管龙芯体量还很小，但对自己的命运却能自主可控。
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