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龙芯总设计师胡伟武:龙芯没有知识产权问题

 
日期:2009-6-26
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6月24日下午,龙芯(Loongson/Godson)总设计师胡伟对外界流传的关于龙芯购买MIPS授权的质疑进行了回应,并回答了笔者感兴趣的一些关于处理器微架构的问题。胡伟武表示,购买MIPS结构授权是为 了更好地开拓市场,龙芯没有知识产权问题。龙芯是中科院计算所(Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences)设计实现的基于MIPS(Microprocessor without Interlocked Piped Stages,无内部互锁流水级的微处理器)指令集的处理器,从2002年开始,龙芯已经推出了两代(龙芯三目前仍未出现市场)。目前最新的市售型号为龙芯2F,主频达到了1GHz。龙芯一开始的英文名叫做Godson,在06年11月,龙芯的英文名定为Loongson,在学术界则仍然使用Godson 的名字。

在2009年6月15日,中国科学院计算所(ICT),作为一个法人机构正式获得了MIPS公司的授权,位于美国硅谷的MIPS公司于6月15日发布了官方新闻稿,中科院计算所于6月22日发布了新闻稿。在之前的2007年,计算所通过为其制造生产的意法半导体STMicroelectronics公司间接购买获得MIPS的许可证,这次计算所通过与MIPS直接签约,购买了MIPS32和MIPS64的许可证。

在这个消息发布之后,引起了业界的议论,其中不少人认为这意味着龙芯其实就不是具有自主产权的中国芯了。在24日下午的采访中,胡伟武对外界议论的焦点进行了详细的解答(关于官方的详细解答见最后页的附录),并回答了IT168评测中心记者的提问。

龙芯获得的授权是架构的授权,可以无限制的使用

IT 行业分工高度细化,一些企业越来越倾向于专注某一特定领域,这就是所谓的IP核(Intellectual Property,知识产权核,可不是Internet Protocol)供应商,如他们只设计出实现特定功能的一块电路,把这个设计方案卖给其它芯片厂商来构建完整的芯片产品。

主要的处理器核供应商有英国的ARM和美国的MIPS,它们研发出通用的处理器核,其它芯片设计企业得到它的授权,把这个处理器核与专用的逻辑电路(例如通信协议处理、音视频处理、IO处理)等等,封到一块芯片里,就构成自己的SoC(片上系统),用于某些专业领域,例如手机、数字电视等等。在这个产业链模式下,SoC厂商通过出售芯片赚钱,处理器核提供商以授权费用的形式从中分成,你只能有偿使用,不能仿制,不能超过授权许可的范围,否则就会引起法律上的麻烦。

龙芯总设计师胡伟武:龙芯没有知识产权问题

记者:龙芯获得的授权是哪一种授权?如果是核授权的话应该会花费多少吧?

胡伟武:如果我们直接买MIPS的核的话,那个十几二十万美元就够了,IP核授权很便宜。龙芯买的是结构的授权,你可以无限制的做。

龙芯总设计师胡伟武:龙芯没有知识产权问题

记者:那么龙芯买这个授权花费了多少呢?比之前的500万美元要低吧?

胡伟武:由于结构授权可以无限制的做,所以这个比较贵。我们和MIPS有保密协议,具体价格我们不能讲,但肯定比这个价格低,500万美元是他们之前的要价。

记者:这个授权会不会有些方面限制住了龙芯的应用呢?如不能用于什么领域等?

胡伟武:没有,这个一个是地域,一个是领域,两个方面都没有限制。限制是限制在芯片方面。我们在这方面请了很多非常有经验的律师,做了一年。我们是永久性的授权。即使是以后MIPS被人收购了,对龙芯也不会有影响,这个在合同里面都是有体现的。

龙芯总设计师胡伟武:龙芯没有知识产权问题

Sony PS2上的EmotionEngine内部就集成了MIPS处理器核

 

得到MIPS结构授权并非意味着创新失败

记者:有人认为龙芯购买MIPS结构授权意味着自主创新失败,你怎么看?

胡伟武:有这方面的疑惑是因为对计算机的架构不了解,早期我们说计算机的架构就是说ISA(Instruction Set Architecture,指令集架构),这个ISA当中的A很具有迷惑性,ISA是指指令系统,这只是一种语言,负责处理器硬件与软件的沟通,现在说的 Architecture已经发展到了软件、硬件都算了。处理器最核心的技术是指令集下面的微架构(Microarchitecture),这方面的创新空间很大。

胡伟武:ISA方面,MIPS基本指令只有300多条,我们自己增加了500多条。实际上MIPS是一个开放的架构,它有一部分是它定义好的,有一部分是允许用户自己定义的,它只是管它定义好的那部分,你不能瞎动。我们自己定义了500条指令,所以这方面的创新空间还是很多大的。

龙芯总设计师胡伟武:龙芯没有知识产权问题

龙芯2微架构

龙芯总设计师胡伟武:龙芯没有知识产权问题

及内部组件结构、物理布线等都自行研发实现

胡伟武:今天说的架构和以往的架构已经是两回事了,龙芯使用MIPS架构不是说就已经定死了,关键的微架构,是得自己设计的,例如加法器怎么实现、乘法器怎么实现的,这些对处理器来说都是很关键的。

胡伟武:龙芯经过8年的研发,这方面已经申请了近百项专利,比MIPS在中国的专利要多得多,我们拥有完全的自主性。

龙芯总设计师胡伟武:龙芯没有知识产权问题

到龙芯2D1为止的发展过程

龙芯可能会成立一个公司

记者:最近听到你和李所长说过关于龙芯会成立一个大公司的形式来运行,这个结构授权是直接由它来继承吗?

胡伟武:计算所是一个国立科研机构,原则上是不做芯片的买卖,那肯定是计算所下属的做龙芯业务的企业来继承这个授权,这个是在合同里面说的很清楚的。

技术问题

记者:龙芯三号流片成功了么?

胡伟武:龙芯3A、3B都有了,但是还没有返回来。

记者:龙芯2E运算单元的除法、平方根运算现在能完全流水线设计了么?后续型号的运算单元相比变化大吗?

胡伟武:后继型号的运算单元和以前的差不多,没什么变化。不过龙芯三号实现了向量部件,8个1024 x 64位的向量运算可以并行进行。

记者:如ALU这样的运算单元的数量会继续增加吗?

胡伟武:ALU的数量没有增加,但是向量单元也可以作定点计算(注:整数计算)和浮点计算。

记者:龙芯2的Load/Store单元似乎有点少(一个),它会继续增加么?

胡伟武:在有了向量单元之后存取确实是一个问题,我们后继型号作了很多创新,申请了很多专利。你说的没错,我们的处理器核里面的Load/Store部件是有点少,我们在龙芯3A和龙芯2G里面都增加了。

龙芯2具有64个GPR,每个64位。x86处理器具有8个32位GPR,x86-64处理器则具有16个64位GPR。

记者:GPR(General Purpose Register,通用寄存器)的数量会增加吗?

胡伟武:我们的向量计算部件实现了128个256bit的寄存器,这个做的非常大。

记者:听说龙芯2G和龙芯3支持x86指令,是真的吗?

胡伟武:严格来说不是这样,这个是类似于Transmete的二次编译技术,一个“软”的x86核,当然做法上我们和全美达不同。

记者:龙芯采用解码器将指令解码为内部指令是基于一种什么思想?

胡伟武:做CPU的人都希望CPU搞定一切,譬如说最近在做的高清编解码,无论什么格式增加的指令都可以用同一个处理器来完成。Intel也是这样做的。

 

关于MIPS结构授权与龙芯自主性等问题

1. 得到MIPS结构授权是不是意味着非自主创新?

答:这个问题要看大家对“结构”或“架构”两个字的理解。计算机架构的发展经历的不同的阶段,在六、七十年代,指令系统就是架构,因为那时候晶体管资源比较有限,所有的实现都是按照最简单的来。指令系统对结构是有影响的,例如,如果指令系统中有乘法指令,结构上就要实现乘法指令。而现在,计算机架构已经远远超出了指令系统的范围。

在计算机中,指令系统就是一种语言,就像我们用的汉语和英语一样。比如说我们要写一本小说,用中文写还是用英文写对小说肯定是有很大影响的,但关键是小说的内容本身。指令系统也一样,就是计算机中软件和硬件之间的一种语言。为什么要采用MIPS指令系统而不是自己定义一个新的指令系统呢?例如“六十六”和“66”表示的是相同的意思,但前者只有懂中文的人才明白,后者全世界都明白。

另外,指令系统对CPU架构虽然有一定的影响,但影响不大。MIPS指令系统只有300多条,大龙芯已经在此基础上新增加了500多条,因为MIPS指令系统是可以扩充的。

在 CPU领域,架构不是指令系统,而是指“微体系结构”(microarchitecture),就像盖房子一样,房子的结构得自己设计。以MIPS为例,同样的指令系统,也可以让一个研究生就设计出一个简单的CPU;也可以让一个国际一流的团队设计出有市场竞争力的CPU,都是运行MIPS指令系统的。

因此,指令系统对架构有影响,但不是架构的关键。龙芯在过去8年中,在架构上是有很深的积累的,并已经申请了近百项专利。

2. MIPS指令系统是不是在市场上边缘化了,不适用于电脑?龙芯采用MIPS指令系统是不是只能应用于低端应用?

答:技术跟市场不能混为一谈。X86的成功,主要是市场的成功,学术界都知道其结构上不如当年已经死掉的DEC的Alpha;同样,微软的成功也主要是市场成功。

目前山寨手机的成功主要也是商业模式的成功。

指令系统跟低端或者高端没有关系。90年代的时候世界上最快的500台计算机中有300多台是MIPS指令系统兼容的。

LINUX是肯定能发展起来的。在服务器市场,Linux占有80%的份额。在国外桌面使用 LINUX的也很多。我们国家是使用LINUX最不普及的,巴西、委内瑞拉、越南、俄罗斯等政府办公和教育都是LINUX为主。

目前,龙芯的服务器、个人终端、嵌入式三个系列的定位已经完备。技术已经有竞争力。以服务器市场来说,今年曙光5000A使用8000颗AMD的CPU达到了200万亿次,而明年曙光6000将使用8000颗龙芯3号达到1000万亿次。龙芯决不是低端的东西。

3 采用MIPS架构是不是有安全性的问题?

答:指令系统就是一个编码。是公开的,不涉及任何安全问题。指令系统说穿了就是如何用数字表示加、减、乘、除这些操作。我们可以用1、2、3、4四个数字分别表示加、减、乘、除四个操作,也可以用5、6、7、8来分别表示加、减、乘、除(当然实际情况会稍微复杂一点),这些都是公开的。关键是人家用1、2、 3、4表示加、减、乘、除大家已经习惯了而我们如果非要用5、6、7、8来表示,大多数人就看不明白。

龙芯购买MIPS授权,不是购买MIPS公司已经完成的设计,而是取得MIPS兼容这个标志,主要是市场行为。

MIPS公司的授权客户有很多,包括AMD、SONY、NEC等等。

4. 既然是自主的,为什么要购买MIPS的架构?

答:指令系统不能申请专利,MIPS曾经有四条指令的实现方法上于1986年申请了专利,但这些专利已经于2006年到期。因此龙芯购买 MIPS授权不是因为这几条指令。

我们在MIPS的指令系统的创新方面已经远远超过了MIPS公司。购买MIPS授权主要是减少市场过程中的麻烦,包括有利于拓展海外市场。

龙芯在关键技术上不依赖MIPS。但做到跟MIPS兼容可以充分利用该阵营的力量。

知识产权问题,本质上是市场问题,不是法律问题。例如,Transmeta公司本来市场很好,但Intel起诉它,打了两年官司,最后Intel输了,但两年过程中没有人敢跟Transmeta做生意,最后Transmeta被拖垮了。

MIPS 指令系统是大学和研究生教育的教科书上用的指令系统,被誉为“CPU中的LINUX”。就像我在背景材料中说的一样,龙芯没有侵MIPS的专利权,但我们在产品销售过程中不能打“MIPS兼容”的商标,否则会侵MIPS的商标权。另外,我们提供给客户的指令手册中不能直接翻译MIPS的指令手册,否则就会侵犯copyright。龙芯现在是“有罪假设”,小企业跟龙芯合作没有太多的考虑,但大企业跟龙芯合作,一定会考虑龙芯的可持续发展问题。

关键是龙芯购买MIPS授权有很大的好处。最近很多国外的大企业纷纷找我们合作,就是因为我们购买的MIPS的授权,大家认为龙芯是一个中规中矩的组织。还有很多合作伙伴(包括微软的WinCE、Adobe、风河等)开始把软件往龙芯上移植,也主要是看好龙芯。最近还有不少美国人到龙芯找工作。我们做自主创新,一定要做统一战线,要团结很多人,包括美国人。我们购买了MIPS的结构授权,就会有很多美国人支持龙芯,巴不得龙芯越大越好。最后,我们购买MIPS结构授权的代价极小,充分利用了金融危机。

5. 为什么在这时候购买,不是早些时候或者晚些时候?

答:一方面,龙芯经过8年的积累,技术上已经具备较强的市场竞争力,产业化方面经过多年的探索也具备了很好的基础。在此基础上,准备以企业为主体正式进行龙芯的研制和推广。 另一方面,在这时候购买可以利用金融危机的时机降低购买费用。龙芯在MIPS授权方面的费用远小于每年花在EDA工具方面的费用。

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