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摘 要:本文在调研MIPS公司发展历程的基础上,通过检索和分析MIPS中国专利,从功效矩阵、技术分布和技术发展趋势等几个方面进行了深入分析,为MIPS兼容产品研发提供线索和思路.
关 键 词:专利文献,MIPS,专利分析
TechnologyAnalysisonMIPSChinaPatents
WUXiao-dao,FANBing,YUPeng,XIEXue-jun
(MinistryofIndustryandInformationTechnologySoftware
andIntegratedCircuitPromotionCenter,Beijing100038,China)
Abstract:AnanalysisonMIPSChinapatentsiadebasedonhistoryofMIPStechnology,Inc.,MatrixEffect,Technologydistributionanddevelopmenttrend,ananalysisindepthiade,whichprovidesaclueforresearchanddevelopmentofproducts.
Keywords:Patentdocument,MIPS,patentanalysis
1引言
随着MIPS处理器在嵌入式处理器市场占有率的扩大,并且不断有MIPS兼容处理器走向市场,越来越多的工程师关注MIPS技术的发展.本文结合MIPS处理器的发展历史和MIPS的中国专利技术,探究MIPS近期的研发重点,特别对MIPS新增的3D多媒体指令专利进行了分析,从而为研发MIPS兼容处理器提供线索和思路.
2MIPS公司中国专利检索
在研究MIPS公司历史的基础上,通过检索发现,截止2009年12月10日,MIPS的中国专利共计28件,授权专利13件,详见表1.其中以“MIPS技术公司”申请的专利有11件,以“美普思科技有限公司”申请的中国专利共11件,其中有两件获得授权.而从“SGI”转移来的5件都已获得授权.其中申请号为02140762.2的专利虽未转移给MIPS,但该专利是专利申请号为94191180.2的分案专利,其原案专利已转移给MIPS,所以此件专利可能属转移遗漏问题,但MIPS应容易获得该专利权,应把这件专利计入MIPS专利总量中.
3MIPS中国专利分析
3.1MIPS中国专利年度申请统计
如图1所示,1994年以SGI公司名义(此时SGI收购了MIPS公司)申请了6件专利,之后几年的时间MIPS没有在中国进行专利申请,直到2002年MIPS再次在中国进行专利申请,截至2007年MIPS在中国的专利申请越来越多.
3.2MIPS中国专利技术分布
技术功效图可以直观表示专利在处理器结构和功能方面的技术分布.如表2所示,行从处理器结构角度进行分类,列从处理器实现的功能进行分类.MIPS的中国专利主要集中在指令集和指令流水方面,实现的功能主要集中在逻辑及算术运算、多线程管理、指令调度和电源管理.其中黑体加粗申请号的专利为授权专利,共计13件,可见授权专利集中在逻辑及算术运算和指令调度.通过表2的功效矩阵,可整体方便地了解MIPS中国专利的技术分布.
3.2.1与指令相关的MIPS中国专利分析
如表3所示,与指令相关的中国专利共有8件,其中专利03821190.4所保护的指令属于MIPS32和MIPS64Release2指令集,02808541.8、02808631.7、02808633.3保护的指令属于SmartMIPSASE指令集,200480024800.1、200480024798.8、200480024852.9保护的指令属于MIPTASE指令集.其中SmartMIPSASE指令集相关的2件专利已获得授权,其他5件专利正在实审过程中,但这5件专利中有2件专利的美国同族专利已获得授权,可见这些专利在中国同样具有授权的可能,在中国同样具有授权的潜力,这些专利也同样需要重视.
3.2.2与指令相关的MIPS专利解析
通过对MIPS公司持有专利的分析,从其对相关技术的专利布局情况来看,笔者发现,MIPS公司对其指令集进行专利保护的力度不断加大.指令集作为连接上层软件和底层硬件的桥梁,其作用非常重要.通过对指令集的专利保护布局,可谓是占领了重要的战略要地,在此设防可做到一夫当关万夫莫开.
早在上个世纪80年代中期,MIPS公司已经开始对其指令集及具体指令进行专利申请,并加以保护.专利US4814976,专利名称:RISCputerwithunalignedreferencehandlingandmethodforthesame,申请于1986年12月23日,该专利提出了一种进行非对齐地址数据访问的方法,通过四条指令实现地址未对齐的数据在存储器与寄存器间的传输.该专利保护了MIPSI指令集中的四条指令:LWL、LWR、SWL、SWR.如果不实现这四条指令,无法实现MIPSI指令集的完整指令功能,即无法使用现有编译器.因此在保护期内,该专利很难规避,但目前该专利已经过期.
在对MIPS公司的专利分析过程中,笔者发现MIPS公司在推出新的扩展指令架构之前,均提前进行了专利申请布局.以MIPS-3DASE为例,MIPS-3D特定应用扩展(ASE)指令集在MIPSV指令集架构(ISA)的基础上增加了13条新指令,用以提升3D图形处理的性能.采用MIPS-3D扩展指令集可以采用较少的指令完成通常的3D图形处理运算.新增加的13条指令如表4所示.
MIPS-3D特定应用扩展(ASE)指令集于1999年8月6日正式对外发布.而在正式对外发布之前,MIPS公司已经对与此相关的技术进行了专利申请,预先进行了专利保护布局.通过对MIPS专利的检索分析,我们找到了七篇相关专利,如表5所示.
以上专利从不同方面对MIPS-3DASE进行了保护.以专利US6732259为例,该专利涉及拥有带条件转移扩展的指令体系结构的处理器,该处理器合并了一套高性能浮点操作.这种扩展包括:在两个条件码中的任一个真或假条件下进行跳转,在三个条件码中的任一个真或假条件下进行跳转,在四个条件码中的任一个真或假条件下进行跳转.与之相关的指令为BC1ANY2F、BC1ANY2T、BC1ANY4F、BC1ANY4T.MIPS-3D相关的专利当时并未在国内进行专利申请.
进入21世纪以来,随着MIPS公司经营模式的改变,其对指令集专利的保护布局扩大到全球范围,对重要市场进行了重点保护,中国市场便是其重点保护的对象.笔者调查发现,在2002年2月15日,MIPS公司分别对其一组主要应用于安全芯片的指令进行了专利申请保护,其中三篇专利于2004年6月9日同时获得授权.具体如下:
专利CN1503936,保护了PPERM指令的实现,该指令可实现部分逐位置换功能,
专利CN1503937,提供扩展精度累加器并保护MFLHXU、MTLHX指令的实现,
专利CN1503939,保护了多项式乘加MADDP和多项式乘MULTP的实现.
随后,在2003年8月25日,MIPS公司以美普思科技有限公司的名称申请了名为:利用跳转指令清除冒险的方法及设备的专利,并在2005年12月28日获得授权并生效.该专利提供一种新的冒险清除机制,可由程序员或编译程序的设计人员使用,允许程序员指定应当清除冒险的时间,而不考虑冒险与相关指令之间的级数,从而可在多代微处理器体系结构上实现,消除了对于数代处理器之间重新编写冒险清除代码的需要.其权利要求23至25保护相关跳转指令,其中权利要求23为:“一种用于流水线微处理器中的指令的具有冒险障碍指令的跳转,包括:操作码字段,指定到目标地址的跳转操作,寄存器字段,指定包含用来确定所述目标地址的值的寄存器,以及冒险障碍提示字段,用于指明作为所述跳转指令执行的组成部分,要清除指令冒险.”通过该专利MIPS公司保护了JALR.HB、JR.HB指令的实现.这两条指令均属于MIPS32和MIPS64Release2指令集所明确定义的指令.这些指令随MIPS32/64第二版2003年公布成为标准的MIPS32/64指令,仅比其优先权申请日晚一年.
时隔一年后,MIPS公司对其多线程相关的技术进行了专利申请保护布局.2004年8月27日,MIPS公司以美普思科技有限公司的名称申请了两篇多线程有关指令的专利.
专利CN1842769,专利名称为:用于在多线程微处理器中对并行指令流进行初始化的指令,该专利保护FORK指令的实现,
专利CN1846194,专利名称为:一种在处理器中执行的计算线程的暂停与解除分配的整合机制,该专利保护YIELD指令的实现.
4小结
本文对涉及MIPS指令的中国专利进行深入地分析,这些分析结果对国内设计指令兼容处理器的有重要的参考价值.
MIPS不仅注意对自身知识产权的保护,对相关权益穷追不舍,并且越来越重视MIPS指令集的掌控.一个处理器厂商如果拥有被广泛使用的指令集,那么就等同于它掌控了一种计算机体系结构的实际标准,从而在相关产业中具有一定垄断地位.
现在的MIPS指令集中许多新的指令受到专利的严格保护,若想跟随MIPS的技术路线,设计完全的MIPS兼容的处理器,必然会面临专利许可问题.目前使用国外其他的指令集,来设计兼容的处理器也会面临同样的问题.
根据本文的分析,可知处理器的指令可以通过申请方法类和产品类专利来获得保护,MIPSI指令集在中国没有专利,在美国的专利权也已到期.但新的MIPS指令集申请了更多的专利进行保护,如果要设计完全兼容目前MIPS指令集的微处理器,应特别注意相关的专利问题.