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龙芯的野心:做既开放又自主的芯片老大

haoteby 2025-02-18 11:38 36 浏览

2014年,对于龙芯中科公司来说是突破进取的一年。在这一年里,龙芯自主研发的芯片销量达到35万片,相对于2013年的1.8万片,这个增长数字所包含的内容太多:现在基于龙芯CPU进行下游解决方案开发的合作伙伴已经有数百家,合作企业中基于龙芯CPU的研发人员已经达到上万人规模。经过多年的市场培育,围绕龙芯CPU的国产自主可控生态圈正在悄然成形。

做老大不做马仔,龙芯的思路与对策

今年,在芯片产业两大阵营Wintel、ARM+安桌体系之外,IBM通过OpenPower开放授权杀入进来。现在,龙芯又凭借自主研发的MIPS架构进入该领域。

没有三两三,如何上梁山?

作为龙芯总设计师的胡伟武,在这次龙芯四大产品发布上如此说到“在IT产业生态中,只有一个老大,其他都是马仔。”龙芯不甘当马仔,他要当自己的老大,所以龙芯决定建立独立于前三个体系之外的,自主可控的软硬件体系,成为在IT产业的“多极世界”中既开放又自主的一级。

胡伟武是自信的,他认为,只有做自主可控的软硬件技术体系,才能持续改进,形成螺旋上升,否则永远没有超越的机会。最好的例证就是苹果,它拒绝了微软的支持,通过自主软硬件进行系统优化,在CPU性能远低于英特尔的情况下达到更好的用户体验。

龙芯清楚地认识到,每个产业体系的背后,都有各自的技术平台。谁控制了技术平台的主导权,产业体系就由谁来控制。

正如胡伟武在大会演讲中所说,产业化中更需要科学精神和实事求是的态度。面临“研”、“攒”、“O”(攒是指使用国外的CPU核“攒”SOC。“O”是指掏钱委托外国人研制并取得部分产权)三条道路时,龙芯要走的只能是坚持自主研发的道路。

而做芯片,核心在哪里?

龙芯先解决的正是CPU的核心技术问题——微架构,它也是决定性能、功耗、成本、安全性的最重要的因素。在本次龙芯的发布会上,最重要的看点就是龙芯新一代处理器架构产品的发布。此次发布的龙芯指令系统LoongISA,在MIPS64架构500多条指令的基础上,在基础指令、虚拟机指令、面向X86和ARM的二进制翻译指令、向量指令四个方面增加了近1400条新指令。同时发布的新一代高性能处理器微结构GS464E,综合技术水平达到了与Intel的IvyBridgy及AMD的Steamroller相当的水平。

龙芯从2010年开始市场转型以来,把在计算所研制的芯片样品成果转变成产品,虽然取得一些成绩,但问题一直存在。比如,龙芯3A1000/3B1500第一代产品,虽然在部分指标方面,如3B1500浮点峰值具有世界先进水平,但通用事务处理能力较弱。

正如胡伟武所说,碰到问题和困难,不要先下结论而要找原因。相比市场巨头的产品,龙芯主频只差1倍,性能却要差10倍,为什么?原来不考虑综合性能,一味追求主频是不对的。龙芯第一轮螺旋上升用了5年时间,没经验走了很多弯路,但是再经过2-3年,龙世就能完成第二轮的螺旋上升。本次发布的龙芯第二代产品,也是第一代结合市场需求研制的产品。

解决核心之后的整体性能优化

在解决了核心技术之后,龙芯开始着手操作系统和整体性能优化。

龙芯成立了专门的系统研发部进行基础软件的调优工作,比如对软件栈进行系统性的梳理,理清各层次各模块依赖关系。针对薄弱环节组建专门团队(内核、编译器、JAVA、浏览器、图形图象)。以应用为牵引,结合应用需求进行针对性优化(GIS显控)。其次是全系统梳理、多层次优化,比如软件结构化优化,对编译系统进行优化,内核优化等。

在操作系统方面,龙芯联合江苏龙芯梦兰公司,推出龙芯社区版操作系统LoongNIX,该系统支持自主操系统比如中标、普华、深度、中兴等,形成自主操作系统。

龙芯团队从2011年组建了浏览器研发团队,专门从事龙芯平台上主流浏览器的适配、开发和优化工作。目前,两大开源浏览器Chrome和Firefox均能在龙芯平台上稳定运行。其中,Chrome可运行版本有28/31,31版本为龙芯长期维护版。Firefox可运行版本有4/17/24,24版本为龙芯长期维护版。这两款浏览器支持的Linux系统有龙芯Fedora13系统、龙芯Fedora19系统、中标麒麟系统和普华操作系统,后续将进一步扩展到龙芯平台上的其他国产操作系统中。

打造“芯”生态,发力产业链

历经14年的磨砺,走过了积累期和创业期的龙芯,如何搭准芯片产业的脉路?再强的雄心壮志,也难挡商业社会的现实。

正如胡伟武所说,要改变目前中国IT产业受制于人的局面,光靠其中一、两项核心技术或一、两个产品的突破是没有用的,必须要建立起自主可控的信息产业体系。

龙芯近年来除了不断提高产品本身的研发能力之外,同时花了更大的精力在软硬件生态的建设与完善上,目前龙芯的研发团队虽然只有400人,但基于龙芯CPU进行下游解决方案开发的合作伙伴已经有数百家,合作企业中基于龙芯CPU的研发人员已经达到上万人规模。

龙芯合作伙伴展示区

龙芯此次的发布会即是新品亮相,也是合作伙伴的成果显示,龙芯除了发布新一代处理器产品外,龙芯生态圈内的数百家合作伙伴在服务器、桌面计算机、网络安全及工控等众多领域的技术产品与创新成果进行了集中展示。国产自主可控产业链的各个重量级合作伙伴也全部出席。中科曙光、航天科工、同方计算机、浪潮超越、东软集团、锐捷网络、研华中国等一线品牌厂商,在大会上相继发布了基于龙芯3A/3B/2H系列处理器的高性能服务器、安全计算机、笔记本、加固平板、高性能防火墙、千兆网络交换机、高性能工控模块等一系列优秀的产品解决方案,国产自主可控产业链初现。这一系列基于国产龙芯的自主可控重量级产品的发布,对于推进“自主可控”国家战略具有重要意义。

曙光信息产业北京有限公司总裁邵宗有在接受记者的采访中也表示,曙光作为龙芯的重要战略级合作伙伴,自主可控当然是双方合作最大的基础。双方十几年来不离不弃,也正是因为龙芯坚持自主可控的战略路线和清晰的产品发展规划。

建立生态的起点和终点

业内这几年在自主CPU的指令系统(ISA)方面争议很大。胡伟武认为,指令系统与生态密切相关,兼容对于应用不掌握在自己手里的企业,只能通过ISA兼容解决问题,但不安全。所以软件生态的终点是ISA,但建立生态的起点是应用程序接口(API)。安卓的成功很大程度是API的成功。因此,自主软硬件建立生态要从API入手,然后才体现为ISA。对此,胡伟武也表示我国在API基础软件方面没有积累,差距要比CPU大得多。

对于建立软硬件自主可控体系,龙芯的规划是三步走策略。

其一,满足单一应用。自主软硬件满足基于嵌入式OS的单一应用。虽然在五年前多数人对此还持怀疑态度,但是现在单一应用已经形成共识。比如,以拿金牌为作为主要目标的HPC,也是单一应用,却可以做到世界第一。

其二,满足固定应用。龙芯正在结合办公系统、指挥系统等复杂的固定应用开展适配优化工作。这些应用涉及OS、数据库、中间件、浏览器、办公软件、Flash、GIS等。再经过2-3年努力,自主软硬件可满足与国家安全及国民经济安全相关的应用。

其三,满足开放市场应用。只要自主软硬件在固定市场店住脚,市场占有率超过5%,就能吸引大量的软件和应用主动加入自主软硬生太系统,在开放市场形成自主的生态。

记者手记

走过弯路,被质疑,更可怕的是国人对国产自主产品的不信任,这是龙芯不得不面对的现实。正如胡伟武所说,产业化中更需要科学精神和实事求是的态度。比如,从其对龙芯3号的自我鉴定中也可看到龙芯对市场一直保持着清醒的认识,他们没有固步自封,他们承认自己离国际巨头的顶尖水平还有差距。但是与市场主流CPU相比,在通用处理性能方面,龙芯的CPU不是最高,也不是最低,它是目前卖得最多的几款X86 CPU的平均水平。通用处理性能是个包含计算、访存、IO的综合概念,但主要指单核的处理能力。通用处理能力与应用有关,而龙芯3A2000的带宽密集类应用与主流X86CPU没什么差距。

龙芯选择的道路是不同寻常的,虽然过去它得到了国字头央字头企业的庇护,但是我们也看到,现在龙芯的纯商业应用份额已经占据了三分之一的比例。

无论如何,龙芯在产业化道路上已经迈出了一步,我国自主可控产业生态已经出现。接下来的商业市场是冷酷的,老大的位置是否能坐上,或许要看龙芯在商业市场的表现。


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