【頭條】龍芯的野心:做老大不做馬仔

2022-01-02 南風一號

2014年,對於龍芯中科公司來說是突破進取的一年。在這一年裡,龍芯自主研發的晶片銷量達到35萬片,相對於2013年的1.8萬片,這個增長數字所包含的內容太多:現在基於龍芯CPU進行下遊解決方案開發的合作夥伴已經有數百家,合作企業中基於龍芯CPU的研發人員已經達到上萬人規模。經過多年的市場培育,圍繞龍芯CPU的國產自主可控生態圈正在悄然成形。

做老大不做馬仔,龍芯的思路與對策

今年,在晶片產業兩大陣營Wintel、ARM+安卓體系之外,IBM通過OpenPower開放授權殺入進來。現在,龍芯又憑藉自主研發的MIPS架構進入該領域。

沒有三兩三,如何上梁山?作為龍芯總設計師的胡偉武,在這次龍芯四大產品發布上如此說到「在IT產業生態中,只有一個老大,其他都是馬仔。」龍芯不甘當馬仔,他要當自己的老大,所以龍芯決定建立獨立於前三個體系之外的,自主可控的軟硬體體系,成為在IT產業的「多極世界」中既開放又自主的一級。

胡偉武是自信的,他認為,只有做自主可控的軟硬體技術體系,才能持續改進,形成螺旋上升,否則永遠沒有超越的機會。最好的例證就是蘋果,它拒絕了微軟的支持,通過自主軟硬體進行系統優化,在CPU性能遠低於英特爾的情況下達到更好的用戶體驗。

龍芯清楚地認識到,每個產業體系的背後,都有各自的技術平臺。誰控制了技術平臺的主導權,產業體系就由誰來控制。

正如胡偉武在大會演講中所說,產業化中更需要科學精神和實事求是的態度。面臨「研」、「攢」、「O」(攢是指使用國外的CPU核「攢」SOC。「O」是指掏錢委託外國人研製並取得部分產權)三條道路時,龍芯要走的只能是堅持自主研發的道路。

而做晶片,核心在哪裡?龍芯先解決的正是CPU的核心技術問題——微架構,它也是決定性能、功耗、成本、安全性的最重要的因素。在本次龍芯的發布會上,最重要的看點就是龍芯新一代處理器架構產品的發布。

據了解,此次發布的龍芯指令系統LoongISA,在MIPS64架構500多條指令的基礎上,在基礎指令、虛擬機指令、面向X86和ARM的二進位翻譯指令、向量指令四個方面增加了近1400條新指令。同時發布的新一代高性能處理器微結構GS464E,綜合技術水平達到了與Intel的IvyBridgy及AMD的Steamroller相當的水平。

解決核心之後的整體性能優化

龍芯從2010年開始市場轉型以來,把在計算所研製的晶片樣品成果轉變成產品,雖然取得一些成績,但問題一直存在。比如,龍芯3A1000/3B1500第一代產品,雖然在部分指標方面,如3B1500浮點峰值具有世界先進水平,但通用事務處理能力較弱。

正如胡偉武所說,碰到問題和困難,不要先下結論而要找原因。相比市場巨頭的產品,龍芯主頻只差1倍,性能卻要差10倍,為什麼?原來不考慮綜合性能,一味追求主頻是不對的。龍芯第一輪螺旋上升用了5年時間,沒經驗走了很多彎路,但是再經過2-3年,龍世就能完成第二輪的螺旋上升。本次發布的龍芯第二代產品,也是第一代結合市場需求研製的產品。

在解決了核心技術之後,龍芯開始著手作業系統和整體性能優化。

龍芯成立了專門的系統研發部進行基礎軟體的調優工作,比如對軟體棧進行系統性的梳理,理清各層次各模塊依賴關係。針對薄弱環節組建專門團隊(內核、編譯器、JAVA、瀏覽器、圖形圖象)。以應用為牽引,結合應用需求進行針對性優化(GIS顯控)。其次是全系統梳理、多層次優化,比如軟體結構化優化,對編譯系統進行優化,內核優化等。

在作業系統方面,龍芯聯合江蘇龍芯夢蘭公司,推出龍芯社區版作業系統LoongNIX,該系統支持自主操系統比如中標、普華、深度、中興等,形成自主作業系統。

龍芯團隊從2011年組建了瀏覽器研發團隊,專門從事龍芯平臺上主流瀏覽器的適配、開發和優化工作。目前,兩大開源瀏覽器Chrome和Firefox均能在龍芯平臺上穩定運行。其中,Chrome可運行版本有28/31,31版本為龍芯長期維護版。Firefox可運行版本有4/17/24,24版本為龍芯長期維護版。這兩款瀏覽器支持的Linux系統有龍芯Fedora13系統、龍芯Fedora19系統、中標麒麟系統和普華作業系統,後續將進一步擴展到龍芯平臺上的其他國產作業系統中。

打造「芯」生態,發力產業鏈

歷經14年的磨礪,走過了積累期和創業期的龍芯,如何搭準晶片產業的脈路?再強的雄心壯志,也難擋商業社會的現實。

正如胡偉武所說,要改變目前中國IT產業受制於人的局面,光靠其中一、兩項核心技術或一、兩個產品的突破是沒有用的,必須要建立起自主可控的信息產業體系。

龍芯近年來除了不斷提高產品本身的研發能力之外,同時花了更大的精力在軟硬體生態的建設與完善上,目前龍芯的研發團隊雖然只有400人,但基於龍芯CPU進行下遊解決方案開發的合作夥伴已經有數百家,合作企業中基於龍芯CPU的研發人員已經達到上萬人規模。

龍芯此次的發布會即是新品亮相,也是合作夥伴的成果顯示,龍芯除了發布新一代處理器產品外,龍芯生態圈內的數百家合作夥伴在伺服器、桌面計算機、網絡安全及工控等眾多領域的技術產品與創新成果進行了集中展示。

國產自主可控產業鏈的各個重量級合作夥伴也全部出席——中科曙光、航天科工、同方計算機、浪潮超越、東軟集團、銳捷網絡、研華中國等一線品牌廠商,在大會上相繼發布了基於龍芯3A/3B/2H系列處理器的高性能伺服器、安全計算機、筆記本、加固平板、高性能防火牆、千兆網絡交換機、高性能工控模塊等一系列優秀的產品解決方案,國產自主可控產業鏈初現。

這一系列基於國產龍芯的自主可控重量級產品的發布,對於推進「自主可控」國家戰略具有重要意義。

曙光信息產業北京有限公司總裁邵宗有在接受記者的採訪中也表示,曙光作為龍芯的重要戰略級合作夥伴,自主可控當然是雙方合作最大的基礎。雙方十幾年來不離不棄,也正是因為龍芯堅持自主可控的戰略路線和清晰的產品發展規劃。

不過,業內這幾年在自主CPU的指令系統(ISA)方面爭議很大。胡偉武認為,指令系統與生態密切相關,兼容對於應用不掌握在自己手裡的企業,只能通過ISA兼容解決問題,但不安全。所以軟體生態的終點是ISA,但建立生態的起點是應用程式接口(API)。安卓的成功很大程度是API的成功。因此,自主軟硬體建立生態要從API入手,然後才體現為ISA。對此,胡偉武也表示我國在API基礎軟體方面沒有積累,差距要比CPU大得多。

對於建立軟硬體自主可控體系,龍芯的規劃是三步走策略:首先,滿足單一應用。自主軟硬體滿足基於嵌入式OS的單一應用。雖然在五年前多數人對此還持懷疑態度,但是現在單一應用已經形成共識。比如,以拿金牌為作為主要目標的HPC,也是單一應用,卻可以做到世界第一。

其次,滿足固定應用。龍芯正在結合辦公系統、指揮系統等複雜的固定應用開展適配優化工作。這些應用涉及OS、資料庫、中間件、瀏覽器、辦公軟體、Flash、GIS等。再經過2-3年努力,自主軟硬體可滿足與國家安全及國民經濟安全相關的應用。

最後,滿足開放市場應用。只要自主軟硬體在固定市場店住腳,市場佔有率超過5%,就能吸引大量的軟體和應用主動加入自主軟硬生太系統,在開放市場形成自主的生態。

結語

走過彎路,被質疑,更可怕的是國人對國產自主產品的不信任,這是龍芯不得不面對的現實。正如胡偉武所說,產業化中更需要科學精神和實事求是的態度。比如,從其對龍芯3號的自我鑑定中也可看到龍芯對市場一直保持著清醒的認識,他們沒有固步自封,他們承認自己離國際巨頭的頂尖水平還有差距。

但是與市場主流CPU相比,在通用處理性能方面,龍芯的CPU不是最高,也不是最低,它是目前賣得最多的幾款X86 CPU的平均水平。通用處理性能是個包含計算、訪存、IO的綜合概念,但主要指單核的處理能力。通用處理能力與應用有關,而龍芯3A2000的帶寬密集類應用與主流X86CPU沒什麼差距。

龍芯選擇的道路是不同尋常的,雖然過去它得到了國字頭央字頭企業的庇護,但是我們也看到,現在龍芯的純商業應用份額已經佔據了三分之一的比例。

無論如何,龍芯在產業化道路上已經邁出了一步,我國自主可控產業生態已經出現。接下來的商業市場是冷酷的,老大的位置是否能坐上,或許要看龍芯在商業市場的表現。


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