《電子技術(shù)應(yīng)用》
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國(guó)產(chǎn)CPU和國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)大揭底 究竟都有啥實(shí)力

2017-04-27

近日,龍芯在北京開(kāi)了一場(chǎng)盛大的發(fā)布會(huì),并聲稱(chēng)和Intel最強(qiáng)技術(shù)只有30%的差距。因?yàn)閺哪硞€(gè)角度上看,龍芯是一個(gè)自主設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,作為一個(gè)中國(guó)人我是應(yīng)該感到興奮的。但作為一個(gè)科技媒體工作者,龍芯的發(fā)布會(huì)又讓我對(duì)國(guó)產(chǎn)CPU的真實(shí)狀況和搭配的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)倍加關(guān)注,于是就有了作者的這個(gè)文章:

先不談制造,直說(shuō)設(shè)計(jì),國(guó)產(chǎn)CPU分為以下幾個(gè)類(lèi)型:

1. 龍芯這種從下到上都是自主設(shè)計(jì),指令集雖然是模仿的,但也勉強(qiáng)算是自主的,現(xiàn)代CPU架構(gòu)下指令集的差異性已經(jīng)不大了。

2. 用開(kāi)源的硬件方案的,代表類(lèi)型有SPARC架構(gòu)下的一些CPU,比如神舟飛船上用的就是這類(lèi),拿別人開(kāi)源的東西改改就可以用了。

3. 直接買(mǎi)別人的硬件方案,這了指的是買(mǎi)了全套東西的那種,代表類(lèi)型有alpha架構(gòu),也就是申威系列,太湖之光用的。

4. 拿別人的授權(quán),然后生產(chǎn)CPU的,代表類(lèi)型是華為海思這種,拿到ARM的授權(quán),然后重新設(shè)計(jì)的,雖然ARM會(huì)提供公版,但像拿來(lái)直接用還是有點(diǎn)難度的。5. 破解、抄襲、打磨別人家的CPU的,有一些研究所在做。

哪個(gè)是國(guó)產(chǎn)CPU的最好選擇?

龍芯這種其實(shí)意義是最大的,基本上把CPU設(shè)計(jì)中所有的水都試過(guò),雖然也出過(guò)能跑Linux的桌面版本,但整體技術(shù)來(lái)說(shuō)有點(diǎn)落后,并且市場(chǎng)前景也不樂(lè)觀,MIPS自己都快死了。

龍芯肯定會(huì)活著,至少作為國(guó)家戰(zhàn)略的技術(shù)儲(chǔ)備,也會(huì)有人讓它活著,但活的好不好就難說(shuō)了。玩硬件太燒錢(qián)了,看Intel掙的多,燒的錢(qián)更多。

SPARC和alpha其實(shí)在實(shí)際中差不多,一種是開(kāi)源的,另一種是整體買(mǎi)過(guò)來(lái)的。問(wèn)題在于,不管是開(kāi)源還是買(mǎi)的,基本上搞不到太好的東西,雖然申威拿到的超算的第一,但申威自身的問(wèn)題很多,比如內(nèi)存設(shè)計(jì)就很弱,適合做并行計(jì)算,但不適合民用。當(dāng)年太湖之光拿下超算第一的時(shí)候,很多人覺(jué)得國(guó)產(chǎn)CPU成氣候了,其實(shí)不是那么一回事,民用領(lǐng)域?qū)魏诵阅芤蠛芨叩?,申威的單核可能還不如龍芯(沒(méi)研究過(guò)具體數(shù)據(jù),可能有偏差),申威的優(yōu)勢(shì)在于浮點(diǎn)性能強(qiáng)悍,但普通用戶(hù)要那么強(qiáng)的浮點(diǎn)性能干嘛?

SPARC多用在航天領(lǐng)域,歐洲人一直在用,我們?cè)诤竺娓鴮W(xué)(之前寫(xiě)的有誤,老美用的是PPC,歐洲人用SPARC),我們自己造的SPARC整體上還是有一定的差距,如果只是使用的話,已經(jīng)足夠了。

再次強(qiáng)調(diào),這兩類(lèi)不太適合民用。

第四類(lèi)就是拿授權(quán),自己設(shè)計(jì)Soc之類(lèi)的,這類(lèi)包含很多,廣義一點(diǎn)來(lái)說(shuō),兆芯(x86)、飛騰(ARM)、海思(ARM)、展訊(ARM)等等,好像PPC指令集在國(guó)內(nèi)也有拿到授權(quán)的。龍芯拿到MIPS授權(quán)以后,其實(shí)也可以歸到這類(lèi),但畢竟龍芯早期確實(shí)是全自主設(shè)計(jì),只不過(guò)是“兼容”MIPS指令,而且龍芯發(fā)布的年代國(guó)內(nèi)缺人缺錢(qián),條件要困難的多。

狹義的看,像兆芯這種其實(shí)不算,因?yàn)闆](méi)有什么自主性可言,其實(shí)就是VIA,但要是哪天VIA賣(mài)給國(guó)內(nèi)也許不是什么壞事,起碼可以合法生產(chǎn)x86的CPU了(評(píng)論里說(shuō)最新的兆芯已經(jīng)重新設(shè)計(jì)IP了,如果這樣就跟海思之類(lèi)的差不多)。

拿到的授權(quán)不同,自主的程度也不一樣,有些可以做深度定制,有些就只能簡(jiǎn)單改改,因?yàn)檫@類(lèi)廠商實(shí)在是太多了,我了解的不全,不好一一評(píng)價(jià)。但我個(gè)人認(rèn)為,從商業(yè)化的角度上看,這條路是最好走的。兼容性上沒(méi)有門(mén)檻,前期不需要燒特別多的錢(qián)(但也不少),對(duì)于商業(yè)化來(lái)說(shuō)相對(duì)比較容易。

最后一類(lèi)是拿別人的片子搞破解抄襲之類(lèi)的,基本沒(méi)有什么市場(chǎng)可言,要么是打著科研的旗號(hào),要么打著國(guó)防的旗號(hào),要么就是純粹騙錢(qián),當(dāng)然可能兩三種情況并存的也有。還有,特別注意區(qū)別一下龍芯是自己做出來(lái)的,漢芯是靠打磨騙錢(qián)的,兩個(gè)不是一回事。

以上都是CPU設(shè)計(jì)方面的。

關(guān)于制造方面

生產(chǎn)方面,國(guó)內(nèi)芯片工藝相對(duì)落后,光刻機(jī)被卡著脖子,高端的芯片生產(chǎn)不了。這里的芯片類(lèi)型包括但不限于CPU、內(nèi)存、Flash存儲(chǔ)等,低端的可以做一些,高端的基本沒(méi)戲。設(shè)計(jì)CPU已經(jīng)很燒錢(qián)了,造CPU就更燒錢(qián),這方面除了收購(gòu)別人已經(jīng)沒(méi)有捷徑可言,可是稍微好點(diǎn)的又限制中國(guó)收購(gòu)(鎂光),龍芯過(guò)去都是委托別人制造的。

光刻機(jī)雖然是別人不賣(mài)(編者按:據(jù)ASML相關(guān)人透露,現(xiàn)在是已經(jīng)取消這個(gè)限制了),但主要原因還是工業(yè)積累的時(shí)間不夠長(zhǎng)。從科技樹(shù)的角度上看,光刻機(jī)依賴(lài)于高精度機(jī)床、高精度光學(xué)設(shè)備(鏡片),這些東西國(guó)產(chǎn)的都不行,說(shuō)到尼康,都知道是做單反的,其實(shí)尼康還做光刻機(jī),而國(guó)內(nèi)就沒(méi)有這樣的企業(yè),所以國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的路還很漫長(zhǎng)。

以上是關(guān)于CPU的。

國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的“爛賬”

說(shuō)的到國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng),這個(gè)話題就太大了,因?yàn)閺V義上說(shuō)國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)太多了。大致分這么幾類(lèi):

1. 全自主設(shè)計(jì)的;

2. 拿開(kāi)源的改的;

3. 合法的拿閉源的改的;

4. 不合法的。

以上所有大類(lèi)又可以細(xì)分為民用市場(chǎng)和專(zhuān)用領(lǐng)域兩大塊,其中2、3條又分為改logo改皮膚的,以及深度定制的。

軟件不像硬件那么好界定,畢竟指令集什么的,是一下就能看出來(lái)的,軟件想要搞清楚究竟是借鑒還是抄襲還是原創(chuàng),有一定難度。

下面挨個(gè)細(xì)說(shuō)一下:

全自主設(shè)計(jì)的,這個(gè)怎么說(shuō)呢,要說(shuō)多,也非常多,一個(gè)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的本科生或者研究生,水平高的就能自己搞一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)核,16位的、32位的、64位的,基于SMP/SMT的,甚至帶虛擬化的,我自己都寫(xiě)過(guò)類(lèi)似的東西。難度一點(diǎn)也不高,但操作系統(tǒng)重要的是生態(tài),這方面全自主設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)基本上是零。

全自主設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)系統(tǒng),一般都在專(zhuān)用領(lǐng)域,總之民用的不多見(jiàn),比如嵌入式的DJYOS(我不是太了解,只是聽(tīng)說(shuō))等等。

拿開(kāi)源的改的,是國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)里最常見(jiàn)的方式,因?yàn)檫@樣可以避免生態(tài)系統(tǒng)的困局,但也很容易招罵,比如過(guò)去的麒麟、紅旗之類(lèi)的。基本上都是改Linux,或者BSD系列。這里也有一些深度定制的,比如deepin之類(lèi)的。

安卓家族從廣義上說(shuō)也是這類(lèi),幾家手機(jī)廠商都在搞,另外像阿里云之類(lèi)的也屬于類(lèi)Linux系統(tǒng)。

普通用戶(hù)接觸的“國(guó)產(chǎn)”操作系統(tǒng),大部分屬于拿開(kāi)源的改的這一類(lèi)。同時(shí),在超算、嵌入式領(lǐng)域,這種思路也行得通。

合法拿閉源的改的,這類(lèi)里也有不少,只不過(guò)很多人不了解。跟硬件一樣,軟件一樣可以拿到完整的授權(quán)(源碼級(jí)),然后就可以自己DIY了,只不過(guò)要掏很多錢(qián),代表類(lèi)型是VxWorks這類(lèi),在嵌入式里很常見(jiàn)。我在上家公司做交換機(jī)的時(shí)候,OS的核心也是買(mǎi)的。

還有一類(lèi)是不合法的,但這種卻沒(méi)人管,因?yàn)楣懿涣?,主要集中在?guó)防,航天軍工這類(lèi)行業(yè)里。前面我已經(jīng)說(shuō)了,國(guó)內(nèi)喜歡抄老美的方案,不管硬件還是軟件,硬件的CPU抄完,操作系統(tǒng)也跟著抄,但因?yàn)椴桓颐髅嫔现苯映?,只好打著兼容XXX系統(tǒng)這種旗號(hào)了,究竟這類(lèi)系統(tǒng)是全自主的還是全抄襲的還是混合的,我也搞不清楚,民用領(lǐng)域很難接觸到,不做評(píng)價(jià)。

就出路而言,2、3、4其實(shí)差不多,論自主可控程度,基本上都是一致的(都有源碼)。別覺(jué)得抄的東西不一定就好,其實(shí)抄別人的,本身也不那么容易,抄好了反過(guò)來(lái)把對(duì)方吞并,也不是不可能。

有些領(lǐng)域因?yàn)橐o跟著老美的步伐,不得不采用抄襲的方式,這其實(shí)是一種省錢(qián)辦事的好方法,自己去試水需要付出的時(shí)間和金錢(qián)的代價(jià)都太大,本來(lái)我們就落后,再挨個(gè)試水,差距只會(huì)越來(lái)越大。

有人會(huì)說(shuō)源碼不是中國(guó)人寫(xiě)的,不安全。我想說(shuō)的是:源碼都給你了你還覺(jué)得不安全,那什么是安全?中國(guó)人自己寫(xiě)的就安全無(wú)bug?簡(jiǎn)直是笑話。是從頭寫(xiě)一個(gè)操作系統(tǒng)更容易更穩(wěn)定,還是拿現(xiàn)有的源碼研究更容易更穩(wěn)定?

至于民用系統(tǒng),走Linux的路子其實(shí)也沒(méi)什么問(wèn)題,將來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)有錢(qián)了,保留Linux上層API,把內(nèi)核換了就完事了,況且Linux社區(qū)里華人的貢獻(xiàn)也不少呢。Linux是屬于全世界的。

同時(shí),也別把國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)想的多么重要,從科技樹(shù)的角度上看,國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)依賴(lài)國(guó)產(chǎn)硬件,國(guó)產(chǎn)硬件依賴(lài)國(guó)產(chǎn)工業(yè)設(shè)備(機(jī)床、光刻),先把依賴(lài)性搞清楚了再看看哪個(gè)才是最重要的。真有一天美國(guó)對(duì)中國(guó)搞技術(shù)封鎖了,最大的問(wèn)題是芯片,而不是什么操作系統(tǒng)之類(lèi)的東西。

而且建立一個(gè)完善的生態(tài)系統(tǒng)需要很多很多錢(qián),可能是幾倍十幾倍三峽工程、京滬高鐵的錢(qián),國(guó)內(nèi)缺錢(qián)的地方很多,搞IT的千萬(wàn)別覺(jué)得自己是個(gè)程序員,國(guó)內(nèi)的所有資源都應(yīng)該投放到軟件行業(yè)。代碼不能當(dāng)飯吃,代碼不能當(dāng)水喝,代碼也不能給誰(shuí)生孩子。


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