2017年5月13日 星期六

國產自主CPU/操作系統真正實力是這樣!

Posted on 上午11:40 by hychan



中國擁有世界超算第一的神威太湖之光,令人振奮的是其搭載的為國產CPU。但大眾能夠接觸到搭載國產CPU和操作系統的電腦卻少之又少。前不久兆芯對外宣稱自主研發的CPU在性能方面已經可以與國際廠商競爭。彷彿昨天還性能羸弱的國產CPU一躍便達到了國際水平,再加上宣稱國產安全操作系統的中標麒麟,國產CPU和操作系統真的要崛起了嗎?
筆者認為,國產CPU和操作系統崛起的標誌應該是在民用級普及。從這一觀點來看,國產CPU和操作系統距離崛起還有相當長的路要走。不過欣慰的是,兩者在通往民用的道路上已經越走越快,而且最重要的是做到了自主可控,其中的代表就是龍芯+Linux。
CPU為什麼不是前面提到性能比肩Intel/AMD的兆芯呢?要想弄明白這個問題,我們需要對國產CPU進行梳理。
國產CPU的設計和製造
目前國產CPU大致可以分為四大類:自主、開源方案、購買方案和授權。
第一類自主設計,其中的代表就是龍芯。龍芯的微架構是中科院自主研發的,可能由於其兼容MIPS指令集而被解讀為並不是完全自主設計。2011年的時候,龍芯就已購買了MIPS64位架構授權。
但如今MIPS逐漸沒落,所以龍芯的市場前景並不可觀。一些朋友可能有機會拿到搭載龍芯CPU的筆記本,其性能表現是比較糟糕的。
即使如此,龍芯的現實意義卻是最大的。作為一個國家的戰略技術儲備,龍芯會一直活下去。中國科學院龍芯CPU首席科學家胡偉武在接受採訪時表示,龍芯CPU完全可以做到世界第一,但問題就在於沒人用、沒人買。軟件生態上的匱乏是制約龍芯發展的一大原因。
國產CPU設計和製造現狀
第二類開源方案,其中的代表就是SPARC架構的CPU。這一類CPU基本不會用在民用領域,大多用在航空領域,比如大家熟悉的神舟飛船,歐洲一些國家的航天器也採用此類CPU。
第三類購買方案,其中的代表就是alpha架構的CPU。神威太湖之光就是用的這種,同樣不適合民用。雖然在超算領域神威太湖之光是最強的,但自身還是存在一些設計缺陷,比如內存設計很弱,浮點性能強,適合做並行計算,有點像顯卡。單核性能比較弱,可能還不如龍芯。
第四類授權,這是目前最為廣泛的,比如前面提到的兆芯是x86的授權,大家熟知的華為的麒麟處理器是ARM的授權。除了這兩個外,還有飛騰(ARM)、展訊(ARM)等等。這一類在商業化道路上是走的比較輕鬆的,因為不用擔心兼容性問題,花費的錢也比其他類要少一些。
但這一類是受人制約的,雖然是自行設計Soc,但相比龍芯的自主設計要有些區別。從長遠來看,這些授權依舊是別人的東西,信息安全受制於人,產業發展受制於人。在商業上使用可以,但冠以國產之名確實有些牽強。
除了CPU設計外,CPU製造也是一大坎。目前國內芯片工藝比較落後,比如光刻機(簡單理解為決定芯片多少納米)就無法達到世界水平,這也使得國內無法生產高端芯片,以前的龍芯都是委託別人製作的。收購是最佳捷徑,但其中涉及到政治、經濟等多方面問題,一些國家限制中國收購類似鎂光這樣的企業。
總體而言,國產CPU確實取得了長足發展,但在核心競爭力方面依然比較弱,尤其是民用領域幾乎全部依賴國外技術授權。在製造工藝上也受制於技術水平,無法大規模製造高端芯片。
國產操作系統將何去何從
說實話,真正意義上的國產操作系統的發展還不如國產CPU。目前國產操作系統基本可以分為三大類:完全自主、開源系統和修改閉源系統。
第一類完全自主的操作系統有很多,但如果從應用生態方面來看的話,完全自主操作系統的數量是0。這是因為編寫一個操作系統的難度並不是很高,只要學過計算機專業、水平高一些就能編寫一個簡單的操作系統,但這樣的操作系統是沒有意義的。
最主要的原因就是它並沒有完整的軟件生態系統。為什麼大家都習慣用Windows,是因為我們經常用到的軟件和服務都在Windows上,比如購物經常用的網銀,在其他系統上是無法使用的。系統的發展是個漫長的過程,不僅僅是系統自身完善,更是系統生態的完善。
第二類開源系統就太多了,PC上有大家熟悉的Linux,比如麒麟、紅旗、烏班圖和deepin等桌面操作系統;手機上有多數人都在用的Android,比如國內三大手機系統MIUI、Flyme OS、Smartisan OS等。這些操作系統的本質都是Linux或類Linux,只不過換了換皮膚,深度定製些功能等。所以它們能夠運行相同的程序。
第三類修改閉源系統,這一類比較少見,就是花錢買完整的授權,然後在源碼上進行修改。代表類型是VxWorks,在嵌入式中比較常見,比如交換機這種產品的系統,在民用級的產品中幾乎見不到。
從以上三種類型中可以看到,Linux作為開源系統是比較好的選擇。可能有人會擔心開源系統不安全,其實這個擔心是有些多餘。系統都已經開源了,即使不安全也能直接看到。也正是這個原因,Linux系統從來不需要殺毒軟件,可以說Linux沒有國別之分,它是世界的。
由於我國在國產CPU和操作系統這兩方面起步比較晚,所以在發展程度上還無法達到世界級水平。而且建立一個完整的生態系統(硬件+軟件)並不是一朝一夕的事。所以從目前形勢來看,民用級中龍芯+Linux是比較好的選擇。當然也要分清國產CPU和操作系統這兩者的主次關係,技術壁壘在芯片上,所以國產CPU的重要性要大於國產操作系統。

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