自主CPU与国外的差距(转)
日期:2021-12-16 / 人气: / 来源:
[概要说明]我们自主CPU和国外先进水平主要差距在什么地方?
我们自主CPU和国外先进水平主要差距在什么地方?
当时我们重点做的是高性能的浮点峰值性能,计算机里用的是通用处理性能。比如当时Intel芯片是四核的时候我们做了八核,Intel当时的运算通路是128位,可以做两个64位的运算,当时我们就做256位,可以做四个64位的运算,通路比他们宽一倍,核数比他们多一倍,Intel主频是3个多G,我们是1G,确实看起来峰值性能不错。但我们计算机用的是通用处理性能,那些上浮点运算的是专用处理性能。神威太湖之光做到世界第一,我们中国人都以此为自豪,但它不跑浏览器也不跑Office,通用处理性能需要平衡,计算、缓存的平衡。
当时我们重点做的是高性能的浮点峰值性能,计算机里用的是通用处理性能。比如当时Intel芯片是四核的时候我们做了八核,Intel当时的运算通路是128位,可以做两个64位的运算,当时我们就做256位,可以做四个64位的运算,通路比他们宽一倍,核数比他们多一倍,Intel主频是3个多G,我们是1G,确实看起来峰值性能不错。但我们计算机用的是通用处理性能,那些上浮点运算的是专用处理性能。神威太湖之光做到世界第一,我们中国人都以此为自豪,但它不跑浏览器也不跑Office,通用处理性能需要平衡,计算、缓存的平衡。
我们知道2005年前后全球的市场从单核向多核发展,英特尔做四核我们做八核,其实核多是好办法,就是人多力量大。
我们的设计能力不行还是工艺不行?一说起CPU就经常说我们工艺不行,好像所有东西都怪到工艺上,比如Intel用130纳米工艺,现在都是10纳米、7纳米,奔腾IV主频做到3.8G。我们2010年四核的龙芯主频是1G,如果把当时Intel市场主流产品降到1G,我们的性能仍然只有他们的1/5。什么叫做1/5?跑相同的程序我的时间是他们的五倍。
所以从三个方面让我们看到,要提高通用处理性能、要提高单核性能,要通过设计能力的提高,而不是依靠工艺提高性能。我们决定练好内功,通过设计优化提高单核通用处理性能,不是把核弄得很多。经过这么多年的努力,我们终于完成了性能上的技术补课。屏幕上是Intel的CPU性能提高图,绿色的部分是从1985年到2003年每年性能提高52%,确实一年就翻一番。2003年到2010年每年性能提升23%,2010年到2015年每年性能提升12%,2015年之后每年性能提高3%,确实Intel已经逼近天花板。经过多年的补课,我们到了灰色的部分,现在市场上Intel灰色的阶段的CPU其实还在用,我们只要再有一两年就可以达到红色的区间。
刚才讲的是CPU的性能,还有对CPU最重要的软件生态。说实话,CPU指令系统是绕不过去的话题。我们做CPU到底应该是兼容国外的指令系统还是我们自己做自主指令系统?各有各的道理,要是自己做的话没有可跑的软件,要是兼容的话又受制于人,总是很难的。龙芯CPU基于自主指令系统做自己生产,有没有办法一个自主指令系统既自主又兼容?我们2020年推出自主指令系统,我们领(悟)出了一个道理,指令系统是计算机系统里最基础的语言,就是软硬件界面和语言,就像英语和汉语这些自然语言一样。我们知道可以基于英文写文章挣钱,甚至拿诺贝尔奖都是可以的,我们可以用英文写小说发行赚钱,但中国人不可能基于英文构建出我们的民族文化,中华民族的文化唐诗、宋词、元曲、先秦散文肯定得构建在汉语上,所以如果信息产业只满足于做产品,那就可以和ARM、X86兼容,但如果中国人立足要做自己的生态体系,再难也得做自己的指令系统。
刚才说过,指令系统要自己做就有一个兼容问题,经过多年的积累,我们想到了一个方法,就是充分考虑兼容需求的自主指令系统。我们从基础指令系统加上一些扩展,大概将近2000条指令,现在芯片也出来了。
还有微软操作系统的问题,其实操作系统有两种模式:一种是微软模式,一种是Android模式。Android模式就是由一个企业提供基础操作系统,Google提供Android是免费的、开源的,把它做成产品操作系统。龙芯也提出了基础操作系统,包括操作系统企业、整机企业可以基于龙芯这样的基础操作系统做自己的产品,这个也走通了,涉及到浏览器、Java虚拟机等等核心模块都要掌握。
我们建党百年的时候龙芯也进入了新阶段,从Inside到了Outside,经过20年的发展,到了2021年自主CPU基本完成技术补课。百万片规模的应用验证了自主CPU的成熟度,CPU处理性能达到市场主流产品水平,操作系统成熟度接近Windows XP的程度。现在差的是产业链和生态,所以“十四五”期间我们要努力完成三个转变:从技术补课到生态建设者转变,从政策性市场向开放市场转变,从跟随性发展的必然王国到自主发展的自由王国转变。
这个事情不仅要撸起袖子加油干,还要耐着性子坚持干。我认为自主CPU发展需要三十年,现在我们已经发展了二十年,正在呈现出加速发展的态势。
有没有办法避免上述耗时的多轮试错?不用爬楼梯,一步就上?
发展核心技术只有一步一个脚印地追赶,不能幻想弯道超车,在不断试错中改进是复杂系统创新的必要过程,好的体制机制和更多的经费可以加速试错迭代,但不能取代试错迭代。浮躁会让我们的产业发展走入误区,反而发展得更慢。两弹一星的先辈们和改革开放头三十年发展的主力军几亿农民工,靠的都是5+2、白加黑的追赶,我们今天也没有取巧的理由,因为有些表面上的直道我们以为是抄了近道,其实是更弯的弯道。
我们走市场带技术的道路,通过自主研发掌握CPU的核心技术,建立自主可控的信息技术体系,我们失去的只有锁链,得到的将是整个世界。如果我们还是走市场换技术的道路,通过引进国外的技术发展所谓的自主CPU产品,只是将一副锁链,换成另外一副锁链。
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