自主CPU與國外的差距(轉(zhuǎn))
日期:2021-12-16 / 人氣: / 來源:
[概要說明]我們自主CPU和國外先進(jìn)水平主要差距在什么地方?
我們自主CPU和國外先進(jìn)水平主要差距在什么地方?
當(dāng)時我們重點(diǎn)做的是高性能的浮點(diǎn)峰值性能,計算機(jī)里用的是通用處理性能。比如當(dāng)時Intel芯片是四核的時候我們做了八核,Intel當(dāng)時的運(yùn)算通路是128位,可以做兩個64位的運(yùn)算,當(dāng)時我們就做256位,可以做四個64位的運(yùn)算,通路比他們寬一倍,核數(shù)比他們多一倍,Intel主頻是3個多G,我們是1G,確實看起來峰值性能不錯。但我們計算機(jī)用的是通用處理性能,那些上浮點(diǎn)運(yùn)算的是專用處理性能。神威太湖之光做到世界第一,我們中國人都以此為自豪,但它不跑瀏覽器也不跑Office,通用處理性能需要平衡,計算、緩存的平衡。
當(dāng)時我們重點(diǎn)做的是高性能的浮點(diǎn)峰值性能,計算機(jī)里用的是通用處理性能。比如當(dāng)時Intel芯片是四核的時候我們做了八核,Intel當(dāng)時的運(yùn)算通路是128位,可以做兩個64位的運(yùn)算,當(dāng)時我們就做256位,可以做四個64位的運(yùn)算,通路比他們寬一倍,核數(shù)比他們多一倍,Intel主頻是3個多G,我們是1G,確實看起來峰值性能不錯。但我們計算機(jī)用的是通用處理性能,那些上浮點(diǎn)運(yùn)算的是專用處理性能。神威太湖之光做到世界第一,我們中國人都以此為自豪,但它不跑瀏覽器也不跑Office,通用處理性能需要平衡,計算、緩存的平衡。
我們知道2005年前后全球的市場從單核向多核發(fā)展,英特爾做四核我們做八核,其實核多是好辦法,就是人多力量大。
我們的設(shè)計能力不行還是工藝不行?一說起CPU就經(jīng)常說我們工藝不行,好像所有東西都怪到工藝上,比如Intel用130納米工藝,現(xiàn)在都是10納米、7納米,奔騰IV主頻做到3.8G。我們2010年四核的龍芯主頻是1G,如果把當(dāng)時Intel市場主流產(chǎn)品降到1G,我們的性能仍然只有他們的1/5。什么叫做1/5?跑相同的程序我的時間是他們的五倍。
所以從三個方面讓我們看到,要提高通用處理性能、要提高單核性能,要通過設(shè)計能力的提高,而不是依靠工藝提高性能。我們決定練好內(nèi)功,通過設(shè)計優(yōu)化提高單核通用處理性能,不是把核弄得很多。經(jīng)過這么多年的努力,我們終于完成了性能上的技術(shù)補(bǔ)課。屏幕上是Intel的CPU性能提高圖,綠色的部分是從1985年到2003年每年性能提高52%,確實一年就翻一番。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%,確實Intel已經(jīng)逼近天花板。經(jīng)過多年的補(bǔ)課,我們到了灰色的部分,現(xiàn)在市場上Intel灰色的階段的CPU其實還在用,我們只要再有一兩年就可以達(dá)到紅色的區(qū)間。
剛才講的是CPU的性能,還有對CPU最重要的軟件生態(tài)。說實話,CPU指令系統(tǒng)是繞不過去的話題。我們做CPU到底應(yīng)該是兼容國外的指令系統(tǒng)還是我們自己做自主指令系統(tǒng)?各有各的道理,要是自己做的話沒有可跑的軟件,要是兼容的話又受制于人,總是很難的。龍芯CPU基于自主指令系統(tǒng)做自己生產(chǎn),有沒有辦法一個自主指令系統(tǒng)既自主又兼容?我們2020年推出自主指令系統(tǒng),我們領(lǐng)(悟)出了一個道理,指令系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)里最基礎(chǔ)的語言,就是軟硬件界面和語言,就像英語和漢語這些自然語言一樣。我們知道可以基于英文寫文章掙錢,甚至拿諾貝爾獎都是可以的,我們可以用英文寫小說發(fā)行賺錢,但中國人不可能基于英文構(gòu)建出我們的民族文化,中華民族的文化唐詩、宋詞、元曲、先秦散文肯定得構(gòu)建在漢語上,所以如果信息產(chǎn)業(yè)只滿足于做產(chǎn)品,那就可以和ARM、X86兼容,但如果中國人立足要做自己的生態(tài)體系,再難也得做自己的指令系統(tǒng)。
剛才說過,指令系統(tǒng)要自己做就有一個兼容問題,經(jīng)過多年的積累,我們想到了一個方法,就是充分考慮兼容需求的自主指令系統(tǒng)。我們從基礎(chǔ)指令系統(tǒng)加上一些擴(kuò)展,大概將近2000條指令,現(xiàn)在芯片也出來了。
還有微軟操作系統(tǒng)的問題,其實操作系統(tǒng)有兩種模式:一種是微軟模式,一種是Android模式。Android模式就是由一個企業(yè)提供基礎(chǔ)操作系統(tǒng),Google提供Android是免費(fèi)的、開源的,把它做成產(chǎn)品操作系統(tǒng)。龍芯也提出了基礎(chǔ)操作系統(tǒng),包括操作系統(tǒng)企業(yè)、整機(jī)企業(yè)可以基于龍芯這樣的基礎(chǔ)操作系統(tǒng)做自己的產(chǎn)品,這個也走通了,涉及到瀏覽器、Java虛擬機(jī)等等核心模塊都要掌握。
我們建黨百年的時候龍芯也進(jìn)入了新階段,從Inside到了Outside,經(jīng)過20年的發(fā)展,到了2021年自主CPU基本完成技術(shù)補(bǔ)課。百萬片規(guī)模的應(yīng)用驗證了自主CPU的成熟度,CPU處理性能達(dá)到市場主流產(chǎn)品水平,操作系統(tǒng)成熟度接近Windows XP的程度。現(xiàn)在差的是產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài),所以“十四五”期間我們要努力完成三個轉(zhuǎn)變:從技術(shù)補(bǔ)課到生態(tài)建設(shè)者轉(zhuǎn)變,從政策性市場向開放市場轉(zhuǎn)變,從跟隨性發(fā)展的必然王國到自主發(fā)展的自由王國轉(zhuǎn)變。
這個事情不僅要擼起袖子加油干,還要耐著性子堅持干。我認(rèn)為自主CPU發(fā)展需要三十年,現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)展了二十年,正在呈現(xiàn)出加速發(fā)展的態(tài)勢。
有沒有辦法避免上述耗時的多輪試錯?不用爬樓梯,一步就上?
發(fā)展核心技術(shù)只有一步一個腳印地追趕,不能幻想彎道超車,在不斷試錯中改進(jìn)是復(fù)雜系統(tǒng)創(chuàng)新的必要過程,好的體制機(jī)制和更多的經(jīng)費(fèi)可以加速試錯迭代,但不能取代試錯迭代。浮躁會讓我們的產(chǎn)業(yè)發(fā)展走入誤區(qū),反而發(fā)展得更慢。兩彈一星的先輩們和改革開放頭三十年發(fā)展的主力軍幾億農(nóng)民工,靠的都是5+2、白加黑的追趕,我們今天也沒有取巧的理由,因為有些表面上的直道我們以為是抄了近道,其實是更彎的彎道。
我們走市場帶技術(shù)的道路,通過自主研發(fā)掌握CPU的核心技術(shù),建立自主可控的信息技術(shù)體系,我們失去的只有鎖鏈,得到的將是整個世界。如果我們還是走市場換技術(shù)的道路,通過引進(jìn)國外的技術(shù)發(fā)展所謂的自主CPU產(chǎn)品,只是將一副鎖鏈,換成另外一副鎖鏈。
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