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(转)龙芯到底还行不行?产品路线图揭示未来格局

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发表于 2015-8-25 13:25:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 sdzgll2g 于 2015-8-25 13:29 编辑

2015年08月24日 睿商在线
摘要:从成果发布到产品发布,从单打独斗到生态系统建立,龙芯逐渐从科研弯路走到市场直路,未来或将改变CPU市场格局。

说起龙芯,相信国内IT业内人士并不陌生。但几年前,龙芯初次进入开放市场的时候,在小规模应用阶段暴露的与主流CPU的数量级性能差距,让龙芯饱受各方质疑。

如今,龙芯发布新一代处理器,并没有急于在处理器核心数量、主频等方面与当今主流的开放市场处理器看齐,而是主动减少CPU核心数量和处理器主频,这到底是为什么?龙芯到底还行不行?国家信息化产业自主可控、安全可靠的关键环节是否真的掉了链子,成为各方关注的焦点。


降核降频回归架构本源

“确实,我们走过了太多的弯路。”龙芯中科技术有限公司总裁兼龙芯总设计师胡伟武8月18日在龙芯新一代处理器架构产品发布会上坦承,“当时龙芯16核的芯片都快做完了,临时终止,回过头来重新做双核、四核,解决性能问题和产业链生态问题。”

         

龙芯中科技术有限公司总裁兼龙芯总设计师胡伟武

什么是CPU的性能?胡伟武认为,CPU的性能并不是简单由主频、多核以及工艺决定的。

“我们之前太过关注这些参数了,比如CPU的主频和核数要跟Intel、IBM、AMD看齐,结果主频跟核数也没追上,还不知道自己的问题出在哪里?”胡伟武解释说,“市场化让我们学会了跟Intel、IBM相同频率的处理器进行对比分析。我们发现,CPU性能的关键是如何把CPU本身的能力发挥出来,首先要解决的其实是CPU的效率转换问题。”

在胡伟武看来,微架构是决定CPU性能、功耗、成本、安全等最重要的因素。

据介绍,龙芯的指令系统基于MIPS授权自主扩展,在MIPS64架构500多条指令的基础上,龙芯在基础指令、虚拟机指令、面向X86和ARM的二进制翻译指令、向量指令四个方面增加了近1400条新指令。

胡伟武解释说,“龙芯上一代的464系列微架构是4发射64位,相当于AMD K8,  Intel P4,IBM Power4的级别,这次发布的是增强版464E微架构,与IBM Power7、Intel的IvyBridge微处理器架构进行对比,在同主频上进行测试,无论是在访存带宽、响应时间、吞吐量等指标上都相差无几——龙芯已经取得了微架构上的突破。”

据了解,龙芯的新一代高性能处理器3A2000,片内集成了4个GS464E处理器核,其通用计算能力是3A1000的2~3倍,访存带宽是3A1000的10~20倍,依旧采用低功耗工艺,兼容3A1000针脚,主频依然是800MHz@125度,900MHz、1GHz@常温。


生态开放打造自主可控产品

不过,单单在微架构上进行优化,还只是CPU效率提升的第一步。

“CPU软件生态的建设起点是API。”在胡伟武看来,安卓的成功就在于API(应用程序编程接口)好,因为最终用户关心的是应用,而应用的关键在于API的生态开放及合作。

“比如与应用紧密相关的软件,包括B/S应用的JavaScript、C/S应用的QT、服务器和Android应用的Java、GCC,以前国内没有人做过,龙芯对此加了8000行代码后,性能就提高了一倍。”胡伟武举例,某通信系统采用x86的i7平台每秒40祯,采用龙芯起初每秒不到1祯,而优化后性能可以跑到每秒80帧;某GIS指挥系统原先采用x86 i7平台达到每秒20帧,采用龙芯平台优化前每秒不到3帧,优化后达到每秒30帧,都超出了预期。

“这三年来的软硬件磨合,我们一是没想到,自主软硬件的磨合适配的沟通会这么困难,二是没有想到自主软硬件一旦真正磨合适配,效果可以这么好,比如某些部件虽然不如国外主流产品性能,但可以达到整体性能更高的表现。”龙芯中科董事长、中国工程院李国杰院士认为,“通过这些年的实践,我们得出一个结论,只有坚持应用牵引、系统优化、软硬结合、规范实用的技术路线,才能建立自主的软硬件体系。”

据了解,龙芯中科如今在工程师的配比上,已经全面加强了软件工程师的比重。“我们现在软件人员比硬件人员多,进行全系统多层的优化,包括软件结构、编译系统、内核的优化等。”胡伟武介绍说,“龙芯中科还联合江苏龙芯梦兰公司推出了龙芯社区版操作系统,提供核心模块支持软硬件适配调优,可以有效支持像中标、普华、深之度、中兴等企业基于龙芯CPU研制自主操作系统的软硬件产品,提升整机的性能和稳定性。”

事实上,龙芯中科在发布新一代多核CPU“龙芯3A2000/3B2000”的同时,还正式推出了龙芯自主指令系统“LoongISA”,龙芯新一代高性能处理器微结构“GS464E”,以及龙芯基础软硬件标准及社区版操作系统“LOONGNIX”。
         
     

“之前龙芯产业发展比较发散,今天请合作伙伴过来,也是希望联合合作伙伴制定龙芯基础软件规范和标准。”胡伟武解释说,“包括固件和内核的接口,vxWorks BSP、代码树的组织、地址空间的分配规范。”

据悉,龙芯中科近年来借助其在嵌入式工控领域CPU市场的长足进步,已经建立起一定规模的软硬件生态——基于龙芯CPU进行下游解决方案开发的合作伙伴已经有数百家,合作企业中基于龙芯CPU的研发人员已经达到上万人规模。


产品路线图显示揭示龙芯未来

在笔者看来,龙芯作为坚持自主设计、拥有自主知识产权的国产CPU,如今已经走上了产业化、市场化发展的“正轨”。在CPU性能和生态系统方面第一次有了与英特尔、IBM、AMD这些国际主流开放市场CPU提供商对话的资本。

据介绍,龙芯目前已经形成高中低三大系列的产品布局,其中龙芯3号大CPU系列的定位为英特尔的酷睿和至强系列,面向高性能开放市场的桌面和服务器用处理器;龙芯2号中CPU是面向开放市场的智能终端和工控领域的SoC单片CPU,定位为英特尔阿童木系列;而龙芯1号小CPU系列主要是结合应用需求定制,比如卫星专用抗辐射芯片、水表专用芯片、石油钻头专用耐高温芯片。

“以前的龙芯处理器确实是奔3、奔4的水平,今天发布的3A2000/3B2000就跟市场主流可比了,其中3B2000支持多路直连服务器。”胡伟武表示,“我们已经有上百个样片提供给客户,即将提供上千个样片,我们还需要一年的时间保证产品品质的稳定性,明年上半年开始量产产品。当然今天大家已经可以预先把产品研制出来,比如曙光已经发布了基于新一代龙芯CPU的服务器产品,东软也已经发布了基于新一代龙芯CPU的防火墙产品,全球最大的嵌入式方案提供商研华也推出了3A2000电脑。”

据研华中国有限公司总经理何建伟介绍,研华希望未来基于龙芯芯片在国内嵌入式产业中实现更多的产品和产业落地,包括电力调度自动化、机电保护、航班控制系统、旅游分销系统、航信系统、列车控制系统、调度指挥系统、金融数据密码机、安全认证网关等多个行业和领域实现国产自主可控。

很明显,龙芯可以说已经在嵌入式CPU领域站住了脚跟,而在更开放的服务器、桌面计算机、高性能防火墙、千兆网络交换机及工控等众多领域,中科曙光、航天科工、同方计算机、浪潮超越、东软集团、锐捷网络、研华中国等一线品牌厂商也推出了新一代龙芯处理器的产品解决方案。

        

当然在服务器和桌面计算机领域,龙芯处理器的主频还偏低,但胡伟武表示,龙芯正在学习英特尔的Tick-Tock开发模式。

“我觉得Tick-Tock是非常好的一个策略,两个团队并行交叉,可以加速产品复制,所以我们也采用这一模式。”胡伟武透露,“今天我们是Tock,是微结构的提高,相同主频情况下已经跟主流性能差不多;下面我们就要走Tick,用境外更先进的工艺,水平提高一倍,主频也会大幅度提升。我们坚持真正以客户为中心,以市场为导向的发展思路,借助‘自主可控、安全可靠’的发展机遇,就有望从国内行业型CPU供应商,在2020年代成为支撑产业型的开放市场CPU提供商。”

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