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龙芯中科:用“硬道理”和“软实力”加速构建生态体系

2022-06-06 18:00:34作者:毛烁来源:中国信息主管网

摘要 当今世界正面临百年未有之大变局,技术革命和产业变革持续加速,国际环境不确定性逐渐增加,经济安全和国家安全被置于各国国家战略 ...

        当今世界正面临百年未有之大变局,技术革命和产业变革持续加速,国际环境不确定性逐渐增加,经济安全和国家安全被置于各国国家战略的优先位置。构建现代化基础设施体系已经成为保障大变局下国家安全的重要依托。在关键基础设施体系下,智慧城市、云计算、人工智能、宽带网络、物联网等产业发展,均离不开通用计算机、服务器等硬件设施的支撑。

自主创新才是“硬道理”


       CPU(中央处理器)作为通用计算机、服务器的运算和控制核心,被称为高端芯片中的“皇冠”,在整个集成电路产业中处于核心地位,对于提升国产芯片自给率,解决高端芯片“卡脖子”问题意义深远。
 
       CPU在产业生态方面的构建难度较大,研发门槛较高,这是导致行业竞争高度集中化的主要原因。一直以来,由于CPU芯片指令集的知识产权都由Intel、ARM等国外企业“把持”,导致CPU芯片一直被国外企业垄断,如Intel与微软开创的“Wintel体系”与ARM与安卓则形成的“AA体系”在全球通用处理器领域占据主导地位。前者承载了桌面计算机和服务器产业的市场份额,而后者则占据了移动终端产业的市场份额,故我国企业想拥有最新版本的高性能芯片,就必须从国外获得指令集授权,这让我国的CPU芯片产业曾一度踟蹰不前。

       没有真正自主的芯片,就没有自主的生态体系,就没有核心竞争力。构建自主信息技术体系,实现信息产业高质量发展,就要构建独立于“Wintel体系”和“AA体系”之外安全可控的信息技术体系和产业生态,开发出自主知识产权的指令集。
 
       而龙芯中科技术股份有限公司(以下简称“龙芯中科”)正是此中的“先驱者”。2021年,坚持了20年自主研发的龙芯中科,摆脱了此前依靠MIPS公司授权的发展路径,研发出具有自主知识产权的指令集——LoongArch,彻底打破了“Wintel体系”及“AA体系”的主导地位,有效填补了国家信息化发展在高芯片性能、指令集知识产权等方面的空白,为“中国芯”开辟出一条走向“自由王国”的康庄大道。
 

       龙芯中科副总裁高翔生动形象地比喻道:“若把软件产业和硬件产业必做两棵“科技树”,那么指令集便是这两棵树的树根,若指令集不能自主可控,生态再完备,应用再广泛,产业也是空中楼阁。”
 
龙芯中科副总裁 高翔
       一直以来,龙芯中科在设计CPU时遵循“先提高单核性能再增加核数,先通过设计优化再利用先进工艺提高性能”的基本原则,通过多年不断地迭代,龙芯中科的CPU在单核性能方面已经达到了较高的水平。2022年6月6日,龙芯中科正式推出了业界期待已久的“LS3C5000服务器CPU”,它是龙芯中科面向服务器领域倾力打造的高性能通用处理器,采用全新的龙芯自主指令集,无需国外厂商授权。
 
龙芯3C5000处理器
 
       据龙芯中科副总裁张戈介绍,LS3C5000服务器CPU采用先进工艺节点制呈,集成了16个高性能的LA464处理器核,支持128/256位向量计算,以及32MB共享片上高速缓存和4个72 位DDR4-3200内存控制器,主频为2.0GHz-2.5GHz,SPEC功耗在130W-150W,单芯片双精度浮点峰值运算速度超过560GFlops,支持双路、四路典型结构,最多支持16路互连。
 
龙芯中科副总裁 张戈
 
       不难发现,LS3C5000服务器CPU的综合性能接近市场主流服务器CPU产品。张戈表示,LS3C5000这款CPU的算力、性能可满足通用计算机、大型数据中心、云计算中心的计算需求。同时,它在芯片底层安全性方面的表现极佳,可为企业在达到网络安全等级保护2.0标准,实现可信计算、国产密码算法替代,防护高网络安全漏洞等方面,提供CPU级的支持。
 
“软实力”推进生态发展


       业内人士曾言道“CPU架构如果没有软件支持,就像没有生命的荒原”。诚然,CPU产业的发展离不开软件生态建设,而指令系统恰是这一生态建设的起点。龙芯中科董事长胡伟武曾指出,对于信息技术体系而言,指令系统比芯片、操作系统更“底层”,指令系统是计算机软、硬件的基础,更是信息产业的重要基石,一种指令系统可以承载一个产业生态。
 
       数十年来,x86架构的windows平台和ARM架构的Android平台持续发力软件生态,市场份额可见一斑。而我国在软件生态方面的建设却与部分发达国家存在差距,许多问题亟需解决。而龙芯中科作为全世界范围内极少数建设形成完整基础软件生态体系的CPU公司,在保障我国自主信息产业长远健康发展方面发挥着重要作用。

       在建设基础软件生态方面,基于龙芯LoongArch自主指令集初步构建了基础软件技术体系。包括BIOS、内核、GCC编译器、LLVM编译器、GoLang编译器、Java虚拟机、JavaScript虚拟机、.NET虚拟机、浏览器、媒体播放器、图形库、KVM虚拟机等操作系统核心模块已经完成向LoongArch的迁移适配,并集成在龙芯基础版操作系统Loongnix中提供给生态合作伙伴。
 
       “CPU的核心竞争力是建设自主信息产业体系的关键所在,而由于其技术体系庞大复杂,我国IT企业极少涉足该领域。”龙芯中科副总裁高翔指出,龙芯基础软件生态承载于自主知识产权的LoongArch指令集,聚焦基础软件技术,以系统架构、编译系统、二进制翻译三个层次的软件能力为核心,在国际开源软件界的广泛认可与支持下,LoongArch已成为了与X86、ARM并驾齐驱的顶层国际开源生态系统。目前,统信操作系统、麒麟操作系统、龙蜥操作系统、WPS办公软件、微信、360浏览器等均已支持LoongArch自主指令集。

       在软件兼容性方面,龙芯中科根据特定应用场景,打造出“办公外设利旧通用解决方案”实现了龙芯对IE浏览器的兼容、持续建设dotnet生态。龙芯中科把它们称之为“龙芯软件兼容三件套”,在此基础上,已有10款主流应用与其适配,并有EDA、CAD、CAE等多款软件支持,它们被冠以“3+10+X”之名。
 
龙芯中科操作系统研发总监 王洪虎
 

(本文不涉密)
责任编辑:wangyan

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