自主CPU发展道路_20151022.pdf

自主CPU发展道路 龙芯CPU发展道路 胡伟武 中国科学院计算技术研究所 龙芯中科技术有限公司 2015.10 提 纲 • 我国CPU发展现状 • 龙芯CPU研发情况 • 自主CPU发展道路 我国CPU发展现状 我国计算机事业的发展阶段 • 第一阶段（1950-1980）：完全自主但没有市场 • 1956年成立中科院计算所：十二年规划的四大紧急措施之一 • 为“两弹一星”研制计算机 • 第二阶段（1980-2010）：完全市场化但丧失自主性 • 洋机器大量涌入，国产机苦苦支撑：757, KJ- 8920，银河-1/2 • 以联想为代表的企业快速崛起，曙光、银河、神州均采用国外CPU • 研究工作从计算机的两大核心技术退出：CPU和OS • 第三阶段（2010- ）：在市场化条件下实现自主性 • 中科红旗、中标软、麒麟，WPS 、永中 • 龙芯、申威、飞腾，中芯国际、宏力、华宏 我国CPU发展现状 • 863计划初期，由于太花钱，CPU没有列入支持 • “泰山计划”由于种种原因夭折 • “十五”863开始支持自主CPU的研发 • “龙芯”、“ 申威”、“飞腾”、“众志”等 • “十一五”“核高基”把863的CPU成果导入产业，上升为国家战略 • 研发和产业的结合，两张皮问题没有解决，碰了壁 • “十二五”有关部门在安全应用领域开展应用和试点（转折） • 明确“应用牵引”的路线：从装备、到党政办公、到重要行业 • 衍生出“研”、“攒”、“O ”三条路线，争论焦点在于国家安全用什么CPU • 正在经历 “从模仿到超越、从低端向高端、从研发向产业”的可喜转变 过去几年的应用试点发现的问题 • 不断推进的自主软硬件应用及试点 • 嵌入式装备的自主软硬件计划（2010 ） • 核高基的党政办公试点（2011 ） • 特定领域管理及指挥系统（2012 ） • 必威体育官网网址计算机（2013 ） • 党政公文处理计算机（2014 ） • 在上述试点中，龙芯都是自主CPU的主要参与者 • 上述应用/试点中，使用嵌入式OS的装备类应用已经没有问题 • 上述应用/试点中，指挥系统由于涉及地形显示涉及3D和GIS，难度最大 • 上述应用/试点中，碰到了数以千计的问题，CPU是解决问题的“后墙” • 在试点中发现问题，提高认识，调整研发方向（如先聚焦在2-4-8核） • 两方面重要问题：性能问题和生态问题 （一）性能问题是效率问题还是频率问题？ • 性能问题主要是效率问题 • 实测性能有数量级差异，而且国外系统在应用时CPU往往没有用满 • 频率与国外系统差1-2倍，效率与国外系统差10-20倍 • 效率问题体现在两个方面 • CPU的效率：相同主频下用SPEC CPU2006等测试的CPU “裸性能”与国际主流 差3-5倍（SPEC CPU2006性能2-3分/GHz ，国际主流8-10分/GHz ） • 整机的效率：基础软件没有把CPU的性能充分发挥出来，差异很大，最大的有数 量级差异，平均有3-5倍的差异 • 先提高效率（投入低、收益大）、再提高频率及处理器核数量 • 基础软件优化：经过三年的努力，基本完成“补课” • 设计新的处理器核：达到世界先进水平 （二）生态问题是API 问题还是ISA问题？ • 这几年在自主CPU的指令系统（ISA ）方面争议很大 • 指令系统与生态密切相关，兼容可以利用很多现成软件 • 对于应用不掌握在自己手里的，只能通过ISA兼容解决问题，但不安全 • 软件生态的终点是ISA，但建立生态的起点是应用程序接口（API ） • Android 的成功很大程度上是API 的成功