【热闻】从指令集路线,预见国产CPU厂商的潜力和挑战!
国内CPU在技术、性能等方面仍需创新和追赶,三条路线都有各自要补的课,也因为面对的商业环境与国际市场不
国内CPU在技术、性能等方面仍需创新和追赶,三条路线都有各自要补的课,也因为面对的商业环境与国际市场不尽相同,不同技术路线的产品,以及由此发展起来的生态体系,完全可能应用于不同的领域,从而呈现出不同技术路线并存的局面。对于用户来说,国产CPU指令集不是一个选择题,而是基于业务和成本,在长期路线上的最合理规划。
【资料图】
面向未来,国产CPU厂商仍需潜心修炼、埋头赶路,在补短板、锻长版中实现长足发展。
指令集是计算机运行指令的集合,是一本计算机运行的“词典”,也是CPU底层的核心技术之一。由于历史原因,我国在信息技术领域长期处于跟随地位,国外指令集技术的先发优势和技术沉淀,使国产CPU厂商很难在指令集层面上获得突破,只好通过授权引进再开发的方式,研发自己的CPU。
于是,授权引进哪一种指令集,就成了国产CPU不同的发展方向。目前,海光和兆芯采用主流的x86指令集,华为鲲鹏和飞腾基于ARM指令集开发,龙芯和申威则是走“授权+自研”指令集的路线。
底层技术的差异,决定了各厂商不同的发展方向,也形成了不同的商业版图和创新路线。盘点三条不同的指令集路线,就是在预见国产CPU发展上潜力和挑战。
计算机硬件只能识别和处理由一串二进制数码组成的机器语言,而人操作计算机使用的是人类语言,这就需要经过计算机软件和操作系统的“翻译”,形成由计算机能理解的指令,并由CPU和其他硬件处理这些指令。
指令集,就是由CPU执行各项指令的集合。指令集相当于计算机进行运算处理时,需要用到的最底层的“词典”。有了这本词典,CPU才能最终理解人类的操作,并执行人类的命令。
然而,尽管计算机的结构都是一样的,最终都要运行二进制代码,但指令集却并非只有一种。这就如同人类世界中有多种不同语言。也正如不同人类语言会造成沟通效率上的差异一样,不同的指令集也会影响计算机的运行速度、功耗等性能表现。
而且,不同的指令集意味着最底层的“词典”不一样,对应的软硬件系统就要使用不同的“语言”。这就像一个团队中所有人都说英语,那么不能听说英语的人就无法沟通一样。所以,围绕不同的指令集,必须有说同一种”语言”的硬件和软件系统,才能操作计算机,也就是说,不同的指令集必将衍生出不同的软硬件配套。
语言是有垄断性的,一种语言越流行,则说这种语言的人也就越多。指令集也是一样,一种指令集越流行,围绕这种指令集进行配套开发的计算机软硬件企业就越多,进而使这种指令集应用更加广泛。目前全球CPU市场上,x86指令集占据领先地位,市场份额超过90%,就是因为x86指令集软硬件生态早已建立,其他指令集已经很难取代x86指令集的统治地位。
指令集不仅仅是一项独立的技术,更是一种技术生态和商业生态。这是国产CPU不得不引进指令,而无法完全独立开发指令集的关键原因之一。目前,x86指令集在PC和服务器CPU上占据垄断地位,ARM指令集在移动设备上有优势。这就相当于,目前最大的两个市场上的参与者,都不说汉语,那么不管我们有多么不情愿,都只能去学习对方的语言,才有机会进入这个市场。
目前,在国产CPU厂商中海光和兆芯采用主流的x86指令集,华为鲲鹏和飞腾基于ARM指令集开发,龙芯则是先引进了MIPS,后自主研发出了LoongArch指令集,申威也一样,在引进Alpha指令集后,开发SW-64指令集。也因此,六家厂商将基于四条指令集,走出不同的发展之路。
无论在服务器市场还是PC市场,x86处理器是绝对的主流。Counterpoint Research的调研数据显示, 2022年全球服务器市场上,x86指令集仍然是服务器CPU市场的主导,占到了91%左右 。而根据IDC数据, 2021年,国内x86服务器出货量为382.0万台,在国内服务器市场中的占比高达 97.7%。
因此,x86指令集已经完全建立起了其软硬件生态,应用广泛,有较强的兼容性,商业回报也最为丰厚,从而能够投入更多的研发资源,进一步提升CPU的性能,进而带动商业生态继续扩大。
目前,x86指令集的知识产权掌握在Intel和AMD手中。对走x86架构路线的企业而言,最大的挑战在于对优势技术的消化吸收和创新,逐渐缩小与国际水平的差距。在国产CPU厂商中,海光通过与AMD的交叉许可授权,获得基于x86指令集做自主开发的权力,兆芯则通过台湾威盛也获得x86指令集开发权。能够基于x86指令集开发CPU产品,意味着海光兼容度更高,这能极大地降低了国产化替代过程中的迁移成本,并获得广泛的软硬件生态支持,从而打开规模庞大的市场空间。
而真正把机会变成现实的是海光在研发上的投入。2019年度至2021年度,海光累计研发投入为35.39亿元,占营业收入比例高达到95.35%。这让海光能够在消化AMD的Zen架构之后,形成自己对技术的认知,并进而三年推出三代产品。据评测对比,海光三号在性能上比海光二号提升了40%左右,接近于Zen3产品水平,而且,海光二号之后的迭代,主要通过对微架构的设计创新和芯片架构升级,提升单核与多核性能并重,这表明海光已经与AMD走上不同的技术路线。
目前,海光的CPU广泛应用于电信、金融、互联网、教育、交通等重要行业。根据海光2022年财报显示,2022年营业收入增长121.83%,净利润增长145.65%。
与x86指令集掌握在两家企业手中不同,ARM指令集是一种可以开放授权给任何一家CPU厂商的指令集。这是因为ARM指令集的创造者,英国Advanced RISC Machines(缩写为ARM)公司是一家CPU架构设计公司。ARM公司将设计好的指令集和架构授权给CPU开发企业收取授权费用,但自身不直接参与CPU的开发和生产。
ARM指令集像手机的Android操作系统一样开放,获得授权的CPU厂商都可以基于ARM指令集设计自己需要的CPU。而且,Arm 架构 CPU 始于低功耗、计算量小的移动端场景,在移动端、IoT 等领域占据着压倒性的市场及技术优势。随着人工智能等技术的发展,数据价值提升了边缘计算的重要性,端边云协同发展、架构统一为趋势,为 Arm 架构朝云端、PC 端生态发展带来机会。从硬件层面来看,Arm 的可扩展性能让产品线实现统一。从软件层面看,基于 Arm 的共同架构可以方便开发者面向整个生态进行开发。但需注意业界提到的Arm架构服务器端生态不足的问题。
而对于信创而言,使用 Arm 架构也可以做到自主可控:Arm 公司是一家知识产权(IP)供应商,通过转让设计方案的方式由合作伙伴生产出各自的定制化芯片。其中某一版本的架构层级授权通常是永久性的。因此,ARM指令集就成了国产CPU厂商一条新的选择,华为鲲鹏和飞腾均获得ARM v8指令集永久授权,这意味着它们可以在原指令集上继续发展,构建相关驱动,为 Linux 内核共享源代码,甚至在此基础上发展出自己的生态。
目前,飞腾、华为等公司已经掌握了 Arm64 处理器核、微架构及芯片设计相关技术,并发布了一系列基于 Arm 架构的 PC、服务器产品。最有代表性的是2019发布的鲲鹏920,作为7nm数据中心ARM处理器,专为大数据处理以及分布式存储等应用而设计,在非x86指令集产品中算力有明显优势。而飞腾则建立了PKS体系,用飞腾CPU(Phytium)和麒麟操作系统(Kylin)和S-Security”的立体防护安全链,安全性较有保障。
04 授权+自研指令集:自主研发、前路可期
与X86和ARM指令集不同,龙芯在获得MIPS指令集授权后,自主研发出LoongArch指令集,申威则是在Alpha指令集基础上自研SW-64指令集。 “授权+自研”的指令集路线拥有较强的自主性和可靠性,实现了指令系统层面的独立创新,将底层技术牢牢地掌握在了自己手中。 但这也意味着,龙芯和申威都要生态上下苦工。
在没有前人领路,只能“自学”的情况下,龙芯在2021年正式推出自主指令系统架构LoongArch。目前,在性能方面,龙芯最新一代服务器处理器3D5000的SPEC 2006分数超过425,浮点部分采用了双256bit向量单元,双精度浮点性能可达1TFLOPS((1万亿次),是典型ARM核心性能的4倍。
面对“授权+自研”指令集路线较难形成软件应用齐全、硬件适配广泛的生态,龙芯中科研发自主应用框架,解决软件适配及兼容性问题,弥补早期应用生态的不足。LoongArch 主要借助二进制翻译 运行 X86、ARM 等指令系统上的二进制应用,实现跨指令系统的应用兼容,开发了从 X86 到 LoongArch 的翻译系统 LATX以及从 ARM 到 LoongArch的翻译系统 LATA,目前,在龙芯平台上可运行 EDA 工具、腾讯、QQ、PhotoShop 等 X86 应用,其信息化合作伙伴达到上千家,相关软硬件开发人员数万人,已经形成强大的产业链与生态支撑能力。
龙芯中科董事长胡伟武表示,当前,龙芯已经开启了生态建设的新征程,构建与Wintel体系和AA体系“三足鼎立”的自主信息体系新格局。“十四五”期间,龙芯将努力完成“三个转变”,包括 从技术“补课”到生态建设,从政策性市场到开放市场,从跟随发展到自主发展!
综合来看,以海光代表的x86指令集路线,在性能和商业市场前景广阔;以鲲鹏和飞腾代表的ARM路线凭借丰富的生态资源,有望迎来新一轮快速增长;而以龙芯和申威为代表的“授权+自研”路线,则在安全性、自主性上占据优势,随着性能的不断提升、生态日渐繁荣,自研指令集路线将在商业市场占据一席之地。
目前,国内CPU在技术、性能等方面仍需创新和追赶,三条路线都有各自要补的课,也因为面对的商业环境与国际市场不尽相同,不同技术路线的产品,以及由此发展起来的生态体系,完全可能应用于不同的领域,从而呈现出不同技术路线并存的局面。对于用户来说,国产CPU指令集不是一个选择题,而是基于业务和成本,在长期路线上的最合理规划。
面向未来,国产CPU厂商仍需潜心修炼、埋头赶路,在补短板、锻长版中实现长足发展。
本文转载于自主可控新鲜事公众号,仅供学习交流
关键词:
国内CPU在技术、性能等方面仍需创新和追赶,三条路线都有各自要补的课,也因为面对的商业环境与国际市场不
据灯塔专业版数据,截至5月7日10时40分,2023年度大盘票房(含预售)突破200亿元。其中《满江红》以45 4亿元的
今天来聊聊关于dildil嘀哩嘀哩官网app,dildil嘀哩嘀哩的文章,现在就为大家来简单介绍下dildil嘀哩嘀哩官
1、那说明你那个注册机下面那个框里就是激活码。2、给复制粘贴到激活码下按确定就可以激活了。本文就为大家
在刚刚过去的五一假期,火的不仅仅有热门的景点,还有各种会。就在本周五,为期15天的第133届广交会落下帷
1、红烧肉材料五花肉500克、葱30克、姜20克、蒜20克、大料5瓣、花椒5克、桂皮5克、盐4克、糖15克、酱油20克、
【农业农村部:全国已春播粮食完成意向面积超四成】农业农村部最新农情调度显示,截至目前,全国已春播粮食
粤航警71 23,珠江口,5月7日1100时至1500时,以下四点连线海域内进行军事演习:(1)21-18 50N113-20 00E,(2)21-18 50N
15寸990克也是没谁了……随便一个氮化镓都带得动,出差不是利器是神器。LGgramSuperSlim2023款15 6英寸990g
1、1848年,安徒生到国外旅行,在途中收到了朋友的来信,要求他按照信中寄来的三张画片写一篇故事。2、其中
1、掌握了组成简笔画的九种基本语言符号以后,还要在造型能力上狠下功夫。2、这也如同学写字,不仅要写好基
1、正切定理:(a+b) (a-b)=tan((A+B) 2) tan((A-B) 2 证明: a sinA=b
梦幻西游:冲化圣记录,近期装备宝宝更新不知道大家是不是跟我有一样的想法,按说自己的号早就算成品了,但
“我看见他们在床上打滚了,他跟小娥在床上打滚……俺大跟我好了,我跟俺大好了……”在平静的白鹿原上,一
新华社北京5月6日电(记者严赋憬)记者6日从国家林草局获悉,国家林草局、农业农村部近日联合印发《全国花卉
韦亮摄 一颗螺丝钉、一条自行车链条、一台废旧的汽车发动机……这些在他人看来毫无用途的“金属废物”,
那么伊藤美诚现在连日本八强都进不去,被长崎美柚干了,反手早田希娜4-2把长崎美柚又淘汰出局,那证明早田
6日白天,重庆西部地区阴天间多云有分散阵雨,其余地区小雨到中雨,局地大雨,气温15~29& 176;C。根据重庆
1、远东电缆2、胜华电缆3、塑力-讯捷4、熊猫电线 PANDA5、日辉-阳谷6、宝胜 BS7、亨通 HTGO8、金龙羽9
西媒:内马尔正考虑离队,沙特给拉莫斯的合同报价升至5000万欧,沙特,巴黎,西媒,里奥梅西,波兰足球,西班牙足
知名爆料人billbil-kun今日(5月6日)发文爆料称,微软即将推出新款Xbox限定手柄和无线耳机,其中手柄代号
现代推出新款Solaris轿车。现代汽车的分部正式推出了新一代Solaris轿车——在当地市场,该车型被称为Verna,
中国质量新闻网讯(周叶玲谢旺江)“五一”节期间,重庆市彭水苗族土家族自治县市场监管局聚焦食品安全、反
徐州:激发党员冬训新活力徐州市铜山区茅村镇注重发挥“关键少数、青年宣讲员、先进典型”三类人在冬训中的
直播吧5月6日讯 今天,NBA季后赛次轮G3,太阳121-114战胜掘金,大比分来到1-2。在赛后,布克和艾顿冲上了
Copyright 2015-2022 时代酒业网 版权所有 备案号: 联系邮箱: 514 676 113@qq.com