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当中国还在“群雄割据” 印度已确定了国家指令集
送交者:  2017年12月18日17:42:13 于 [世界游戏论坛] 发送悄悄话


  • 科工力量

    科工力量提供对中国高新技术企业和产品的专业点评

2017-12-18 08:39:17字号:A- A A+来源:观察者网
关键字:指令集

【文末扫码关注微信公众号“科工力量”,中国工业科技新闻的权威观察家】

近年来,随着龙芯、申威自主CPU在性能和应用上不断取得突破,原本对中国高度技术封锁的欧美科技公司纷纷到中国寻找代理人,Intel、AMD、IBM、ARM、高通相继在中国成立合资公司,或寻找技术合作伙伴。这其中就涉及“指令集”,它是存储在CPU内部,对CPU运算进行指导和优化的硬程序。

与此同时,中国国产芯片集齐了SW64、LoongISA/MIPS、X86、Power、ARM,加上之前一些单位的一些产品和学术研究,中国的CPU的指令集还要加上IA-64、Sparc、RISC-V,这对中国CPU的发展非常不利。相比之下,印度确立国家级指令集的做法,更有利于一个国家CPU的长远发展。

印度将RISC-V确立为国家指令集

虽然印度在很多方面与中国相距甚远,在“中国能,我也能”的思维方式下闹了不少笑话,但印度的一些做法也值得我们学习和借鉴。

在2011年,印度开始实施处理器战略计划,在全国范围资助2-3个研制处理器的项目。印度理工学院马德拉斯分校(Indian Institute of Technology,Madras)的G. S. Madhusudan与V. Kamakoti教授在该计划支持下启动了SHAKTI处理器项目,目标是研制与IBM PowerPC兼容的处理器。为了获得合法授权,SHAKTI项目组与IBM开展了合作谈判,但始终未能达成一致。值得一提的是,在2014年,中国某公司却获得了IBM Power8的授权,之后,该公司还闹出欠薪事件,最后由当地政府做了接盘侠。

在加州大学伯克利分校推出了RISC-V指令集之后,SHAKTI项目组在2013年毅然放弃PowerPC,全面拥抱RISC-V。并将项目目标调整为研制6款基于RISC-V指令集的开源处理器核,涵盖了32位的单核微控制器、64核64位高性能处理器和安全处理器等多个应用领域。

David Patterson教授带领研制的五代RISC处理器

这里介绍下RISC-V,RISC-V指令集使用BSD License开源协议,是一个彻底开放的指令集。也就是说,全世界任何公司、大学、研究机构与个人都可以开发兼容RISC-V指令集的处理器,都可以融入到基于RISC-V构建的软硬件生态系统,而不需要为指令集付一分钱。相比之下,ARM的指令集授权费用则非常昂贵,一些ARM阵营IC设计公司每年就要支付数千万乃至上亿美元的成本。

在调整项目计划之后,SHAKTI项目又获得印度政府9000万美元的经费支持。在2016年,先进计算发展中心获得印度电子信息技术部4500万美元的资助,目标研制一款基于RISC-V指令集的2GHz四核处理器。此外,印度政府支持的一款神经形态加速器项目也将RISC-V作为计算主核心。

在过去数年中,印度政府资助的处理器相关项目都开始向RISC-V靠拢,RISC-V成为了印度的事实国家指令集。

中国CPU指令集处于群雄割据状态

目前,中国CPU发展可以分为两条路线。

一条是自主路线,以龙芯与申威为代表,申威自定义了SW64指令集,龙芯基于MIPS扩展出来的LoonISA,自主设计CPU的内核,以及内存控制器等IP,并且一直在坚持创建自己的生态系统。

另一条是技术引进路线,购买国外CPU的IP授权,并借助现有的生态系统开拓市场。比如华为和展讯从ARM公司购买IP做集成,依附于AA体系的生态系统;华芯通购买高通的授权开发芯片,依附于AA体系的生态系统;澜起购买Intel的内核外加一个安全模块做安全芯片,依附于Wintel体系;宏芯购买了IBM Power8的授权开发CPU,寄希望于IBM主导的Open power......

可以说,中国已经集齐了全球大部分有一定影响力或曾经有一定影响力的指令集,像ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、RISC-V、X86等指令集都可以在中国找到。因而有网友调侃:如果再将已经消逝的PA-RISC、Alpha、IA-64等指令集找回来,就可以召唤神龙了。

虽然指令集繁多看似百花齐放,但实际上却存在很多问题。

一是严重分散了研发力量,导致编译、操作系统等基础软件开发者与爱好者由于精力有限而无法兼顾所有指令集的优化,延缓自主生态的建设。

二是严重影响到计算机专业的本科教学,目前的课程体系并没有制定相关标准,于是很多学校开设的不同课程会让学生使用不同的指令集开展实验,导致学生忙于了解各种指令集汇编语言而疏于了解指令集本身的设计精髓、指令集与处理器/编译/OS之间的联系。

事实上,最理想的状态是国内多家CPU公司以统一指令集设计芯片,大家都围绕这个指令集建设软件生态。这样一来,在硬件上哪家的产品好就用谁的,在软件上也能众人拾柴火焰高,加速生态建设。

其实,国家也想统一指令集。在2012年,工信部曾经试图制定CPU指令集国家标准。然而,更换指令集就意味着过去十多年围绕该指令集所建设的软件生态全部归零,在2012年才力图统一指令集已然太晚了。像印度那样,在没有过去技术积累作为包袱的情况下,才是通过行政力量统一指令集的最佳时机。

中国统一指令集只能依靠商业力量

既然印度可以将RISC-V确立为国家指令集,那么,中国是否可以效法呢?

笔者认为,可行性非常低。主要是因为国内IC设计公司和单位不太可能抛弃现有的技术积累,去更换指令集。

举例来说,龙芯和申威不可能放弃现有的技术成果,毕竟龙芯和申威已经围绕SW64和LoongISA初步构筑了一个生态体系。

华为和展讯也不可能抛弃有丰富软件生态的ARM转向前景不明的RISC-V。毕竟离开了ARM,华为和展讯不仅要面临无CPU内核可用的窘境,还要遭遇没有软件生态的困局,其手机和芯片产品将成为工业废品。

另外,国内学术界基于RISC-V开展的前沿研究依然偏少,国内目前几乎没有在RISC-V开源社区中的贡献者,大部分还是以应用RISC-V为主,从而无法在社区与生态发展中拥有足够的话语权。

标签化RISC-V团队与伯克利的Patterson教授和Asanovic教授

第7届RISC-V研讨会的程序委员会名单

因此,效法印度将RISC-V确立为国家指令集的做法并不适合中国。

就目前来说,通过政府行政力量统一CPU指令集的可能性几乎为零。想要把指令集统一起来,就只能依靠商业力量。类似于美国上世纪90年代X86、Alpha、MIPS、SPARC、Power在几番大战之后,由X86一统江山。中国如果要统一CPU指令集,也要经历这个过程。

ARM最有可能成为中国事实上的国家级指令集

从情感上,我们当然是希望SW64或LoongISA能够成为中国的国家级指令集。

不过,从实践上看,ARM成为事实上的中国国家指令集的可能性更高。

首先,ARM在国内的合作伙伴多达上百家,这些企业会为ARM开发大量应用,并在物联网时代到来之后占据大量市场。

其次,国内部分ARM阵营IC设计公司由非常深厚的政商关系,非常善于宣传营销。能将买IP做集成轻易包装成拥有全部知识产权,进而带上“自主可控”的标签。

比如某公司在核高基的支持下,开发了一款宣称自主可控的32核A57芯片,根据核高基总师魏少军教授的报告,这款芯片将进入特殊市场。又比如某些公司买ARM的IP为基础开发了SSD主控芯片,却宣称“自主可控”、“安全可靠”并荣获各种殊荣,而采用龙芯、申威CPU的SSD主控芯片,却鲜有人知晓。由于ARM由日本控股,主要研发中心在美国,国内一些公司将ARM打扮成“自主可控”的做法无疑是向中国的信息安全体系中埋入特洛伊木马。

最后,国内真正具备自主开发高性能CPU技术的团队非常少,而且由于技术具有迭代演进的特点——每一代新内核,相对应前一代内核的代码替换量最多不会超过20%。而一代内核的研发一般要2-3年。在这种情况下,与其从零开始自主研发,远不如玩买IP做集成或在ARM原始设计上略做修改+营销包装游戏来钱快。

至于高度依赖国外技术,只要足够多的水军就能洗白,而且还能包装成国产骄傲,而代价就是国产处理器继PC之后,再一次跟在洋人身后吃土,在处理器领域再出现一个联想。

在自主研发风险大、成本高、周期长,“短、平、快”能够实现短期获利的情况下,众多商业公司都会选择ARM。像印度选择的RISC-V,在中国市场上,只会在一些小众领域有一席之地,比如把RISC-V内核集成在FPGA里。

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热门评论

  • 如果,观网评论没有踩,和针锋相对的辩论。只好离开你了。没有特色的官网,不看也罢。

  • 近年来,随着龙芯、申威自主CPU在性能和应用上不断取得突破,原本对中国高度技术封锁的欧美科技公司纷纷到中国寻找代理人,Intel、AMD、IBM、ARM、高通相继在中国成立合资公司,或寻找技术合作伙伴。 我只看这一句。

  • "虽然印度在很多方面与中国相距甚远,在“中国能,我也能”的思维方式下闹了不少笑话,但印度的一些做法也值得我们学习和借鉴。"

    "因此,效法印度将RISC-V确立为国家指令集的做法并不适合中国。就目前来说,通过政府行政力量统一CPU指令集的可能性几乎为零。"


    先告诉我们应该学习借鉴印度,然后几百字个后又说我们为时已晚已经学不了印度了,作者你这样的脑回路真的没问题吗?



  • 不是这个行业的人,可能思路还被指令集的不同所迷惑。但是,实际情况是发展到现在,指令集设计其实已经没什么精髓不精髓的,都是固定套路了。cisc通过微指令变成了risc的封装。risc使劲往指令集里加类似sse的特殊指令,大家基本上思路差不多了,无非是各自叫法不一样。而多样化的需求催生出多样化的处理器设计,大家各自细分市场。高性能的,低功耗的,各自发展、优化各自的结构,强行捏在一块儿,未必是个好事儿。举个例子,我一个电子表的控制器,难道还需要实现一堆sse指令?所以我觉得现在这个局面是好事儿。即使某些处理器没有发展下去,至少还培养了人才,锻炼了队伍。


  • “至于高度依赖国外技术,只要足够多的水军就能洗白,而且还能包装成国产骄傲,而代价就是国产处理器继PC之后,再一次跟在洋人身后吃土,在处理器领域再出现一个联想。”……太经典了!!


  •  个人感觉,现在的那么多指令集压根就不用去动,现在所有的芯片设计内容,不管是自主还是合资路线,其实都只是一个用处:培养人才,跟进技术,等待弯道超车的机会而已。

    因为现在的CPU都是基于冯诺依曼结构的PC而来的,一旦这个基本结构被突破,整个PC行业就会天翻地覆的发生洗牌,那个时候已有的指令集什么的统统都会失去作用,我们与大公司之间的差距会短暂的被拉平,那个点就是弯道超车的机会了(就像支付行业,西方的信用卡体系那么坚固广泛,我国一直是跟随VISA或者MASTERCARD,但是二维码的电子支付体系轻易的就拉平甚至超过了他)。

    从量子技术的发展来看,我觉得已经能看到新PC基本结构革命的一点点曙光了


  • 这算什么?

    日本己经失败的统一指令集计划,印度没成功的统一指令集计划,

    中国现有的多指令集生态,

    所有这一切使这篇文章全部都在讨论"沉没成本″,就像祥林嫂嫂嚎丧一样!

    现在要做的是发挥各指令集特色,覆盖各个行业和行业应用,一些高安全的关键设备采用生态封闭的指令集,一些民用的考虑跟随战略,这才是正道,不是像现在全往桌面网关上扑,一窝蜂最要不得。


  •  作者想简单了,只有通过竞争最后活下来的不光能一统天下还建立起了好的商业生态。如果没有商业生态,直接统一这个是没有生命力的。


全部评论 123
最热最早最新

  • 这个要向印度学习,而且要做得比它还好才对。


  • 国产还没起来,不能操之过急

  • 一句话讲明白:老美半导体最强,为啥人家没有统一指令集?这篇文章狗屁不通

  • 弱弱的问一下,印度国家靠谱吗?这个会影响到国家指令集的。


  • 喂喂,写文章的人真的懂计算机么?半吊子都不如


    • 先有吹龙芯的屁股,再有砸国内ARM实现、给小米和高通张目的屁股,不就这样么。至于这两个屁股怎么统一起来,有点社会经验的都明白。


  • 一看到有某公司,十有八九就是华为了。一查果然不差,科工力量诚不欺我,黑华为是你主要工作,什么指令集都是引子。


  • 这个。。确立一个完全没有人用的开源指令集有什么意义么。

    不如中国也学习一下,大伙都不要搞商业应用了,直接放弃arm,MIPS市场

    蒙头搞自己的“自主可控”,十核抵不上人家一核的国家指令集去吧


    • RV现有实现大致对应ARM的Cortex-M系列,比较好的型号大约在M4和M7之间吧。往IOT上凑挺合理的。


  • 没有踩,太好了,有不同意见就说嘛,老踩人干嘛?

  • 总觉得这个科工力量有点问题,每篇文章必黑华为


  • 计算机系统分好多层,指令集文本编辑器这些不需要我们重复投入了,arm有其限制,特殊行业应用比如龙芯申威不会有事,现在中国机会多,头脑活泛,扎根计算机科研的少,英语数学不好也难有成就,不必要吃毛求疵,开源社区质量堪忧那也没办法,我们还是要搞比如超算和大型协同办公软件之类的,指令集其实不难,难的是应用,win10都能跑arm了,影响没那么重,我们只要擦亮眼睛就行。最后这个ssd,技术含量很高的,主控有了也难以打败台湾慧荣啊,一年完蛋的ssd谁敢要?


  • 搞笑吧,市场选择才有生命力


  • 某公司是啥公司呀?


  • 嗯,作者很清醒,国家评审都是傻子。


    arm优势在于移动时代培养起来的软件开发生态在量级上已经超越了wintel微软x86。这是中短期没有办法改变的。


    所以做国产arm芯片是今后很长一段时期内最有效率的选择。否则你做个项目,连开发人员都找不到。


    至于什么木马,买arm的ip核与当年微软交出windows源代码有什么不同?以为win不在特殊市场上跑吗?


    自主、兼容两条腿走路,在系统关键节点上以全自主把关,这才是我国目前的套路。


    龙芯也是mips,不了解情况的时候照样被某些人喷。


    这种低素质网文没必要发了吧。




    • 回复 猪猪的牛牛: 

      啊,点错回复了。

    • 回复 猪猪的牛牛: 

      嗯,这我支持你,中国应该重新发明车轮,外国都是圆的。那么外国军队的车进来在中国平地随便跑,这是严重的安全隐患。

      我们应该重新研究,做成方的,地面外国是平地,我们设计成搓板路。这样外国就无法侵略中国了。

      电力也是,外国用电,那我们用气。电线全都改成高压气体管道。

      吃饭居然也和人家一样用嘴,这外国人打过来直接吃咱们的东西,也很危险,咱们以后全都用鼻孔灌。


      嗯,这下中国绝对安全了。

    • 回复 酒陈人新: 

      你这种思路,信息安全课的第一学期都及格不了。


    • 我们需要一个成熟开放的并有产能的指令集来开展应用,国内哪个巨头能上心点呢,因为这是资本密集型产业。


    • 这篇文章写的我以后都不想买任何联想的东西了,就算他的电脑做的在牛逼!

    • 可印度这样也有问题,如果道路走错了怎么办?


    • 这局面就跟汽车相似,国外汽车公司在中国成立合资公司,太像了,但也有不同,汽车只能怪国企只顾眼前利益不争自主品牌,但是在处理器领域还是有很多“争”的


    • 评论之后要审核吗,怎么我评论不了?

    • 终于看到了一个计算机内行写的科普文章了!赞一个!

      我认为中国的商用计算机的cpu想摆脱外国知识产权,建立自己的核心指令集是不可能了。原因是代价太高和无法快速建立生态系统,所以难以获得商业成功。但这对于国家的核心安全是不可接受的,所以中国的涉及国家安全的部门和系统应该使用国产cpu系统,哪怕不好用也不应该放弃。这些我相信国家相关部门应该都有考虑,不需要我们赘言。更重要的事情是什么?我认为是我们什么时候有机会摆脱现在的窘境?建立自己独立的cpu核心系统?悲观者可能看不到希望,我不是重要认为的!我认为下一个机会很快就要到来!这个机会就是随下一代计算机革命、也就是cpu 革命的到来而来的,现在的计算机是建立在硅半导体的基础上的,这种材料的潜力已经逐渐到达极限了,下一种材料的计算机是必然会到来的,随之而来的是新的指令集系统,这就是我们独立的机会!现在我们需要做的是做好准备,否则机会来了也抓不住!移动终端就是一个眼前的教训!业内人士切记切记!!!!!!!!


    • 1、很多创新始于模仿。我们引进技术、在别人的技术基础上作进一步开发,这很正常,应当支持。但是也要看到,别人允许我们使用他的技术,是为了推广他的技术和产品,占领我们的市场,而不是为了帮助发展我们的技术,甚至反而是要遏制我们自主技术的发展。我们支持这样的发展,主要是为了培养我们的人才,其次是提高效益,但绝不是为了用行政手段去充当“买办”、巩固他人的垄断地位。


      2、我们支持国产技术,不完全是什么爱国情怀,最根本的是国家安全需要。国产技术要争气,尽管有政府扶持,但最后的检验、最严格的检验仍然是市场检验。政府采购也是市场,政府用户也不想总是用烂的产品。政府采购应当完善技术需求,有一个合理的技术应用规划,完善淘汰机制,迫使企业创新进步,不能是拿到政府订单就万事大吉。


      3、任何创新最开始都是不成熟的,成功往往是无数的失败累积的结果。要容许不成熟,容许失败,当然也要控制风险。现在不靠谱的人太多,人性屡屡挑战我们的“三观”,导致很多时候,我们谈项目是见物不见人,不敢再相信任何人。但是,不成熟、不完善的技术,经过不断改进最终变得成熟、变得完善,还是靠人。扭转失败,还是靠人。投资就是投人。我们的国产指令集等等能不能搞起来,最后还是看有没有人。


      4、“自主可控”和“安全可靠”是有联系但不同的概念。自主可控的,不一定是安全的,因为技术可能落后;但非自主可控的,就国家安全而言,一定是存在安全隐患,是不够安全的。


      5、要务实务,不务虚名。把扶持思路、政策体系理清楚,把“自主可控”和“安全可靠”的概念理清楚,把验证评估的方法理清楚,消除企业弄虚作假获取扶持资金的动机。对弄虚作假的要追责。(完)


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