龙芯+Linux 国产CPU和操作系统现状分析

admin · 发表于 2017-5-13 11:01

　　笔者认为，国产CPU和操作系统崛起的标志应该是在民用级普及。从这一观点来看，国产CPU和操作系统距离崛起还有相当长的路要走。不过欣慰的是，两者在通往民用的道路上已经越走越快，而且最重要的是做到了自主可控，其中的代表就是龙芯+Linux。

　　CPU为什么不是前面提到性能比肩Intel/AMD的兆芯呢？要想弄明白这个问题，我们需要对国产CPU进行梳理。
　　国产CPU的设计和制造
　　目前国产CPU大致可以分为四大类：自主、开源方案、购买方案和授权。
　　第一类自主设计，其中的代表就是龙芯。龙芯的微架构是中科院自主研发的，可能由于其兼容MIPS指令集而被解读为并不是完全自主设计。2011年的时候，龙芯就已购买了MIPS64位架构授权。
　　但如今MIPS逐渐没落，所以龙芯的市场前景并不可观。一些朋友可能有机会拿到搭载龙芯CPU的笔记本，其性能表现是比较糟糕的。
　　即使如此，龙芯的现实意义却是最大的。作为一个国家的战略技术储备，龙芯会一直活下去。中国科学院龙芯CPU首席科学家胡伟武在接受采访时表示，龙芯CPU完全可以做到世界第一，但问题就在于没人用、没人买。软件生态上的匮乏是制约龙芯发展的一大原因。
　　国产CPU设计和制造现状
　　第二类开源方案，其中的代表就是SPARC架构的CPU。这一类CPU基本不会用在民用领域，大多用在航空领域，比如大家熟悉的神舟飞船，欧洲一些国家的航天器也采用此类CPU。
　　第三类购买方案，其中的代表就是alpha架构的CPU。神威太湖之光就是用的这种，同样不适合民用。虽然在超算领域神威太湖之光是最强的，但自身还是存在一些设计缺陷，比如内存设计很弱，浮点性能强，适合做并行计算，有点像显卡。单核性能比较弱，可能还不如龙芯。

　　第四类授权，这是目前最为广泛的，比如前面提到的兆芯是x86的授权，大家熟知的华为的麒麟处理器是ARM的授权。除了这两个外，还有飞腾（ARM）、展讯（ARM）等等。这一类在商业化道路上是走的比较轻松的，因为不用担心兼容性问题，花费的钱也比其他类要少一些。
　　但这一类是受人制约的，虽然是自行设计Soc，但相比龙芯的自主设计要有些区别。从长远来看，这些授权依旧是别人的东西，信息安全受制于人，产业发展受制于人。在商业上使用可以，但冠以国产之名确实有些牵强。
　　除了CPU设计外，CPU制造也是一大坎。目前国内芯片工艺比较落后，比如光刻机（简单理解为决定芯片多少纳米）就无法达到世界水平，这也使得国内无法生产高端芯片，以前的龙芯都是委托别人制作的。收购是最佳捷径，但其中涉及到政治、经济等多方面问题，一些国家限制中国收购类似镁光这样的企业。
　　总体而言，国产CPU确实取得了长足发展，但在核心竞争力方面依然比较弱，尤其是民用领域几乎全部依赖国外技术授权。在制造工艺上也受制于技术水平，无法大规模制造高端芯片。
　　国产操作系统将何去何从
　　说实话，真正意义上的国产操作系统的发展还不如国产CPU。目前国产操作系统基本可以分为三大类：完全自主、开源系统和修改闭源系统。
　　第一类完全自主的操作系统有很多，但如果从应用生态方面来看的话，完全自主操作系统的数量是0。这是因为编写一个操作系统的难度并不是很高，只要学过计算机专业、水平高一些就能编写一个简单的操作系统，但这样的操作系统是没有意义的。

　　最主要的原因就是它并没有完整的软件生态系统。为什么大家都习惯用Windows，是因为我们经常用到的软件和服务都在Windows上，比如购物经常用的网银，在其他系统上是无法使用的。系统的发展是个漫长的过程，不仅仅是系统自身完善，更是系统生态的完善。
　　第二类开源系统就太多了，PC上有大家熟悉的Linux，比如麒麟、红旗、乌班图和deepin等桌面操作系统；手机上有多数人都在用的Android，比如国内三大手机系统MIUI、Flyme OS、Smartisan OS等。这些操作系统的本质都是Linux或类Linux，只不过换了换皮肤，深度定制些功能等。所以它们能够运行相同的程序。
　　第三类修改闭源系统，这一类比较少见，就是花钱买完整的授权，然后在源码上进行修改。代表类型是VxWorks，在嵌入式中比较常见，比如交换机这种产品的系统，在民用级的产品中几乎见不到。
　　从以上三种类型中可以看到，Linux作为开源系统是比较好的选择。可能有人会担心开源系统不安全，其实这个担心是有些多余。系统都已经开源了，即使不安全也能直接看到。也正是这个原因，Linux系统从来不需要杀毒软件，可以说Linux没有国别之分，它是世界的。
　　由于我国在国产CPU和操作系统这两方面起步比较晚，所以在发展程度上还无法达到世界级水平。而且建立一个完整的生态系统（硬件+软件）并不是一朝一夕的事。所以从目前形势来看，民用级中龙芯+Linux是比较好的选择。当然也要分清国产CPU和操作系统这两者的主次关系，技术壁垒在芯片上，所以国产CPU的重要性要大于国产操作系统。