與此同時,在中國烏鎮的另一場科技盛會 -- 2021年世界互聯網大會上,龍芯自主指令系統LoongArch喜獲2021年世界互聯網領先科技成果提名。
2021年世界互聯網領先科技成果提名項目名單*:
* “2021年世界互聯網領先科技成果提名項目名單”引自:http://www.cac.gov.cn/2021-09/26/c_1634248517648161.htm |
自主創新 -- 中關村的科技名片
新一輪科技革命和產業變革正在深刻改變經濟格局和人類生活,尤其是在新冠肺炎疫情仍在全球蔓延的形勢下,北京作為全球最活躍的創新城市之一,正持續構建開放包容的全球創新生態,加快推進國際科技創新中心建設。北京中關村作為中國科技創新的一張名片,從“中關村電子一條街”到“新技術產業開發試驗區”,從第一個國家級高新區到全國第一個自主創新示范區,在北京市政府的支持下,中關村緊跟技術革命浪潮,走出了一條敢為人先、矢志創新之路。
尤其在自主創新上,北京市政府長期大力支持相關領域的科技企業,龍芯中科作為其中之一,堅信核心技術必須牢牢掌握在自己手中,抓緊突破前沿技術和具有國際競爭力的關鍵核心技術。龍芯中科以建設獨立于wintel和AA的中國自主信息技術體系為己任,選擇走“市場帶技術”而不是“市場換技術”的道路。
2020年,龍芯中科自主指令系統LoongArch問世,該指令系統基于龍芯二十年的CPU研制和生態建設積累,從頂層架構,到指令功能和ABI標準等,全部自主設計,不需國外授權。2021年7月,龍芯中科發布龍芯3A5000處理器,該產品是首款采用LoongArch的處理器芯片,性能逼近國際主流水平,這標志著自主研發CPU的性能完全可以超過引進技術的CPU,龍芯中科也開啟了從技術升級邁向全面生態建設。
龍芯3C5000L服務器解決方案首發 自主安全深度融合
在2021中關村論壇國際技術交易大會期間,龍芯中科副總裁張戈帶來龍芯3C5000L服務器解決方案首發,并分享了該方案的優勢及應用場景。
龍芯3C5000L服務器解決方案搭載全新龍芯3C5000L處理器芯片,配備四核四Die封裝版本,單片達16核,典型支持2-4路互聯,整機可支持64核,四路64核服務器SPEC CPU2006分值大于900分,達到中高端主流服務器水平,較3B4000服務器性能至少提升7-8倍,全面滿足云計算及數據中心的性能需求。
龍芯3C5000L處理器基于自主指令系LoongArch打造,LoongArch吸納了現代指令系統演進的最新成果,運行效率更高,相同的源代碼編譯成LoongArch比編譯成龍芯此前支持的MIPS指令系統,動態執行指令數平均可以減少10%-20%。LoongArch充分考慮兼容生態的需求,融合X86、ARM等國際主流指令系統的主要功能特性,并依托龍芯團隊在二進制翻譯方面十余年的技術積累創新,實現跨指令平臺應用兼容。
張戈強調,龍芯3C5000L服務器解決方案與同類方案相比具有四大優勢:
目前,龍芯3C5000L服務器解決方案正在加速進行生態建設,提供雙路、四路、存儲解決方案合作,可提供指令集授權及芯片參考設計,共享主板技術,支持伙伴技術提升,對Linux實現全內核支持。
龍芯中科立足中關村國家自主創新示范區主陣地,致力于為人民做龍芯,為國家做強自主生態體系,破解和應對國家信息產業發展難題和挑戰,以推動科技創新更好服務全中國人民對美好生活的追求,為促進全球科技創新交流合作作出新貢獻。
CPU指令系統是計算機的軟硬件界面,是CPU所執行的軟件指令的二進制編碼格式規范。一種指令系統承載了一個軟件生態,如X86指令系統和Windows操作系統形成的Wintel生態以及ARM指令系統和Android操作系統形成的AA生態。國外CPU廠商以指令系統作為控制生態的手段,需要獲得“授權”才能研制與之相兼容的CPU。采用授權指令系統可以研制產品,但不可能形成自主產業生態,就像中國人可以用英文寫小說,但不可能基于英文形成中華民族文化。
目前,構建自主可控的信息技術體系和產業生態已成為共識,同時自主產業生態企業也深切感受到,“在別人的墻基上砌房子,再大再漂亮也可能經不起風雨,甚至會不堪一擊”,而指令系統就是信息產業的墻基,基于國外授權的指令系統難以建設自主的信息技術體系和產業生態。2020年,龍芯中科基于二十年的CPU研制和生態建設積累推出了龍芯架構(LoongArch),包括基礎架構部分和向量指令、虛擬化、二進制翻譯等擴展部分,近2000條指令。龍芯架構不包含MIPS指令系統。
龍芯架構具有完全自主、技術先進、兼容生態三方面特點。
龍芯架構從整個架構的頂層規劃,到各部分的功能定義,再到細節上每條指令的編碼、名稱、含義,在架構上進行自主重新設計,具有充分的自主性。
龍芯架構摒棄了傳統指令系統中部分不適應當前軟硬件設計技術發展趨勢的陳舊內容,吸納了近年來指令系統設計領域諸多先進的技術發展成果。同原有兼容指令系統相比,不僅在硬件方面更易于高性能低功耗設計,而且在軟件方面更易于編譯優化和操作系統、虛擬機的開發。
龍芯架構在設計時充分考慮兼容生態需求,融合了各國際主流指令系統的主要功能特性,同時依托龍芯團隊在二進制翻譯方面十余年的技術積累創新,不僅能夠確保現有龍芯電腦上應用二進制的無損遷移,而且能夠實現多種國際主流指令系統的高效二進制翻譯。
目前,支持龍芯架構的龍芯3A5000處理器芯片已經流片成功,基于新架構的完整操作系統已經在3A5000計算機上穩定運行。從其它主流指令系統到LoongArch的二進制翻譯系統已經可以在3A5000計算機上演示運行基于其它主流指令系統的復雜應用程序。龍芯中科從2020年起新研的CPU均支持LoongArch架構。
龍芯中科高度重視與龍芯架構相關的知識產權工作,委托國內第三方知名知識產權評估機構對龍芯基礎架構進行深入細致的知識產權評估。從2020年二季度開始,雙方投入上百人員,將LoongArch與ALPHA、ARM、MIPS、POWER、RISC-V、X86等國際上主要指令系統有關資料和幾萬件專利進行深入對比分析。2021年1月,針對被評估的基礎架構版本該評估機構認為:(1)LoongArch在指令系統設計、指令格式、指令編碼、尋址模式等方面進行了自主設計。(2)LoongArch指令系統手冊在章節結構、指令說明結構和指令內容表達方面與上述國際上主要指令系統存在明顯區別。(3)未發現LoongArch基礎架構對上述國際主要指令系統中國專利的侵權風險。
龍芯中科已經在一定范圍內發布LoongArch的基礎架構指令系統手冊。待完成評估后,龍芯中科將在更大范圍內發布更完整的LoongArch指令系統手冊。龍芯中科還將聯合產業鏈伙伴在適當的時間建立開放指令系統聯盟,在聯盟成員內免費共享LoongArch及有關龍芯IP核。
指令系統是軟件生態的起點,只有從指令系統的根源上實現自主,才能打破軟件生態發展受制于人的鎖鏈。龍芯自主指令系統的推出,是龍芯中科長期堅持自主研發理念的重要成果體現,是在完成CPU性能補課、全面轉向生態建設歷史關頭的重大技術跨越,標志著龍芯中科在自主信息技術體系和產業生態建設方面從跟隨性發展的必然王國走向了自主發展的自由王國。