2017年4月,龍芯帶來了一個好消息:推出新一代代表著國產最高水準的晶片。
其中,最為亮眼的莫過於龍芯 3A3000 和 3B3000。從實測資料來看,這款晶片的綜合性能已經超越了 Intel Atom 系列和 ARM 系列 CPU。這個性能,用中國工程院院士倪光南的話來說,已經達到了可用的水準。日常的使用、辦公、出差都沒有任何問題。
很多童鞋都好奇,龍芯的晶片究竟有多大能力呢?龍芯總設計師胡偉武對這些晶片做了詳細的介紹。
龍芯在做哪些晶片
識別龍芯的晶片,有一個竅門:
“1”開頭的晶片,是“小 CPU”。是根據需求定制的專用或嵌入式晶片。
“2”開頭的晶片,是“中 CPU”。對標的是 Intel 的 Atom(阿童木)系列。適合平板電腦、辦公電腦等低功耗的通用便攜計算。
“3”開頭的晶片,是“大 CPU”。對標的是 Intel 的酷睿/至強系列。用途是桌上型電腦或高性能計算。
可以看出,龍芯的目標只有一個,那就是全球第一的晶片帝國 Intel。那麼,龍芯的晶片水準離 Intel 還有多遠呢?別急,先來看看龍芯追趕 Intel 的計畫。
“龍芯之父” 龍芯中科總裁 胡偉武
“龍芯之父”胡偉武說,龍芯目前的晶片計畫分為三代:
第一代:“地板上”的 CPU
實現時間:2013-2014
介紹:簡單來說,這一階段就是努力鼓搗出一款 CPU。不過,對於龍芯團隊來說,這並不是從零開始。之前計算所有一些很厲害的研究成果,可以製造出滿足特定需求的 CPU。但是通用處理能力低。這些晶片大多是滿足國家特定需求,市場並不是很認可。
這個階段已經完成。
代表的晶片是:3A1000、3B1500、2F、2H。
第二代:“空中”的 CPU
實現時間:2016-2017
介紹:這個階段,主要任務是“認真”做一款能賣出去的 CPU。其實對一個 CPU 的最高認可就是有人買單。這批龍芯 CPU (單核)性能上是第一代產品的3-5倍,超過淩動(Atom)、VIA和 ARM。這些晶片的性能算不上頂尖,但是可以在很廣泛的領域使用。客觀上來說,一個桌面晶片達到了 ARM 和淩動的水準,是可以賣得很好的。
這個階段在今天也已經實現。
代表晶片:3A3000、3B3000、2K1000、7A
第三代:“天花板上”的 CPU
實現時間:2019-2020年
介紹:這一階段的 CPU 要追上 AMD 全系列的水準。如果能實現,距離英特爾頂尖的至強(Xeon)晶片差距就不是很大了。這個時候,單核晶片的性能就會遇到物理天花板,就像現在的 Intel 一樣。這時,需要用增加核心數量來提高整體的計算性能。(Intel 在2010-2012年就已經觸及了天花板)
到這個時候,龍芯就可以在市場上試著和 Intel 和 AMD 比劃一下了。
代表晶片:3A3000/4000、3C5000、2K2000、7B
從過去的發展路徑來看,雖然磕磕絆絆,但胡偉武吹出去的牛總算都實現了。未來龍芯要做的,就是把“天花板上”的 CPU 造出來。
仰望星空之前,先來腳踏實地,看看這最新出世的龍芯 3A3000 究竟怎麼樣。
龍芯晶片究竟怎麼樣
頂級晶片:3A3000
3A3000,就是胡偉武口中的“在半空中的 CPU”。說他在半空中,主要是指技術水準——沒有達到頂尖,卻已經很強。
對於這款晶片,有幾個關鍵字:
1、目前國產最強
由於目前 CPU 都是多核心的結構。所以比較晶片的絕對性能,有一個簡單粗略的辦法,那就是單獨核心拉出來“單挑”。胡偉武介紹,3A3000 這款晶片,在國產所有晶片裡面單核性能最高。
2、超過 Atom 和 ARM
具體性能方面,3A3000 是龍芯上一代晶片性能的 3-5 倍。從下圖來看,與 VIA 和 AMD 的主流中端晶片比較,資料幾乎相當,有些指標優勢很大,有些指標不相上下。
普通人也許不太理解這樣專業的指標,你只要知道,這個性能超於 Intel Atom 或者頂級手機當中的 ARM 處理器,相當於 Intel 和 AMD 高端處理器的性能。
3、距離 Intel 最強技術仍有 30% 的差距
雖然性能相當於 Intel 的高端處理器,但未到這些處理器大廠的頂尖水準。實際上作為一個成立不到十年的企業,從一窮二白的出發點,難以追平國際頂尖企業也情有可原。目測這款 CPU 和頂尖的 CPU 還有30%左右的性能差距,這個大概是一代技術的差距。要追趕上這一代的差距,目測還需要3年左右的時間。
4、純自主研發
倪光南院士曾經說:核心技術不可能買來,買來的一定不是核心技術。自主研發一直是龍芯的標籤。胡偉武介紹,龍芯3A3000 除了廠家提供的基本單元外,其中包括 CPU 和記憶體控制器在內的所有的模組都是自主設計的,沒有引入協力廠商IP。
這種自主研發的好處,簡單來說就是:一旦發生中美嚴重對抗,美國很容易攻擊 Intel inside 的設備,卻很難攻擊“龍芯 inside”的設備和系統。
大眾晶片:2K1000
除了最強的“3”系列,龍芯在“2”和“1”系列也推出了新品。
“2”系列本來是對標 Atom 系列的晶片,從2017年的 2K1000 來看,性能比上一代 2H 提高了3-5倍,但距離2014年的 Atom J1900 晶片處理能力還有20% 左右的差距。
不過,這樣的處理器性能已經可以使用在終端機和工控機之上。實際上,這款晶片雖然不是龍芯最強的晶片,確是最能讓客戶買單的一款通用 CPU。
特種晶片:1H
“1”系列不拼運算能力,拼的是極端條件下的穩定工作能力。例如“1”系列的前輩“1E”和“1F”現在就轉載在北斗衛星之上。“龍芯在北斗衛星上穩定運行了兩年,沒有一次反轉鎖定的錯誤。”胡偉武驕傲地說。
至於“1H”,則是一款神器。它將會用在地下數千米的石油鑽探探頭上,工作溫度在200度左右。對於這種超高溫條件下的穩定工作,一直是晶片界的核心技術。中國一直想掌握高溫晶片技術,但是美國對我們實行了嚴格的技術封鎖。
胡偉武還記得,在搭載這款晶片的鑽頭下井試驗的時候,一個石油行業的老專家倒滿一杯酒,對他說:
我十幾年沒喝酒了,今天我要敬你一杯。這麼多年沒有人能做出這種晶片,你是我們石油行業的功臣!
國產晶片從一無所有,到如今可以上天入地,中國科學家所付出的艱巨努力讓人動容。
搭載龍芯 1H 的石油鑽頭
比起性能,龍芯更要在生態上追趕 Intel
但是技術上追上 Intel,和讓每個人都用上龍芯,是兩個完全不同的事情。
在技術和市場之間,認為技術更難的往往活不久,認為市場更難的才能活得很好。
胡偉武異常清醒。
在我們的認識中,國產科技經常“有意”忽略市場,偏安“黨政軍”一隅。龍芯在開始階段,也同樣緊抱“黨政軍”大腿。不過,發展到今天,龍芯已經意識到“黨政軍”的市場過小,要想成為對標 Intel 的偉大企業,必須進攻企業終端市場,進而開發個人市場。
龍芯一體機和《人民的名義》
生態的價值人人都知道。
你為什麼不買龍芯電腦?因為安裝不了 Windows為什麼要安裝 Windows?
因為我習慣的軟體和遊戲都在Windows上啊!
Intel+Windows 的生態,龐大得讓人生畏。但是龍芯必須在巨頭眼皮底下奮力“折騰”出自己的生態。
胡偉武覺得,這個事情雖然難,但沒有想像中那麼不可能。當然,在個人電腦方面,Intel 制霸天下,但是這個世界並不僅僅有個人電腦這一個大市場。
龍芯的打法是:主攻 Wintel 生態的薄弱環節——終端和工控領域。
終端和工控是龍芯的領地
終端是指黨政、能源、金融、電信等等行業使用的終端機,偏專用性質;
工控是指在工業領域對生產設備進行控制的智慧設備。
基於這個方向,胡偉武的秘訣是:抓住 API。
全中國會用 Java 的工程師有600萬,而卻找不到10名懂得 Java 引擎或者 JavaScript 虛擬機器的人。
胡偉武感歎。
換句話說,中國的現狀是絕大部分工程師都只會在上層做開發,而把開發者和CPU連接起來的中間介面就叫:API,API 很少有人會做。
龍芯要做的是,為市面上所有龍芯的潛在用戶開發好用的 API,讓開發者可以舒服地開發出應用程式。簡單來說就是,龍芯製造出各種形式的“樂高模組”,程式開發者只需要按照自己的需要,拼插樂高積木就可以了。這樣的話,基於龍芯開發就變得像遊戲一樣容易,而且讓人更加享受。
根據官方資料,下游客戶中,基於龍芯的軟硬體開發人員已經有一萬人了。
華三研發的基於龍芯 3A3000 的交換機
開源社區也是龍芯的領地
這個事情,同樣反映在龍芯的社區和開發者隊伍上。
如果你在龍芯開發者論壇註冊,可以用極低的價格購買到龍芯的板片或電腦。基於這些硬體和 Linux 內核系統,你可以開發一切你喜歡的東西。對於龍芯生態有持續貢獻的人,還可以得到“工分”,這些工分將來是可以換取龍芯公司分紅和股權激勵的。
實際上,在各個高校中,基於龍芯晶片的愛好者社團已經有很多。龍芯也決定把一些低端的處理器核原始程式碼開放給高校,讓學生可以完整瞭解 CPU 內部代碼結構,成為中國晶片的後備力量。
開發者是很挑剔的,但是在他們面前,我們的 3A2000 和 3A3000 已經不丟人了,真的。胡偉武感慨。
基於龍芯和開源系統製作的“坦克車”
雖然說龍芯已經建立了強大的生態還為時過早,但不妨來看看 Intel。中國工程院倪光南院士說:
1995年 Windows 3.2 退出市場,至今 Wintel 的生態建設已經經過了30年。而相比 Intel 早年的發展,龍芯的腳步已經很快了。
仰視 Intel,龍芯道阻且長。但是,如今下游基於龍芯 CPU 的軟硬體研發人員已經達到上萬人。幾年間龍芯有了如今的生態,並不容易。
需要說明的是,從三年前開始,政府已經放棄了對龍芯的支持,龍芯的最新晶片,都是龍芯中科公司靠賣一片片晶片賺來的錢研發的。從這個角度看,相比動輒拿國家幾十億研究經費的晶片團隊而言,龍芯可以拍著胸脯問心無愧。
就像胡偉武所說:有一種勝利來自煎熬。
龍芯用自己的故事,證明了世界還算公平。
本文轉自雷鋒網,作者史中。