中国龙芯3A国产万亿次高性能计算机研制成功

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据悉,近日,中国首台采用国产高性能通用处理器芯片“龙芯3A”和其他国产器件、设备和技术的万亿次高性能计算机“KD-60”由中国科学技术大学和深圳大学联合研制成功,并于4月17日通过了专家鉴定。这是继2007年底中国科大成功研制基于“龙芯 2F”处理器的高性能计算机“KD-50-I”后,中国高性能计算机国产化的又一次重要突破。

基于龙芯3A研制的KD-60

去年9月,中科院计算技术研究所成功研制出了64位龙芯3A四核高性能通用处理器。以陈国良院士为项目负责人的研制队伍,依托“985”二期创新平台建设项目的支持,采用该处理器芯片,经过几个月的紧张工作和技术攻关,近日终于成功研制出KD-60。

基于龙芯-2F研制的KD-50-I

据了解,该机采用单一机柜,集成了80余颗“龙芯3A”处理器,理论峰值计算能力达到每秒1万亿次。系统硬件由10个1U(标准机箱高度)的计算节点、1 个2U的服务节点和显示终端、2个1U的48端口千兆以太网交换机组成;系统软件以开源软件为主,其中包括针对龙芯3A处理器体系结构专门优化的 GotoBLAS 2数学函数库,以及自主研发的图形化系统监控软件 KD-60 Monitor 1.0,具有兼容性强、易维护、易升级、易使用等特点。

与KD-50-I相比,KD-60体积减小了三分之二,相当于家用洗衣机的大小,整机功耗只有2381瓦,降低了56%,特别适合于高性能计算教学和创新型人才培养,可应用于有大规模科学与工程计算需求的相关学科研究,以及军事科学、国家安全和国民经济建设等诸多方面,将为中国与日俱增的大型、密集、高性能计算需求提供优良的服务。由于具备上述特点,便于推广使用,具有非常好的发展前景。

专家称,KD- 60万亿次机的研制成功,是高性能计算机向个人化方向发展的又一次重要进展,为最终研制出微波炉大小的桌面个人高性能计算机奠定了良好的基础,并确立了国 产高性能通用处理器在高端并行机应用中的重要地位,为中国未来研制国产千万亿次计算机和提高自主创新能力提供了示范作用,对推动国产高性能计算机事业的发 展和国家安全具有重要的战略意义。

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MIPS:云中扬帆起航

原文发于《计算机世界》

3月的北京乍暖还寒,MIPS科技公司的新任CEO Sandeep Vij先生选择了这个时候开始他的中国之旅。此时,据其上任仅有一个多月的时间。作为一个有着多年半导体行业从业经验的领导者,他显然意识到,MIPS这个位处产业链最上游的重要角色必须快速准确地把握住云时代的先机。Sandeep Vij也不是空手而来,他试图为合作伙伴乃至终端用户带来更多的信心,以及更加真实的美好愿景。而这一切的源泉,就是应用在向以互联网为基础的云模式的转变过程中,对产业生态环境中各个层面催生的变化。

布局云时代

新闻发布会上,MIPS公司公布了一幅移动时代的产业环境部署示意图,很好地展示了采用该架构的产品对内容传输和用户体验两个层面的覆盖力。家庭娱乐有着巨大的市场,MIPS在数字时代已抢得了先机。根据IDC在2008年嵌入式处理器分析报告中给出的数据,在数字电视、数字机顶盒、DVD/蓝光播放器、数码相机和宽带客户端等领域,MIPS架构处理器的应用比例都超过50%。而在家用网络方面,从计算机世界实验室近年测试过的产品情况看,几乎所有的宽带路由器与无线接入点都采用了MIPS架构的处理器。可以说,MIPS在互联网时代数字家庭的组成中已经占有一定的优势,具备了接入云的基础。

MIPS在移动/便携终端领域的表现虽然不像数字家庭般神勇,却有着相当迅猛的发展速度。虽然索尼PSP的成功已经颇具说服力,但在云时代带来的应用模型转变和商业模式转变面前,MID及媒体播放器等产品显然更值得期待。MIPS未来可以从这些产品的发展中得到更多的收益,近期渐入佳境的电子书就是最好的例证。而在云时代最具增长潜力的智能手机领域,MIPS在2.5G、3G时代的表现略显低调。该公司已经针对3.5G及4G标准制定了详细的发展计划,目前已有不少合作伙伴致力于移动应用处理器及基带产品的开发移植。考虑到未来无线通信协议与Wi-Fi协议愈发相似,在这个时机切入似乎是个不错的选择。

如果将传统互联网、数据中心与MIPS展示的示意图相融合,就可以组成一套完整的云时代应用解决方案。在前两个领域,MIPS的优势由来已久。Netlogic、Cavium的多核MIPS处理器被大量应用在通信、安全设备中,思科更是靠自主研发的QFP、SPP处理器撑起了互联网的半边天。基于云的应用大大增加了对系统I/O与加解密运算能力的要求,而这正是许多MIPS架构处理器的强项。实际上,许多在业务上有前瞻性的互联网企业都考虑或已经将MIPS架构平台大量引入数据中心,在灵活满足需求的同时降低愈发夸张的能源及冷却成本。

与硬件平台相对应,软件也是MIPS产业生态环境是否健全的决定性因素。从刚才的分析中可以看出,MIPS所擅长的多是一些对效能要求远远高于用户体验的领域,这也从侧面反映了该架构下长期缺乏优秀的用户交互系统的窘境。而此时Android的出现有着极为重要的意义,这个炙手可热的开放系统不但带来了优秀的用户体验,还将基于MIPS的消费级平台直接带入云时代。下游的设备制造商可以藉此缩短开发周期,快速向市场推出具有足够竞争力的产品。

云是龙芯的未来

对于许多国人来说,提起MIPS就无可避免地想到龙芯。Sandeep Vij先生如此评价中科院计算所研发的这一系列处理器:“现在,计算所实际上已经把MIPS架构带入到计算的领域当中。”

这是一个比较中肯的评价。即便在今天,许多人对MIPS或ARM架构处理器的定位依然是在对计算能力要求不高的嵌入式领域。实际上,除了本身定位于该领域的龙芯1号处理器外,目前主流商用的龙芯2E、2F都有着很强的综合性能,现有产品形态也以台式机、笔记本和一体机为主。而计算所即将发布的龙芯3号4核处理器,在所有采用MIPS架构的通用处理器中已经属高端范畴。有消息称,基于该处理器平台的服务器产品将很快出现在人们视野中,可用于建设高性能、低成本的数据中心。

当然,上面所说的“强”只是相对而言。与性能火箭般飙升的x86处理器相比,龙芯的处理能力还是逊色得多。计算机世界实验室自2008年起对基于龙芯2F平台的台式机、防火墙、笔记本等产品做过一系列测试,得出的结论是:堪用,但须以嵌入式形态,面向行业应用。真要想取代x86走向普通用户的桌面,还是比较困难的事情。记得在龙芯笔记本的体验测试中,就算是优化过的Linux搭配OpenOffice,运行起来也不甚顺畅,操作习惯与功能上的差异又磨灭了我们最后一点积极性。连技术人员都难坚持下去,又如何能为大众所接受呢?

在云时代,日益强大的SaaS产品将大量的计算需求从客户端转移到云端数据中心进行,恰好解决了性能上的问题;同时,这种大多基于B/S模式的应用又避免了不同体系架构下存在的兼容性难题,做到了跨平台功能和操作方式的统一,成为非Wintel产品普及最好的催化剂。

春节期间笔者就做了这样一个验证性的实验,同样是以前测试过的龙芯笔记本电脑,在从Debian下的单机应用切换到谷歌提供的SaaS服务后,应用体验确实发生了颠覆性的变化:功能和操作习惯方面,Google的SaaS产品完全基于Web,而MIPS架构的龙芯可以很好地运行Firefox,一切与Wintel环境下保持一致; 性能方面,龙芯2F平台在Linux图形界面下跑个浏览器还是绰绰有余的,即便同时开多个窗口也相当顺畅。当笔者如平日般处理邮件、查询地图、安排日程或码下几千个字的文章时,哪还有兴致考虑什么x86和MIPS、Windows和Linux的不同呢?

为用户解决问题的同时为非Wintel产品带来机遇,这就是云的最大魅力。MIPS,正抓住这难得的机遇,扬帆起航。

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龙芯CPU(15)–龙芯的持久战

龙芯的持久战

胡伟武

2009年1月26日

自从我们在2001年初正式开始龙芯处理器的设计以来,龙芯已经走过了八年的历史。在这八年中,我们从无到有地掌握了高性能处理器的核心技术及其质量设计技术,我们设计的龙芯系列处理器达到了世界先进水平(最近流片的四核龙芯3号处理器采用65nm工艺,主频1GHz,晶体管数目达到4.25亿个);我们进行了龙芯产业化的推广并取得了很好的成绩,龙芯处理器在军工和工业控制、网络以及低成本电脑等方面的应用正在蓬勃展开;我们形成了龙芯处理器的系列产品,明确了龙芯1号CPU及其IP面向嵌入式应用,龙芯2号CPU及其IP面向高端嵌入式和桌面应用,龙芯3号多核CPU面向服务器和高性能机应用的定位;我们打造了一支以“科研为国分忧、创新为民造福”为理念的,勇于拼搏、敢于创新、求实奋进的龙芯团队。

在2008年底举行的学习实践科学发展观活动中,我们就思想作风和龙芯发展战略两个方面展开了全员大讨论,大家提出了一些深刻的问题。有人说,八年的时间抗战都胜利了,要是风险投资,三五年见不到效果就撤了,我们为什么到现在还没有做成规模品牌企业。有人说,CPU已经发展了这么多年,国外已经形成了垄断,要打破垄断,让数以亿计的电脑使用者改变习惯,我们不是与国外垄断企业竞争,而是与数以亿计的电脑使用者为敌。有人说,我们应该放弃通用CPU的技术路线,结合专门的应用设计产业链短的芯片,尽快形成产品形成规模。类似的问题还很多,总结起来,就是目前我们面临着急躁的情绪和悲观的情绪,这两种情绪都是不利于龙芯的持续发展的。产生上述急躁情绪与悲观情绪的根本原因,是对龙芯的任务与使命认识不够,对龙芯的特殊性认识不足,对龙芯面临的形势没有正确的分析和估计,因此对龙芯研发和产业化工作的长期性和持久性缺少必要的心理准备,对龙芯通过持久的努力取得最后胜利缺少必要的信心。

本文从龙芯的使命和任务、为什么龙芯的事业能够成功、为什么龙芯的发展需要持久的努力以及龙芯的发展阶段几个方面说明经过持久的努力,我们一定能够打破国外垄断,建立起自主可控的信息产业,实现龙芯的持续发展。

一、龙芯的任务与使命

龙芯的研制目标是:坚持自主创新,掌握信息领域的核心技术,通过自主、可靠、安全的处理器设计,为战略性的国家需求服务;坚持信息化为广大人民服务,走节约型的信息化道路,通过高性能、低成本、低功耗的处理器设计,大幅度降低我国信息化的成本,建立自主可控的信息产业体系。

上述目标,简而言之,就是为了保障国家安全和建设自主可控的信息产业体系。

最近微软的“黑屏”事件告诉我们,目前我们的信息系统控制权不在我们自己手里,对手可以随意地控制我们的信息系统。我们的领土领空有人民解放军守卫,寸土必争;但我们的信息空间却是不设防的,是别人可以长驱直入的。我们的金融中心、军事指挥系统、各类武器装备使用的CPU绝大多数是美国的。最近有一个龙芯的客户以高于国内几倍的价格把龙芯工控系统卖到伊朗,据那个客户回来说,伊朗人跟他们谈判时,只有一个要求,就是该系统的芯片不能用美国的,也不能用亲美国家的。估计伊朗是吸取了伊拉克的教训。因此,掌握核心技术,建立自主可控的信息产业体系是提高我国信息产业竞争力,保障国家安全的根本途径。

因为缺乏自主的CPU技术,我国信息产业严重受制于人。例如,2007年我国信息产业达到5.6万亿元的市场规模,但其中三资企业占78%,全行业的利润率只有3.75%,低于全国工业平均销售利润率6%。全国工业2007年的利润增速为36.7%,而电子工业只有12.4%。国内有数以万计的企业是在Wintel体系内生存的,这些企业完全受制于国外垄断企业,他们卖一台电脑的利润不够返修一次的开销,甚至他们的利润主要来自国外垄断企业的返点;他们一方面非常痛恨国外垄断企业为了追逐暴利而对他们的控制,另一方面不得不努力维护目前的体系,甚至为此打压非Wintel体系的企业,因为他们是目前体系的既得利益者。政府也是如此。如果哪天Wintel体系突然崩溃,那么目前我国信息产业中有成千上万家企业跟着关门,我国的信息产业就此崩溃,甚至会出现GDP负增长的局面。因此政府对支持自主创新犹豫不决摇摆不定,在各种政府招标采购中总是用各种理由为Wintel开脱,或者认为Intel的芯片既然是在国内封装的,因此也是我国生产的;或者认为国外企业在国内注册的,因此也是国内企业,总之就是爱恨交加地维护目前的体系。这就是一个大国受制于一两个国外企业的危险性,这就是建立自主可控的信息产业的重要性。

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关于龙芯3号流片成功的消息

近日,得到龙芯3号处理器流片成功的消息,十分振奋。

据消息灵通人士透露,第一批流片的龙芯3号处理器(Godson-3A)已于国庆前夕顺利回到中科院计算所,加电一次点亮,顺利加载Linux Kernel,4个内核全部正常工作。目前,计算所正在组织优势资源进行板级调试,解决与nVIDIA的MCP68桥片之间的协作问题。与之前网际流传的信息有所不同,龙芯3号处理器并未内置PCI-E控制器,只能使用HT总线挂接桥片。据悉,计划中将搭配龙芯3号处理器使用的桥片包括nVIDIA的MCP68,以及AMD的RS780。除了Graghics、Audio、MAC等逻辑,桥片最重要的作用应该是拓展出PCI-E总线。在计算所自己设计的桥片稳定前,也许在一块主板上只能是龙芯(CPU)+AMD(桥片)+Intel(网卡)的怪异搭配了:)

软件方面也有一些好消息。首先是龙芯系统体系进入Linux Kernel的工作进展顺利,在龙芯3号产品化的时候,或许可以直接得到Kernel的支持。当然,这绝不是朝夕就能完成的工作,还需要计算所、龙芯公司及龙梦方面的不懈努力(重点在资源方面)。此外,在龙芯爱好者的推动下,netBSD即将在release的版本中支持龙芯产品,希望BSD家族中的其他版本也能迅速跟进。不知咋的,一提BSD总会想到Junos,看来Juniper的品牌推广工作太成功了:) 无论如何,龙芯的产业化历程中总要得到些关键性的支持,希望能够早日进入Juniper这个级别巨头的法眼吧。

龙芯3号如果顺利经过测试,开始产品化,必然会改变国内半导体甚至IT产业的格局。在政策的支持下,对高性能计算和SoC授权有需求的厂商肯定会考虑龙芯及其IP。毕竟这是一款在国内没有竞争对手的产品,某些为了科研基金和项目经费而存在的CPU可以一边凉快去了。如果产品化有了不错的成绩,一直想支持但又不敢过分支持的政府部门就可以顺理成章地做更多投入,更有利于龙芯的加速发展。

有一点可以确定:眼下要做的调试测试太多了,短期内八成看不到龙芯3号虚拟x86的效果了:(

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浅析龙芯的自由软件战略

原文发布于《计算机世界》 

导语

上期我们刊发了有关中科院计算所获得MIPS架构授权的评论,在肯定其产业化进展的同时,也提到基础软件部分逐渐成为新的瓶颈。本次我们特别邀请了长期奋斗在龙芯与自由软件领域一线的专家撰文进行点评,深入剖析目前这方面存在的种种问题。

作者简介

张乐(http://zhangle.is-a-geek.org

Gentoo Linux开发者暨中文社区负责人,Gentoo龙芯版维护者,2009 Google SoC Debian MIPS N32 Port项目导师,资深自由软件贡献者。曾为计算机世界实验室《龙芯2F处理器GCC 4.4优化探秘》一文撰写点评,并在测试中提供了全程支持。

最近,有关龙芯“自主CPU战略失败”的争论掀起了很大的波澜。虽然这方面问题已得到澄清,但龙芯真正面临的问题其实还有很多。在这篇文章里,笔者针对龙芯与自由软件这个话题,结合近两年来参与项目的经验,阐述一些个人见解,希望能够唤醒龙芯团队与公众对此的关注。

自诞生之日起,龙芯就与以Linux为代表的自由软件之间存在着千丝万缕的联系。并且由于商务、产业环境等方面的原因,现阶段龙芯可谓是相当倚重自由软件。但这并不是一件坏事,相反的,长远来看这是一件天大的好事。作为一个自由软件行业的长期从业者,笔者坚信未来自由软件将成为主流,龙芯只不过是顺应潮流而已。

虽然自由软件经过20年左右的发展,已取得长足进步,但从市场占有率来看,还并不普及。尤其在以桌面应用为代表的领域,用户的使用习惯甚至成为超越软件功能的决定性因素。而在一些特殊的市场,自由软件已经打开了突破口,手机上的Android、上网本及MID领域的Moblin都是成功案例。所以,龙芯应该继续坚持自由软件这条道路,义无反顾地走下去,前途必将是无限光明。这一点,相信龙芯的开发团队、下游厂商和爱好者们都看得很清楚。

再来看看龙芯平台上自由软件的发展现状。Linux本身支持MIPS,理论上可以运行在龙芯上,但这其中还需要做很多工作。首先,要保证软件可以运行。和x86平台上可以自行DIY不同,基于MIPS平台的产品一般都是特殊订制的,Linux内核为每种MIPS机器都设定了一套独立的配置选项。再加上龙芯和其他MIPS实现还有一些细微的差别,龙芯电脑上有一些硬件的驱动也尚未进入Linux内核,所以未经修改的内核在龙芯平台上是不能运行的。目前,这个问题已基本得到解决,但要彻底根治,还要等Linux/MIPS项目正式收录龙芯2F平台的内核补丁才行。

其次,软件能否良好高效地运行?这个问题牵扯到许多层面,解决起来复杂的多。在底层,由于龙芯2号处理器实现了完整的MIPS III指令集,工具链(gcc/binutils)不经修改也是可以使用的。并且目前已发布的gcc 4.4和binutils 2.19已经支持龙芯2E和2F,可以生成龙芯特有的指令。然而,系统底层函数库glibc还缺少专门针对龙芯的优化,并且截至目前貌似还没有人着手进行。类似的,系统里所有多媒体相关的库和应用程序都可以做一些针对龙芯特殊指令的优化,但目前也尚未有人统计过有哪些需要优化,哪些已经做过优化。据笔者了解,中科龙梦现在有一个mplayer(Linux下使用最广泛的媒体播放器)的优化项目,只是其优化的形式值得商榷,具体细节下面还会详细探讨。

除了工具链、函数库和应用程序,ABI的选择也是对性能影响较大的一个方面。在龙芯乃至整个MIPS世界里,使用最多的是O32的系统,它的效率明显落后于采用N32 ABI的系统。经过测试,至少从目前来看,N32 ABI在非科学计算领域应该是最好的选择。但由于用户群体相对较少,现有N32系统在龙芯上存在着一些问题。笔者从去年年底开始这方面的探索,有若干补丁被Linux内核/glibc/gcc等项目收录,并制作了一个采用N32 ABI的Gentoo Linux。经过一段时间的排错,这个系统在龙芯平台上已经可以投入实用。由O32向N32迁移是MIPS平台上系统的必然发展趋势,前段时间,今年Google Summer of Code指导机构之一的Debian还成立了一个MIPS N32移植项目,该项目的完成将会对N32系统的普及起到巨大的推动作用。

  总体上看,龙芯上自由软件的发展现状处于由可用到好用的过渡阶段,成果与不足并存。笔者认为,目前龙芯软件开发的最大问题是龙芯对自由软件的理解不够深入,具体表现为开发中某些做法与自由软件社区中约定俗成的做法有些不同。

首先,常见的自由软件发展形式中发展的主体是软件项目,推动项目发展的是围绕这个项目成立的社区。公司只作为软件项目的一个贡献者,是社区成员的角色,这方面最好的代表就是Linux内核。有的项目背后虽然只由一个公司所掌控,也得采用这种形式,比如Ubuntu。这样做的好处是可以淡化公司的存在,让人们相信自己是为了这个软件项目在做贡献,尽可能多地吸引不同背景的开发者。而目前实际上并没有这样的一个关于龙芯的社区存在。如果有这样一个社区的话,我们应该尽快为龙芯软件的发展确定一个路线图,确立统一的规划,加强社区各个成员间的合作与共享。比如搞清楚发展的先后顺序,搞清楚每个成员正在做的事情,搞清楚每个具体项目的进度,搞清楚还有哪些工作需要完成等等。这样,假如有其他人想加入的话,也可以知道自己应该从哪里下手,有利于吸引更多的开发者。建立Planet(开发者的blog聚合)也很有必要,可以让所有人随时了解每个开发者已经做了什么,正在做着什么。

其次,在研发软件之前,应该对现存的自由软件项目做充分的调研,看看有哪些项目可以利用(龙芯选择Linux其实也是不自觉的经历了这个步骤)。并非只有操作系统才值得这样做,桌面环境、应用软件一样可以。逸珑8089笔记本自带系统的桌面是经过修改的KDE,这个项目笔者认为很难有什么前途,因为决定自由软件发展的一个重要因素是使用人数,用的人多了,才会吸引更多的贡献者。如果在决策之初稍作调研的话,也许会发现海峡对岸的开发者正在打造一个叫做LXDE的轻量级桌面环境。这个桌面环境运行起来可以显示出与华硕EeePC几乎一样的操作界面,与逸珑8089笔记本自带系统的界面也很相似。LXDE遵循freedesktop.org组织提出的自由桌面标准开发,如果当初在此基础上进行二次开发,会省不少力气,还能创造双赢的局面。

  第三,龙芯相对欠缺与国际自由软件社区主动交流的意识和行动。自由软件的一个好处是谁都可以得到源代码来学习和改进。但改进只有被上游所收录之后才能真正地存活下去。例如逸珑8089笔记本的温度与风扇监控模块在最新版本的Linux内核上工作不正常,我们只有自己去做相应的修改。如果模块进入了内核,我们就不用做这个事情,当初引入这个改动的人会负责把内核中所有需要改动的地方进行修改。

想让上游收录我们的补丁,在写补丁之前就应该了解上游对于代码的要求,比如最起码的代码风格等。在写的过程中,也应该多多听取上游对于代码的意见。可惜龙芯目前在这方面做的还不够好。以前文提到的mplayer为例,简单看一下这个专门为龙芯优化的mplayer的源代码,可以发现几乎所有的改动都是把原有代码注释掉,再加上手工编写的汇编语言。这样的改动,让任何人都没有协作的余地,也会给维护带来很大麻烦(汇编语言难以理解且与ABI相关),是绝对没有可能进入上游的。如果要用龙芯的多媒体指令集,可以利用gcc 4.4版本开始提供的龙芯多媒体指令intrinsic。最起码,可以为每一个指令定义一个宏,而不要直接使用大段的汇编语言。

要解决所有这些问题,最根本的还是要重视软件在龙芯生态环境中的作用,不要视其为附庸。软件社区的建设与人才培养是当务之急,要知道在许多大型IT企业中,软、硬件工程师的比率甚至超过2:1。另一方面,目前龙芯阵营中,还缺少在国际开源社区举足轻重的人物,如果完全靠自己培养,将会比较耗时。收买有时也是很有效的运作方式,就像英特尔雇佣Xorg的老大Keith Packard,对龙芯就是很好的启发。笔者认为,只有当我们的软件工程师可以代表龙芯在一些著名的自由软件国际会议上发表主题演讲的时候,才意味着龙芯产业生态环境达到了健全的程度。

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加速建设龙芯产业生态环境

原文发布于《计算机世界》

最近,围绕龙芯发生了不小的风波。中科院计算所获得MIPS知识产权方面的授权,被某些媒体解读为“我国CPU核自主知识产权战略的失败”。所幸龙芯官方第一时间发表声明澄清了事实,才消除了误读带来的负面影响。

要弄清这件事情的原委,就必须了解MIPS的商务模式。这家公司是个很典型的Fabless型半导体企业,拥有MIPS架构相关的知识产权。并且它也开发处理器,只不过自己不生产,而是将处理器核的代码作为授权的一个可选项。与MIPS合作的厂商有两种选择,如果你想开发兼容MIPS指令集架构的处理器,那就必须获得该公司的架构授权;如果你不想或不必自行开发处理器核,也可以直接选择MIPS现有各系列处理器核代码的授权,添加、修改逻辑部件后直接流片、量产。对于前者来说,被授权厂商须亲自完成处理器设计的前后端流程,而产品最终实际表现出来的性能,也完全取决于这个阶段的设计水平。

计算所与MIPS之间的授权,走的正是第一种模式。

熟悉龙芯的朋友们都知道,在市场有售的采用MIPS指令集架构的通用处理器中,龙芯2F已经是性能最高者。所以,计算所从授权中获得知识产权范畴下的商业机密、商标与版权等非技术部分,似乎才是最有价值的内容。曾经,龙芯只能通过与MIPS架构授权客户意法半导体的合作绕过这道坎,客观上造成了代工与销售的排他性,市场化的进程走得并不顺利。如今直接取得MIPS架构授权,在产业链上拥有了100%的自主权,可谓是龙芯产业化道路上的重大进步。

到这里,可以有个明确的结论了,龙芯是完全自主知识产权的处理器。也有一些人质疑,这个“自主知识产权”的概念,是否意味着指令集架构(ISA)也要另起炉灶弄一套新的呢?市场已经多次就这个问题给出明确答案:在缺乏产业生态环境的情况下,私有指令集架构的处理器想成功,需要付出难以想象的巨大代价。就算有国家力量在推动,也很难在短时间内改变这种局面。另一方面,在半导体领域我们是后来者,这个事实必须得承认。想借助现有资源实现快速突破,就一定要充分团结尽可能多的力量。而兼容一套主流的指令集架构,主动进入一个相对成熟的产业生态环境,是目前最好的选择。

自主知识产权的判断依据并不是指令集架构的通用或私有,而是处理器核是否为自主设计。这个概念,国家相关主管部门是非常清楚的,并且有迹象表明,他们已开始着手培育完整的产业生态环境。可以看到,在核高基重大专项申请中,国家明确要求所有SoC相关项目涉及到的处理器核必须拥有自主知识产权,对指令集架构却并未做强制规定。这充分说明了主管部门了解产业、尊重产业发展规律的事实,对那些长期致力于自主知识产权处理器核研发的企业机构来说也是最好的鼓励。

这次授权对于龙芯产业化来说,又是一个新的开始。纵观海内外,好像也没有一个科研院所出面卖处理器的先例,成立企业化实体可谓当务之急。在成功打造了联想、曙光后,已经提上日程的龙芯公司又将成为计算所科研成果市场化的新案例。除了技术服务与销售,公关、品牌推广等市场工作也是新公司必须肩负起的职责。此外,目前龙芯体系中较弱的基础软件部分还有大量工作亟待完成,如何处理好与开源社区的合作关系,使之更好地与龙芯产业化工作相结合,也是新公司必须优先解决的问题。

(5个打分, 平均:2.60 / 5)

龙芯CPU(14)–龙芯签约MIPS引发“自主知识产权”之争

这是一篇来自北京的半导体业界观察家王艳辉的文章。笔者阅读之后,个人窃以为有一些观点是正确的。文中的一个观点比较值得反思–国家决策部门对“自主知识产权”的理解误差,导致了在资金投入方面的不公平倾斜。关于文章作者王艳辉,其个人介绍如下:中国科技大学博士,曾就职于联想集团、普天集团及信息产业部从事IPTV、智能手机及集成电路等业务,北京四海雍智半导体测试技术有限公司总经理,中国软件行业协会嵌入式系统分会副秘书长。其IT评论专栏网站为:老沓专栏

《龙芯签约MIPS引发“自主知识产权”之争》

老杳的一篇《龙芯签约MIPS,自主产权CPU核战略宣告失败》引发媒体的热烈讨论,虽然热烈,却没有涉及核心问题,其实龙芯是否自主知识产权并不关键,关键的是在国家某些决策部门严重,所谓的“自主知识产权”标准是否一致,这也是引发老杳写这篇文章的真正原因。

业界都知道国家对集成电路产业每年都会投入大笔资金进行扶植,今年由于经济危机扶植力度更大,条件之一便是自主自是产权的CPU核,也因此方舟、汉芯、北大众志、国芯、龙芯等等“自主知识产权”CPU或CPU核都曾经获得巨额资助,如果算上那些使用这些“自主知识产权CPU核”的单位,资助的金额更为巨大,同时是开发CPU处理器,这些年国家一直将诸如瑞芯微、北京君正这样的企业排除在外,原因也只有一个便是没有“自主知识产权”。如果说龙芯与MIPS 签约之前可以宣称自己的“自主性”,现在签约MIPS,与北京君正等处于同一起跑线,怎么人家君正就不是自主知识产权了?

同一名词,“自主知识产权”每个人的定义却不同,如果说踩着巨人的肩膀,在别人知识产权的基础上加入自己的创新便是自主知识产权,那联想的电脑也肯定是自主知识产权,毕竟虽然使用了Intel的CPU,联想在外观设计、功耗设计、电磁兼容甚至结构设计中加入了许多自己的创新,没有理由被怀疑拥有自主知识产权,因此同是自主知识产权,程度可能不同,也因此引发了对自主知识产权的争议。

曾经一位负责国家集成电路专项评审的专家谈起这些年瑞芯微为什么不能获得政府基金时说道:即使瑞芯微的MP3、MP4做到了全球第一,也不会获得政府的资助,因为瑞芯微战略与国家战略不符。后来老杳特意找到知情人士了解,什么是与国家战略不符,得到的答复是瑞芯微没有使用自主知识产权的CPU核,这些年了解情况的业界人士都知道,之所以国内存在众多龙芯CPU核的企业,并不是因为龙芯CPU核相对ARM更成熟,而是因为只要使用龙芯CPU核,便可以轻松拿到国家的产业基金,即使拿不到国家的,也可以拿到地方政府的项目基金,国家投入了巨资,至今却依然看不到有成熟的产品大批量推广。

龙芯签约MIPS之所以引发“自主知识产权”之争,在于如果龙芯是自主知识产权,北京君正的CPU算不算?从那微专家的解释,肯定不算,但龙芯和君正同样使用了MIPS兼容的指令集,两者CPU的架构也分别是独立设计,只不过君正关注32位架构,龙芯同时开发64位和32位的MIPS兼容CPU,龙芯签约MIPS使得龙芯官方宣布与北京君正处于同一起跑线,其实国内授权MIPS的企业还有很多,比如珠海炬力、北京海尔,也就是说这些企业的自主创新理论上与龙芯并没有不同,也应当与龙芯一样得到相同的国民待遇,偏偏前些年这些企业与龙芯受到的国民待遇相差甚远,这也是老杳说自主产权CPU核战略宣告失败的原因。

如果了解这些年国家对CPU核的支持政策便可以发现,在某些决策人士或专家严重,所谓的自主知识产权CPU核应当是自己的指令集、自己的架构,否则方舟便不会得到支持、汉芯、国芯也不会得到支持,龙芯之所以得到支持,在签约MIPS之前也是号称只是与MIPS相近,按照胡伟武的说法是MIPS-LIKE,老杳说自主知识产权战略失败也是基于这个前提,龙芯都自主知识产权了,瑞芯微、君正也应当是自主知识产权,但国家主管部门或专家并不承认瑞芯微、君正的自主产权,因此老杳只能说国家自主知识产权CPU核战略失败,因为龙芯放弃了、汉芯、方舟已经死亡,已经没有人支持“自主知识产权”了,不是失败是什么?

龙芯是集成电路行业政府支持的标杆,既然半导体行业协会秘书长徐小田认为老杳说法有误,作为行业协会的秘书长就应当督促政府主管部门给瑞芯微、君正、海尔等企业以相同的公民待遇,毕竟同是自主知识产权创新,这些年龙芯、方舟、汉芯、国芯等拿了太多的政府基金,而瑞芯微、君正却少的可怜,其实无论使用 MIPS指令集还是ARM指令集,对于CPU的开发难度相差并不是很大,对于大多数集成电路公司而言,只要有足够资金支持,开发一款CPU并不难,智多微、杰德、安凯、中星微、海思都已经开发出了自己的SOC产品,其中很多并没有获得政府的资助。这些公司虽然出货量有大有小,但可以肯定都已经超过了龙芯的出货量,也就是说在产业化上都比龙芯做得好。

自主知识产权战略失败与否并不关键,关键是国家在资金扶植上的公平及国民待遇,这才是引发“自主知识产权之争的核心所在。

最后解释一点,本文中的”国芯“所指为苏州国芯从freescale免费获得的CPU核,不是指以音视频为主要业务的杭州国芯。(作者,老杳)

附录:
《龙芯签约MIPS,自主产权CPU核战略宣告失败》
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龙芯CPU(13)–龙芯获MIPS正式授权

2009年6月15日,中国科学院计算所,作为一个法人机构,正式获得MIPS的授权,从而为其龙芯CPU(商标正式名称为Loongson )朝着“MIPS Compatible”的道路上迈出了重要的一步。位于美国硅谷的MIPS公司于6月15日发布了官方新闻稿。中国科学院计算所的新闻稿是6月22日发布的。

在此之前的2007年,计算所是通过为其流片的位于欧洲的意法半导体STMicroelectronics公司间接购买MIPS的MIPS64的许可证来设计和生产龙芯CPU的。有兴趣的读者可以参阅2007年3月28日MIPS公司的新闻稿

这次计算所与MIPS的直接签约中,购买了MIPS32和MIPS64的许可证。

计算所所长李国杰院士是如此评论这次合作的:”We are very pleased to solidify our relationship with MIPS Technologies as we continue to drive technology innovation and adoption throughout China,” said Li Guojie, director, ICT. “The industry-standard MIPS architectures will allow us to design chips for a host of highly secure and efficient devices for government applications. We also see vast potential for economical microprocessors that target the high-growth Linux-based netbook and consumer PC markets for individuals, schools and small businesses across our country.”

这个消息出台后,引起了业界许多的反馈。其中,不少人认为这是否意味着龙芯其实就不是自主产权的中国芯了和其他众多怀疑。计算所在22日发布了一篇官方文章《关于计算所购买MIPS结构授权的考虑 》 。为了方便读者阅读,特附录如下。

笔者认为,计算所直接获得MIPS32和MIPS64的授权,当然是一件好事。是一个正确的做法。从而,在流片等方面可以摆脱ST的控制,为龙芯3和将来的后续发展铺平道路。

当然,龙芯的成功,关键在于软件。一切的一切是应用决定系统和芯片的存活。从李国杰院士的正式谈话中,读者可以体察,是否为了国家的安全使用,是龙芯目前和将来最重要的市场。

附录:

《关于计算所购买MIPS结构授权的考虑 》

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龙芯CPU(12)–龙芯图片展

下面是笔者收集的目前为止龙芯各个版本的图片,以飨读者。总的来说,目前龙芯流片的最高版本是龙芯2F。龙芯目前官方命名是Loongson(从2006年11月开始)。GodSon的命名不再采用。

龙芯从龙芯1流片后开始,历经多次不同的流片。 其中2B存在2B和2B-1。2E也有多次不同的款式。但目前都最终用Loongson的商标一致定型。另外,龙芯1号的软核已经被用在两款SoC芯片中。其中,在龙芯2B的芯片上的“MZD110″是毛泽东的名字缩写,2003年是毛泽东诞辰110周年。在龙芯2C芯片上“DXP100”是邓小平的名字缩写,2004年是邓小平诞辰100周年。在龙芯2B1的流片上,印刷着LF0305。笔者目前不知道如何解释LF是什么含义,感觉应该是某人诞辰305年??:-)。另外,最后面的2张芯片图为基于龙芯1号的SoC芯片。








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关于龙芯2G的流言蜚语

近日于互联网上寻得一PPT,有诸多不解及感想,现予以记录。文档真实性暂不考虑,也无从考虑。

PPT

  • 支持x86虚拟机:不知道这个支持是什么层面的。如果是软件层面,似乎不该写在这;如果是硬件层面,那是龙芯3号的东西。难道是龙3虚拟机相关指令集的简化版?
  • 支持媒体加速、高清解码器:推测媒体加速还是通过类似2F集成指令集的方式而来,不过不太可能是成体系的SIMD指令集。从逻辑图来看,还有一部分IP做硬解。硬解就是硬让人不解:把君正那一套搬来干啥?或者是凤芯里的IP?问题君正好像以后都不采用这种方式了,不入流阿。
  • 1MB二级缓存、ECC校验:从性能和产品特性考虑,这个SoC的适用场合中貌似没有用得到的地方。
  • 内存控制器:左侧文字写明是DDR2/DDR3控制器,右侧逻辑图里却是DDR1/DDR2控制器,令人糊涂。不过还是从性能角度考虑,DDR3有必要么?
  • PCI-E控制器:最关心的是专利和授权问题,不知道怎么搞定的。龙芯3号原本同时集成HT和PCI-E控制器,后来好像就是因为上述问题把PCI-E拿掉了。
  • GPU及显示控制器:本页幻灯中最悬疑的地方。右侧逻辑图中有一个叫做“2D GPU”的部件,对此网上争论很多。有人说可能是“龙芯2D处理器”,就是个GPU;有人说是二维的GPU,但从没听说过没有3D能力的显示芯片被称作GPU;还有人头头是道地说这是ICT买来的IP,原厂家是Vivante……总之争议很大,个人觉得都不靠谱。
  • 加密处理器:一般说来这个部件用在通信和存储业务的加解密中。如果这个部件出现在龙芯3号里,我可以理解;但出现在这么一个全功能的SoC(确切地说是MoC)中,就很难理解了。唯一靠谱的推论,就是ICT早做好了这部分IP,本来要用在龙芯3号中,现在放在2G里为了做便携终端的存储加密,而且已经有了明确需求(军队、政府)。具体实现和产品可以参考VIA C3/C7/C8的PadLock解决方案。
  • ACPI:ACPI应该是x86中的东西,MIPS没有(对此我不是十分肯定)。不知道这里指的是不是ICT开发的类似ACPI的体系,但从需求来看是完全可以理解的。
  • AXI CrossBar:不知为啥总觉得不对劲,具体说不上来。

最后是个人一点不成熟的看法:

我一度相信这是ICT把手里积累的IP做了个大杂烩,因为现实中能把这些部件都用上的产品太少了。基于ICT目前的开发模式,这也是可以理解的。我想这样的龙芯2G最可能的产品形态可能还是便携终端或瘦客户机,卖点还是自主知识产权和安全性,主打的还是行业用户。如果是我做营销,我会把卖点集中在加解密特性,并且不会把价格定的非常低。参考设计会做具备实时存储子系统加解密功能的NetBook,以及针对行业用户的瘦客户机解决方案。后者类似Intel的博锐,但以太网上的通信是IPSec加密过的。因为龙芯平台的PMON(即Bios)完全是自主可控的,所以完全可以做到对软件透明。这种实现,据说龙芯某些研发中的安全产品已经采用了。

遗憾也不是没有,个人认为SATA控制器和视频硬解是最大的短板。如果能支持至少4个SATA口和RAID 0、1、5,那龙芯2G有能力达到SMB级存储的要求。为什么是视频硬解而不是硬压呢?现在比较火的IP分布式视频监控方案市场可不小。而目前看2G要进机顶盒电脑恐怕不太实际,这类产品的市场是否存在目前都值得怀疑。

越看龙芯2G越像Intel的Tolapai,只不过在对应用的把握和指标量化分析上,ICT应该好好向Intel学习学习。无论如何,65nm工艺在大陆已经比较成熟了,如果ICT能够在2010年成功做到龙芯2G的量产,市场前景还是很不错的。

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