但是,随着国内信息化的加速以及电子信息制造业的快速发展,“缺芯”的问题又再次受到国家重视。
“十五”期间要不要、能不能开发国产 CPU 的争论开始爆发,此后科技部将信息产业部启动了发展
国产 CPU 的“泰山计划”。虽然该计划未能实现既定目标,但为国产 CPU 的发展点燃了“星星之火”,
这些火种演变成了现在国产 CPU 设计的三支国家队——飞腾、申威和龙芯。除了“泰山计划”外,
科技部也在通过“863 计划”对国产 CPU 进行支持。从“十一五”开始,国家通过核高基重大科技
专项对国产 CPU 重点企业进行了扶持。“十二五”以来,国家通过集成电路产业优惠政策、产业基
金等措施扶持国产 CPU 产业,国内培育出了一批国产 CPU 设计单位和研究机构,发展走向正轨。
其中,传统的设计机构如龙芯、飞腾、申威、海思、紫光展锐等竞争力正在提升,君正、兆芯、海
光等新秀也在快速成长,科研机构包括中科院计算所、北大众志、国防科大、江南计算所、北京大
学、浙江大学等都在积极参与,形成了百花齐放的局面。
1.2 部分国产 CPU 厂商具备完全自主发展能力,但多数仍依托国际合作
国产 CPU 技术格局:少数具备自主指令集架构设计能力,多数依靠国际成熟架构授权
CPU 发展到今天,其内部架构和逻辑关系已经变得错综复杂,设计企业如果从头开始进入,成功难
度很大。国内有部分完全自主架构,如北大众志完全自主开发的指令集产品 UniCore,苏州国芯、
杭州中天、浙江大学共同设计的国产嵌入式 CPU——C-Core 等。但是我们也看到,虽然这些产品
在指令集架构上,实现了完全的自主,安全性最高,但是缺点也十分明显,包括缺乏操作系统等基
础软硬件支持、开发工具少(编译器、调试器等)、应用程序开发困难、移植难度大等,所以一直以
来在产业化上受到较大制约。目前,活跃在市场上的国产 CPU 绝大多数都是采用同国外合作的方式,
主要途径包括购买指令集授权、技术合作等。
提到指令集架构,则要从计算机的发展史开始说起。早期的计算机系统,软件的编写都是直接面向
硬件系统的,即使是同一厂商的不同计算机产品,他们的软件和硬件都是不能通用的,软件和硬件
紧紧耦合在一起,不可分离。后来,IBM 为了使自己的一系列计算机能够使用相同的软件,免去重
复编写的痛苦,于是在它的计算机系统中引入指令集架构(ISA,Instruction Set Architecture)的概
念,将软件编程所需要的硬件信息抽象出来,形成一个抽象的机器架构,编程人员在这个抽象机器
上进行编程,进而实现了与硬件的解耦。至此,处理器则从原来与系统不能分离,演变成为指令集
架构、微结构、底层的物理实现三层结构,并一直延续到现在。指令集架构中,最为基础的就是指
令集,它是用来引导 CPU 进行加减运算和控制计算机操作系统的一系列指令集合。
23150585/43348/20191105 11:02