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解析龙芯将两款CPU核开源意味着什么?
发布日期: 2016-10-24 22:18:10

10月21日,教育部计算机类教学指导委员会、中国计算机学会教育专委会将2016 CNCC期间在山西太原举办“面向计算机系统能力培养的龙芯CPU高?醇苹被疃欧洲杯买球竞猜投注,在活动中欧洲杯买球竞猜投注,龙芯中科宣布将GS132和GS232两款CPU核向高校和学术界开源欧洲杯买球竞猜投注。那么——


龙芯开源的CPU核性能如何?

以往将CPU开源的公司有哪些欧洲杯买球竞猜投注?

开源CPU核又会带来哪些影响呢?

开源的CPU核性能如何?


CPU核也叫微结构,是决定CPU性能、安全、功耗欧洲杯买球竞猜投注、成本的最重要因素欧洲杯买球竞猜投注,日常我们所说的双核欧洲杯买球竞猜投注、四核欧洲杯买球竞猜投注、八核芯片,其实是将2、4、8个CPU核的接口互联并集成到一片硅片上,像Intel的Haswell、ARM的Cortex A72、AMD的Zen、龙芯的GS464E都是CPU核。在设计CPU的过程中,80%以上的功夫都用在CPU核上,因此,如何设计一个高性能的CPU核可以说是CPU设计中的关键技术之一。


目前欧洲杯买球竞猜投注,除了龙芯、申威、飞腾等老牌设计单位拥有自己设计的高性能CPU核之外,国内大多数IC设计公司依旧处于购买国外的IP“攒”出一个SOC的阶段,拥有自主设计CPU核的单位屈指可数。而龙芯本次将两款CPU核向高校和学术界开源,可以使学术界以龙芯的CPU核为基础开发产品,并以龙芯的CPU核为模板学习怎样设计CPU核。


龙芯开源的CPU核为GS132和GS232。GS132为单发射32位结构,采用三级静态流水结构欧洲杯买球竞猜投注,性能于ARM Cortex-M0/M3/M4相当欧洲杯买球竞猜投注。主要用于石油、电力欧洲杯买球竞猜投注、钻探、智能水表和智能电表。GS232为双发射32位结构,采用五级动态流水线结构欧洲杯买球竞猜投注,性能于ARM9和ARM11相当,在龙芯1A、1B、1C、1E中使用,主要用于各种嵌入式产品,在智能家电欧洲杯买球竞猜投注、人造卫星欧洲杯买球竞猜投注、工控等领域都有使用,像HS3700画质芯片就购买了GS232的授权欧洲杯买球竞猜投注,该芯片被用于海信的智能电视。


Sun曾经将T1欧洲杯买球竞猜投注、T2开源


1985年欧洲杯买球竞猜投注,Sun成功研究出了Sparc精简指令集CPU,再辅助以基于Unix开发的服务器系统,使Sun在工作站和服务器领域崭露头角欧洲杯买球竞猜投注,并逐渐可以对抗惠普和DEC这样的传统中式小型计算机。1992年Sun推出了市场上第一台多处理器台式机SPARCstation 10 system, 1993年Sun进入财富500强,至2001年Sun在全球拥有五万雇员,市值超过两千亿美元欧洲杯买球竞猜投注。



Sun以硬件起家,但成也萧何,败也萧何,对硬件的重视,使Sun忽略了软件的重要性,特别是没能对Wintel联盟拥有足够的警惕性。在90年代末欧洲杯买球竞猜投注,因互联网的兴起,加上Sun的工作站相对于DEC的小型机和IBM 的大型机具有价格优势,这导致虽然Sun的中小企业市场份额不断被Wintel蚕食,但由于其工作站可以侵占DEC 和 HP 小型机的市场,其盈利模式得以延续。但在互联网泡沫破裂后欧洲杯买球竞猜投注,加上Wintel联盟的倾轧,Sun服务器和工作站业务则难以为继欧洲杯买球竞猜投注,仅2002年上半年就营业额同比跌至3称欧洲杯买球竞猜投注,并从2001年的盈利9亿美元欧洲杯买球竞猜投注,跌至亏损5亿美元,随后Sun一蹶不振,在2009年被甲骨文以74亿美元收购欧洲杯买球竞猜投注。在被收购前,也许是为了放手一搏,或又是为了其他什么原因,Sun将UltraSparc T1、T2开源。


T1和T2到底如何呢?根据知乎网友“迪迦奥特曼”介绍,Sun开源了全套的RTL代码……拿着Sun开源的那套东西,做一些自定义修改,可以跑FPGA。学术圈里面已经有几个拿着OpenSPARC T1成功流片的项目,所以流片是肯定可行的…..不过T1欧洲杯买球竞猜投注、T2单核性能非常差欧洲杯买球竞猜投注,T1相当于上世纪80年代末期的水平,而T2相当于90年代早期的水平。所以千万不要指望T1和T2能有什么商业竞争力。OpenSPARC T1/T2现在最大的价值是帮助学术圈中的研究者们快速搭建一个原型系统,并且能感受一下2002~2005年时的工业级代码长什么样子。知乎网友“迪迦奥特曼”还表示,T2的源码存在BUG,至于是故意埋进去的,还是开源的时候没有处理好导致的无心之失欧洲杯买球竞猜投注欧洲杯买球竞猜投注,他就不知道了。


另外,据说国防科大在充分借鉴T1和T2的源代码后欧洲杯买球竞猜投注,先后开发出了飞腾1000和飞腾1500欧洲杯买球竞猜投注,两款芯片分别被用于天河1号和天河2号欧洲杯买球竞猜投注。


IBM的OpenPOWER


Power诞生于1990年,并斩获过多项世界第一——全球第一个双核CPU,全球第一款刀片服务器CPU,第一个战胜国际象棋冠军加里·卡斯帕罗夫的电脑深蓝所采用的CPU欧洲杯买球竞猜投注,第一个量产主频超过5G的CPU欧洲杯买球竞猜投注,第一个高超线程的CPU,以及第一个5000针的CPU欧洲杯买球竞猜投注,以及第一个封测成本比硅片成本还高的CPU,第一个单芯片量产价格突破10万美元的CPU......其应用范围曾经涵盖过小型、中型欧洲杯买球竞猜投注、大型主机,从高端到低端的工作站都可以看见Power的身影。


此外,Power还曾占据服务器市场三分之二的市场份额。而IBM也凭借Power巩固了自己科技巨人的地位,不仅在CPU研发上有着乱序执行的基础框架、寄存器重命名等一些列先驱性贡献,在科研上曾经一度成果斐然——在2001年,IBM获得美国专利和商标局授权专利数量高达3411项,比HP、Intel、Sun、Microsoft欧洲杯买球竞猜投注、Compaq、Dell欧洲杯买球竞猜投注、Apple、EMC、Oracle欧洲杯买球竞猜投注、EDS欧洲杯买球竞猜投注、Accenture和AOL在内的12家最大的美国IT业公司加在一起还要多。


但就在IBM和Power芯片光芒四射的同时,Intel却利用与微软结成联盟,并充分借力戴尔、康柏等整机厂,以Wintel联盟的方式在市场上大杀四方,加上IBM太过于任性欧洲杯买球竞猜投注,更倾向于服务土豪用户,没能细分和精耕市场,对市场和研发的综合掌握能力都不及Wintel,使Power空有一身高性能却难以抵挡Wintel联盟的侵蚀——从PC到工作站、服务器Power、Sparc等架构CPU的市场份额逐步被X86架构CPU蚕食。


与此同时欧洲杯买球竞猜投注,由于软件厂商若要兼容多种架构CPU的成本越来越高,造成软件厂商开始逐步放弃兼容一些架构的CPU——Power欧洲杯买球竞猜投注、Mips、Sparc、Alhpa等架构CPU先后被软件厂商抛弃,而原本性能最弱的X86芯片则依靠Wintel联盟和软件生态的优势笑到了最后。即便是曾经占据三分之二市场份额的服务器领域,低端服务器已然被Intel的X86芯片侵占欧洲杯买球竞猜投注,Power唯有在对可靠性、稳定性要求非常高,在决策上也非常保守的使用场景下欧洲杯买球竞猜投注,比如银行所采用的高端服务器市场寻找存在感。


正是昔日曾经辉煌的Power有着日渐被边缘化的趋势,如果IBM依然完全独占Power欧洲杯买球竞猜投注,其他IT公司根本不会基于Power构建基础软硬件欧洲杯买球竞猜投注。因此欧洲杯买球竞猜投注,IBM选择了联合Google、NVIDIA、TYAN欧洲杯买球竞猜投注、Mellanox成立了OpenPOWER联盟和OpenPOWER基金会试图力挽狂澜,旨在通过开放合作的模式,将IBM的Power硬件资产与软件堆栈欧洲杯买球竞猜投注,以及第三方联盟伙伴的软件堆栈深度结合,在芯片设计、系统设计与开源软件三个层面推动Power生态环境的发展与壮大。



不过,相对于Sun开源T1、T2后,大家都可以免费下载源码不同欧洲杯买球竞猜投注,要获得Power的源码,要付出不菲的代价,以2014年IBM向中国大陆中晟宏芯授权Power8源代码为例,为了拿到Power的全套代码和工具,据小道消息称,中方为此支付了2亿美元左右的费用。


学术界将收益于龙芯CPU开源


一直以来,我国计算机领域的教育更多的还是教学生如何“用”计算机而不是“造”计算机,这直接导致国内IT人才结构失衡,应用开发型人才充足,但底层基础系统研发人才却极度匮乏,使中国庞大的IT产业建立在国外软硬件系统平台之上。


龙芯将CPU核向高校和学术界开源,则给予在校大学生一个很好的学习实践平台——龙芯中科资助大学老师基于龙芯平台设计实验课程,使学生可以在真实的(而不是简化的)CPU上运行真实的(而不是简化的)操作系统欧洲杯买球竞猜投注,在龙芯实验平台上启动操作系统并进行性能分析欧洲杯买球竞猜投注。在流水线设计方面,让学生把GS132的三级静态流水线改造成五级静态流水线。在TLB和Cache设计方面,让学生在五级GS132处理器核上按MIPS32规范实现TLB及Cache,运行通用操作系统,进行有/无Cache的性能分析。在双发射结构设计方面,把GS132处理器核改造成双发射CPU,进行单发射和双发射性能比较。在动态流水线设计方面,在GS232基础上改写部分欧洲杯买球竞猜投注?椋ㄈ绯朔ㄆ、保留站等)进行静态单发射欧洲杯买球竞猜投注、静态双发射、动态双发射的性能分析欧洲杯买球竞猜投注。


(龙芯教育实验平台)


此外,龙芯还研发了CPU实验平台欧洲杯买球竞猜投注、操作系统实验平台欧洲杯买球竞猜投注、并行处理实验平台等数款龙芯教学平台,通过为高校提供完整的线上欧洲杯买球竞猜投注、线下实验环境,助力教学改革和计算机专业学生的系统能力培养,实现“设计真实处理器,运行真实操作系统”欧洲杯买球竞猜投注。


总之,正如知乎网友“迪迦奥特曼”对OpenSPARC的评价:OpenSPARC T1/T2现在最大的价值是帮助学术圈中的研究者们快速搭建一个原型系统,并且能感受一下2002~2005年时的工业级代码长什么样子。龙芯将两款CPU核开源的影响和作用也大致与OpenSPARC类似。


助推软件生态建设


目前,在龙芯3A3000已经成功流片的情况下,就党政军办公市场而言,龙芯最大的问题已经不是CPU的性能不够用欧洲杯买球竞猜投注,而是缺乏软件生态的支持,而软件生态建设单凭龙芯自己是很难做起来的,必须依靠众人拾柴火焰高的模式欧洲杯买球竞猜投注,发动合作伙伴、开源社区欧洲杯买球竞猜投注、以及创客群体共同建立欧洲杯买球竞猜投注。这时候适当的将两款CPU核向高校和学术界开源,有助于让广大在学生学习如何围绕龙芯进行开发,在莘莘学子毕业后,自然能掌握围绕龙芯进行开发的相关技能,这有助于龙芯软件生态建设欧洲杯买球竞猜投注。


不过,将CPU核开源并不意味着一定就能把生态建立起来,以往也有一些IT公司将自己的CPU开源,比如SUN就曾经将自己的CPU开源欧洲杯买球竞猜投注,国防科大还下载了源代码,并以此为基础开发了飞腾1000和飞腾1500,这两款CPU还被用于天河1号和天河2号欧洲杯买球竞猜投注。不过即便如此,也无法挽救SPARC逐渐被边缘化的命运欧洲杯买球竞猜投注,其生态至今也没能建立起来。


在去年年底欧洲杯买球竞猜投注,ARM将Cortex-M0处理器开源,并以优惠的授权费帮助初创厂商加快芯片开发进程。另外,还有risc-v这样的开源产品,而且有越来越火的趋势——linux、gcc、llvm甚至bsd类操作系统都开始支持risc-v...... 正由于开源的CPU核并非只有龙芯,单纯希望依靠将CPU核开源就能建起软件生态的想法显然是不切合实际的,要对生态建设起到积极作用,一方面需要长时间的持续投入,另一方面也需要企业、高校联合协同,密切配合欧洲杯买球竞猜投注。


结语


龙芯之所以将两款CPU核开源,一方面是为了配合国家计算机专业课程的教育改革,另一方面也是为了培养一批能给龙芯做基础软硬件开发的新鲜血液,并借此丰富龙芯的软件生态和产业链。不过欧洲杯买球竞猜投注,最后究竟能取得怎样的效果,还有待时间的检验。

 
 
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