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龙芯出世■本报记者 杨霞清 王皓 刘学习 |
一颗号称要终结中国IT无“芯”历史的“龙芯”,真的能承载人们如此厚重的期望吗? “龙芯1号”通用CPU芯片在总体上达到90年代中期的国际先进水平,居国内通用CPU研制领先水平。 “龙芯1号”项目组很好地完成了项目任务书规定的总体目标,为今后研制更高性能的通用CPU芯片奠定了坚实的基础。 鉴定委员会一致通过“高性能通用CPU芯片研制——龙芯1号”的技术鉴定。 希望加快“龙芯”CPU产业化进程,在有关领域推广应用。 ——摘自“高性能通用CPU芯片研制—龙芯1号”鉴定委员会鉴定意见
9月28日,北京长城饭店,盛大的迎新仪式。周光召、路甬祥、李国杰手起布落,我国第一款通用CPU“龙芯”(英文名Godson)露出了它神秘的面容。 “‘龙芯’为改变我国信息产业无‘芯’局面迈出了重要的步伐”,人们又一次为这样的成功欢呼雀跃。 但眼看了太多“中国芯”的始热终冷,“龙芯”是否也会成为过眼烟云般的“传奇”? 此“芯”非彼“芯” “龙芯”之前,“中国芯”的名单上已有“方舟”等处理器。据透露,目前至少有十几家单位在做“中国芯”。而几乎每颗“芯”在迎来人们热烈的掌声和喝彩之后,便逐渐淡出人们的视线。 这样的历史使人们把怀疑和担忧的目光转向了“龙芯”:这颗最高主频达到266MHz的“中国芯”,它的价值何在?能否真正“搏动”起来?是否会重蹈覆辙? 这颗由中科院计算所研制的“龙芯”CPU,市场定位在服务器和嵌入式领域。“主频最高266MHz,目前服务器用的CPU主频已经达到2GHz。中国人造‘芯’,就是为了争口气!国家只顾花钱做事,也不管能不能用。”网上的评论尖锐而直接! 中科院计算所所长李国杰承认“龙芯1号”速度并不快。“但‘龙芯1号’是从无到有的跨越,这是CPU的一小步,但却是中国信息产业的一大步。”李国杰说。
“‘龙芯’是一个襁褓里的婴儿,我们不能要求它一出生就非常的强壮。”“龙芯”的第一个用户——曙光公司总裁历军说。但历军强调,用在不强调速度的安全领域,这样的速度足够了。 “绝对不是为了争口气那样简单!”面对质疑,中科院计算所系统结构研究室主任、“龙芯”项目负责人唐志敏心平气和。“实际的意义有两点:一是国家安全,包括国防和信息安全,比如技术装备,如果装的是国外的芯片,国外一断货,就无法使用; 第二,从产业的角度来说,我国的电子产品和电子设备如果没有自己的核心芯片,就只能永远处于来料加工和组装的地步。” 为了证明此“芯”非彼“芯”。唐志敏特意把“龙芯”和以前的“中国芯”作了比较。唐认为,从定位上说,“龙芯”可用于服务器和嵌入式系统;以往的“中国芯”只能用于嵌入式系统。此外,“龙芯”兼容MIPS系统,而有的“中国芯”的指令集是独立开发的,这制约了它的应用前景。 唐志敏说,PC用的CPU只是CPU家族中的一种。CPU按使用方式的不同分为两类:一类是通用CPU,包括用于服务器的CPU和用于PC的CPU。这类CPU的商品化产品有奔腾、Alpha、Power、PA-RISC、UltraSparc等。另一类是嵌入式CPU,主要用于路由器、手机、打印机、家用电器等产品,典型芯片有ARM、StrongArm、SH7000、V800等。 计算所在给“龙芯”定位时绕过了奔腾,“我们不是抗衡英特尔,‘龙芯’不是PC上的CPU。”唐志敏强调。 “目前在PC类CPU领域中,Intel和AMD几乎分享了所有的市场,就连通过两次购并在1999年进入CPU市场的威盛,虽然排名第三,也仅能占到小于2%的市场份额。品牌的认知度和用户的可接受性是对任何一个新产品的挑战。”威盛电子总监孙伟说。而在服务器领域和嵌入式领域,还没有形成一家独大的局面,尚有进入的空间。 另外,“龙芯”与MIPS系统兼容,操作系统方面选择内核开放的Linux。这些都被认为是“龙芯”比以往的“中国芯”应用前景更为广阔的因素。兼容也不是百益无害,芯片只要和别人兼容,会在很多方面涉及到知识产权纠纷。唐志敏认为,涉及知识产权和专利时,如果有必要,计算所会出钱购买。 “只有做出第一个,才能做出更好的。从0到266MHz是一个历史的跨越,266MHz与3GHz的差距是可以改变的!中国芯片能从无到有、从有到精、从精到盛。”倒是一位网友的评论很让人振奋。 “芯”动何处? 芯片既是“印钞票”的行业,同时也是“烧钞票”的行业。“挥金如土”的芯片投资决非一般的公司和科研单位所能承受。 拿芯片巨头英特尔为例,2000年、2001年的年销售收入分别为337亿美元、265亿美元。按国际惯例,芯片业的研发费用通常占销售收入的15%~20%,这样,英特尔每年花在研发上的投入至少在30亿美元左右。而事实上,英特尔今年的研发投入超过了40亿美元,去年和今年在生产设施方面的投入累计超过了120亿美元; 在人才方面,英特尔的研发机构——英特尔实验室(Intel Lab)在全球拥有7000多名研究人员。 反观中科院计算所这样的非商业性机构,缺钱是肯定的。唐志敏坦言资金是“龙芯”研制初期遇到的一个较大的问题。2001年开始研制“龙芯”时,李国杰和唐志敏到处找钱,“当时正值‘九五’末,‘九五’的钱已经花得差不多了,‘十五’的钱还没有启动。我们没有找到钱。”唐志敏回忆说。最后计算所咬牙从所里的经费中拿出了1000万元,这才解决了“龙芯”研制的资金问题。 出人意料的是,当记者在9月28日的成果汇报会上问及资金是否会成为“龙芯”下一步发展的瓶颈时,李国杰大手一挥,非常自信地说:“钱不是问题!”据李国杰透露,“龙芯”研制的资金主要来自国家、企业和计算所。到目前为止,“龙芯”的后续研发资金已申请到6000万元。“国家科研基金还有7个亿没启动呢!这才是大头。”李说。 李国杰在资金方面的理直气壮除了国家加大对芯片的扶持外,还有一个原因是,计算所的策略是只负责芯片设计,其他相关环节都外包出去。目前“龙芯”的样片由台积电负责生产。年底上海中芯国际8英寸晶圆生产线投产后,“龙芯”制造将考虑在明年移到内地。“我们不像英特尔,从设计、生产到封装测试都是自己完成,所以不需要那么多的投入。” 相对资金而言,人才的缺乏也许更加紧迫。 威盛电子学术总监孙伟曾撰文指出,我国开发通用CPU的技术基础障碍和困难是缺乏IC(集成电路)设计人才。现在,全国仅有3000~4000名相关人才(其中包括中外资企业,也包括缺少设计经验的初级人员)。 计算所初期研制“龙芯”时,只有10多个人, 到现在为止,参与人数也不过50多人。李国杰认为人才不能仅靠“等和引”,不能等待留洋的人回来和引进国外的人才,要自己培养人才。 要“芯”动,资金和人才是不可或缺的双翅。 做产品还是做展品? 能否商品化是“龙芯”的生死大限。只有实现了产品化、商品化才能改变以往科研项目“出样品、写论文”的结束形式,才能避免“产品发布会就是产品追悼会”的情况出现。 在发布会现场,记者看到计算所展出的十余台基于“龙芯”的服务器和NC产品,如视频服务器、IPv6防火墙、网关、路由器等原型机。 从芯片到整机,从操作系统到应用软件,这些都是形成一个完整的产业链不可或缺的。“龙芯”与“龙腾”服务器的诞生,使我们看到在计算所及其周边已经形成了产业链的雏形。但要想带动一个新的产业,形成一个完整的产业链,仅仅靠计算所力量显然是不行的。 如何实现“龙芯”的产业化?计算所把宝押在神州龙芯公司肩上。 神州龙芯公司是由中科院计算所和综艺股份公司2002年8月合资组建而成。中科院计算所以“龙芯”等自有知识产权折合5100万元,占51%的股份,江苏综艺股份有限公司则以现金4900万元入股,占49%。 综艺股份董事、副总经理季风华称,4900万元已经全部到了神州龙芯公司的帐上。他说,综艺股份以4900万元换49%的股份“捡了大便宜”。此前,综艺股份入股连邦软件,也曾经因为投资8848而被 称之“资本玩家”。 据神州龙芯总裁沈华介绍,计算所今后只负责芯片的研发,而神州龙芯向两个业务方向发展;一是开发、推广、销售具有自有知识产权的国产32位/64位“龙芯”通用处理器。二是帮助国内家电、通信、网络、计算机厂家开发基于“龙芯”内核的SOC(单芯片系统)。 沈华说,股东给的时间表是2~3年实现赢利。为此,坐落于北京集成电路设计工业园的神州龙芯公司大力招兵买马,目前已有20多位员工,沈华的目标是120到150人。 有着综艺股份的4900万元,背靠计算所的人才资源,神州龙芯公司似乎不用担心资金和人才的问题。但业内人士分析认为,管理将是神州龙芯公司面临的最主要的问题。如何摆好与计算所在权与利上的关系,如何协调综艺股份的资金关系,将是神州龙芯公司未来必跨的坎。记者在与神州龙芯公司的交谈当中,明显地感觉到各项工作刚刚起步。 在9月28日“龙芯”发布以前,曙光已经提前两天率先发布了采用“龙芯”的曙光“龙腾”服务器,成为了“龙芯”第一个用户。曙光公司总裁历军在接受采访时说,芯片是曙光花钱从计算所买过来的。曙光是一个商业公司,绝对不会因为与中科院计算所的“亲密关系”去做赔本买卖。 曙光公司首席科学家孙凝晖认为,尽管“龙芯”在性能上差一点儿,但在不要求速度的安全部门已经够用了。而且随着明年“龙芯-2”的出世,芯片性能会不断地提高。曙光公司负责营和市场的副总裁孔红满却很得意地说,曾经有一个政府部门的负责人表态,只要“龙腾”能做出来,有多少就买多少。 在龙腾发布之前据可靠消息,国内服务器的另外一个知名厂商已经和龙芯在安全服务器上合作。而联想等其他国内的服务器厂商则在观望中。 “龙芯1号”处理器
“龙芯1号”是一种与MIPS III(32位模式)指令系统兼容的通用CPU芯片。最高主频为266MHz,定点字长32位,浮点字长64位,片内含8KB指令Cache和8KB数据Cache;采用动态流水线结构,支持乱序执行和精确中断处理; 定点和浮点最高运算速度均超过每秒2亿次;在200MHz主频、Linux环境下功耗为0.4W。 该芯片支持Linux、VxWorks等主流操作系统,能直接支持软解压下的流媒体应用,可用于网络终端机(NC)、工控机等嵌入式设备。该芯片还具有防缓冲区攻击的硬件设计,可以抵御缓冲区溢出型黑客和病毒的攻击,适合做安全的网络服务器。 “龙芯1号”采用0.18微米CMOS标准工艺实现。 “龙腾”服务器
“龙腾”服务器是曙光公司推出的我国第一台完全自主知识产权的服务器,包括CPU、主板以及操作系统等在内的核心部件均为自主知识产权的产品。 CPU采用的是“龙芯1号”;主板由曙光与计算所共同研制完成,50MHz~133MHz外频,可支持50MHz~532MHz MIPS CPU,1MB大容量、可软升级的系统BIOS,商用南桥和北桥芯片,支持PCI 2.1总线标准,提供4个PCI扩展槽位,支持PC-100兼容内存条,支持IDE硬盘,提供IDE接口、USB接口、并口、串口以及PS2鼠标接口和标准键盘接口;操作系统采用曙光Linux,支持现有绝大部分Linux应用程序,包括X-Window图形系统,互联网应用服务程序、中文输入、显示以及Web浏览器、音频、视频播放器等。 “龙芯”项目大事记 2000年11月:中科院计算所正式启动CPU设计项目,系统结构设计,确定指令系统以及流水线结构; 2001年10月:计算所完成“龙芯”通用CPU的FPGA验证系统; 2002年6月:完成“龙芯-1号”可测性设计、逻辑综合、物理设计和后仿真,并形成GDS-Ⅱ版图,交付流片;
2002年8月9日:经过封装的首批芯片中午运抵计算所,下午进行CPU子卡焊接,当晚进行联机调试,加电后一次运行成功; 2002年9月22日:中国科学院在北京主持召开了计算所完成的“高性能通用CPU芯片研制——龙芯1号”成果的技术鉴定会。 目前,计算所正在对“龙芯1号”芯片进行更详尽的技术测试,并提供一批基于“龙芯1号”CPU芯片的工作站、服务器和NC系统,供使用单位试用或进行软件开发移植。 基于“龙芯1号”CPU的视频服务器和IPv6网络防火墙原型系统已开发完毕,并进入试运行。基于“龙芯1号”CPU的灵巧网关系统已在中科大网络中心的实际网络中正式运行。 (计算机世界报 第38期 A14、A15、A16) |
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