20多年了,为啥国产CPU还是不行?

发布于 2022-3-31 18:39
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故事得从 IBM 发明 PC 兼容机开始。当年,IT 巨佬 IBM 选中了一个名叫 Intel 的小公司来提供 PC 芯片,但是提出了一个额外的要求......

 

20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

 

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机缘巧合之下,Intel 找到了 AMD。

 

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,AMD 趁着 PC 的东风很快就发展起来了,他们和微软一起,在 x86 指令级上建立了庞大的生态。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

21 世纪,痛感缺芯的中国 IT 业决定行动起来,设计制造自己的 CPU。但是环顾四周,x86 已经完成垄断,留给中国队的空间不多了。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

都不愿意跳到没有编译器,没有操作系统,没有软件的生态系统大坑中。ARM 当时还不流行,于是大家都把目光投向了精简指令集。

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选择 MIPS 指令集的是中科院计算所的龙芯,选择 Alpha 的则是江南计算所的申威。

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龙芯是个通用 CPU,可以用于服务器,台式机,嵌入式等领域,还发展了用于航天的抗辐照处理器,进入了北斗卫星。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

申威处理器则被用到了超级计算机和军事领域。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

但是无论是龙芯还是申威,普通消费者几乎用不到,因为除了性能之外,他们还是掉进了生态系统的坑中。

 

申威早期主要用于超级计算机,对软件移植的要求略低。

 


龙芯想用于服务器和台式机,这就要命了。为了兼容 x86 生态,龙芯甚至发展了二进制翻译指令集,企图用二进制翻译的方法运行 Windows 以及 Linux 上的 X86 程序。

 

为了让 MIPS 的生态更加可用,龙芯公司花了大力气来培养生态。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

1998 年,拥有 Alpha 指令集的 DEC 被康柏收购,作为 Intel 的大客户,康柏对 Alpha 不怎么感冒,反而倾向于使用 HP 和 Intel 合作的 Itanium,后来干脆把 Alpha 的知识产权,卖给了 Intel 。 

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MIPS 指令集的命运也好不到那里去,不断地在各个公司之间倒卖,专利一大部分被 ARM 买走,其他的被拆分得七零八落。

 

即使如此,以美国的不要脸程度,还是有可能取消指令集授权。最后龙芯和神威不得不走上最难走的路:发展了自己的指令集。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

龙芯和申威代表了国产 CPU 的一大门派:指令集授权+自研指令集。

 

接下来,一个重量级的选手上场了。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

华为获得了 ARM 的指令集架构授权来开发自己的 CPU。在 ARM 基础上做出了一系列著名的芯片:

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在过去两年,强大的华为遭受到了美国的蛮横打击,现在没有人敢制造华为设计的芯片。

华为在手机和服务器领域,可以和高通及 Intel 掰手腕。在 5G 领域,则是全球领先。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

华为在 ARM 生态下并不孤单,还有另外一位重量级选手前来陪伴。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

飞腾的 ARM 芯片和龙芯一样,覆盖了服务器,桌面,嵌入式这三个领域。

 

随着 ARM 移动端的繁荣,支持 ARM 相关生态的底层系统和上层应用也逐渐增加,三大 Linux 发行版(Ubuntu、Suse 和 Redhat)都已经直接有支持 ARM Server 的版本。

 

在云端市场,随着人工智能计算的发展,逐渐由原先的 X86 架构一统天下,转向了异构计算,ARM 服务器端芯片出现了机遇。

 

华为和飞腾组成了国产 CPU 的第二大门派:ARM 指令集授权。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

x86 架构由 Intel 掌控,相继授权给 AMD 和 Cyrix,Cyrix 又被中国台湾的威盛收购。

 

x86 这些年的发展基本上是这样的:

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最终的结果是:20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

诉讼,和解,诉讼,和解,这样的场景反复上演,老大 Intel 对老二和老三持续不断打压。

 

2010 年,FTC 以反垄断的名义对 Intel 做出了一系列处罚,其中一条就是解除了 x86 授权不得合资的限制。

 

于是,到了 2013 年 4 月,在 x86 市场占有率几乎变成零的威盛公司和上海市国资委合资成立了兆芯,将 CPU、GPU、芯片组等技术以及研发都转移到了这家企业。

 

兆芯继承了威盛 x86 处理器的授权,并迅速推出了 KX-6000 等处理器。

 

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兆芯的最大优势是:可以直接利用大部分 x86 生态下的软件体系,不愁没有软件。

 

但悲催的是:Intel 对威盛的 x86 授权到 2018 年到期,2018 之后新的指令没法使用了。

 

类似的故事还要在海光上演。2016 年,迫于英特尔的激烈竞争,AMD 现金流压力大,急需输血的 AMD 向天津海光信息抛来了橄榄枝。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

复杂的两层股权架构,解决了授权转让和国家扶持的问题。然后通过繁琐的 11 个流程,才能产出 AMD Zen 1 架构的海光 CPU。

 

海光 CPU 主要优势是高性能, 主要用在服务器上。然而 2019 年,美国商务部将海光加入了实体清单。20多年了,为啥国产CPU还是不行?-开源基础软件社区

 

 

后记:各位看完这个漫画,应该能感受到国产 CPU 发展之艰难了,要么被美帝卡脖子,要么掉进生态系统的坑中。

 

这也是没办法的事情,IT 业起源于美国,除了 ARM 之外,其他指令集都是美国人提出来的,美国的公司早已建立了宽阔的护城河:生态系统。 

 

虽然艰难,但中国 CPU 绝对不会就此止步,开源的 RISC-V 也许就是一个突破点,让我们拭目以待吧!

 

 

 

 

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已于2022-3-31 18:39:15修改
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