20年毫无作为？龙芯发展远超想象！

“如果把人类国家的历史发展比作赛马的话，以一千年为一圈，有一匹马在前面几圈一直跑在最前面，领先世界，只是到最近几百年才落后，并且最近是几十年，这匹马已经飞快地追了上来。如果是你，你会不会在这匹马上押注呢？”

这段话是胡伟武所说，当时他在中科院计算所做一个 CPU 设计的讲座，我坐在台下听讲。

 

讲座的具体细节我早已忘记，但这段话让年轻的我听得“热血沸腾”，觉得中国真是大有前途。

 

后来只有 J20 横空出世的时候才再一次有类似的冲动：要找机会，为国效力！

 

可见胡伟武不但技术很牛，还是一个特别善于鼓舞人心的领导。

 

当时龙芯刚起步，33 岁的胡伟武带着一帮年轻人没日没夜地干，终于做出了龙芯一号（小名狗剩），想了解详情的同学可以去搜一下《我们的 CPU》。

一晃 20 年过去了，胡伟武老师已经满头白发，当年的狗剩已经长大成人，最新的龙芯 3A5000，主频 2.3GHz-2.5GHz，包含 4 个处理器核心。

根据国内第三方测试机构的测试结果：

 

“龙芯 3A5000 处理器在 GCC 编译环境下运行 SPEC CPU2006 的定点、浮点单核 Base 分值均达到 26 分以上，四核分值达到 80 分以上。基于国产操作系统的龙芯 3A5000 桌面系统的 Unixbench 单线程分值达 1700 分以上，四线程分值达到 4200 分以上。上述测试分值已经逼近市场主流桌面 CPU 水平，在国内桌面 CPU 中处于领先地位。”

 

虽然新闻报道中经常会提到龙芯被用到网安、能源、交通、金融、物联网、工控、超算、北斗卫星等领域，可是我们身边并没有看到有多少龙芯电脑。

 

这是因为龙芯走了一条最难走的路，国产 CPU 当中，有这么几个流派：

 

①合资+x86 授权派

 

如天津海光和兆芯，他们获得了 AMD 和威盛的授权，可以设计制造 x86CPU，可以利用现有的软件生态。 

 

但是美国商务部已经把它们拉上了“黑名单”，无法获取最新的技术架构了，发展路径被堵死。

 

②ARM 指令集授权

 

如华为海思和飞腾，市场广阔，软件生态也好，但指令集控制在别人手中，如果被制裁，也是死路一条。

 

③指令集授权+自研指令集

 

典型代表就是龙芯，最早用 MIPS 指令集，后来干脆买断，在此基础上发展出了完全自主可控的 LoongISA 指令集。 

 

龙芯虽然有着最为远大的志向：要建立和 Intel / ARM 并列的生态系统。但背后也有一个大坑：没有软件支持。

 

LoongISA 指令集和别人都不一样，第一步必须得找个操作系统支持，把它移植过来。

 

感谢开源的 Linux，这一步并不是很艰难。

 

有了 Linux 是不是就完事无忧了，不！编译器必须得移植过来：

很多软件运行在虚拟机/解释器当中，它们也必须得移植：

 

再把 OpenOffice，Firefox 等办公应用软件移植过来，一个基本可用的系统就出现了。 

 

但是这样的 Linux 这样的系统，开发人员能用，党政军“被迫”也能用，普通消费者用不了。

 

因为没有微信、QQ、支付宝、Photoshop、PR、AE、各种游戏..... 这才是 x86 生态最厉害，最吸引人的地方。

 

当然可以把这些软件一个个移植过来，前提是厂商得愿意，得有动力（利益）才行，要不然，哼哧哼哧移植过来，没人用，投入的人力物力都浪费了。 

 

还有一种办法是不做移植，采用翻译的办法，把 x86 程序的二进制代码翻译成 LoongISA 指令集。

 

翻译的方式有三种：

 

①软件翻译

 

相当于搞了一个模拟器，以纯软件的方式构建了一个虚拟的主机环境。如 qemu、苹果的罗塞塔、以及微软 Windows 在 x86 上模拟 arm 的技术等等。

 

这种方式的有点是极其灵活，指令集升级只需要更新软件即可。缺点是效率比较低。

 

②硬件翻译

 

Linus 早期加入的 Transmeta CPU 就是这个思路，它会把 x86 指令转换自己的指令来执行。

 

虽然能直接运行 x86 上的程序，但是却受制于 Intel 和微软，虽然 Transmeta 在和 Intel 的诉讼中获胜，在市场上却黯然落败

 

③软硬结合翻译

 

龙芯本质是软件翻译，但是在指令集中专门提供了硬件指令来加速翻译过程，既有软件翻译的灵活性，又有硬件的效率。

 

在运行 Windows(x86)程序时，由于龙芯的 Linux 系统并不支持 Windows 系统的 API(例如 CreateProcess)，需要一个 Wine 软件做中间层，把 Windows API 转化成 Linux API（例如 fork）。

 

最终，龙芯的翻译情况是这样的：

看起来非常复杂，但是没有办法，IT 产业现状就是如此：不但要自主，还要兼容。

 

龙芯为了达到这个目标，需要具备“2+3+3+2”共十个能力：

• 其中，第一个“2”是指两大核心软件：BIOS、操作系统内核（含驱动和虚拟化）
• 第二个“3”则是三大编译器，GCC、LLVM、GOLANG
• 第三个“3”则是三大虚拟机：Java、JavaScript、.NET
• 第四个“2”则是两大二进制翻译系统：X86、ARM

龙芯要自建生态，如果是之前，我是绝对不看好的。因为我觉得旧的生态一旦形成垄断，后来者再无机会。

桌面生态被 Windows+Intel 占据，移动被 Android+ARM 垄断，后来者想从它们的饭碗中抢饭吃，要走的路非常之长，长到几乎难以看到尽头。

 

与其如此，还不如努力探索、抓住下一波浪潮。

 

但是这几年，我们看到特朗普搞起贸易战，以举国之力打压华为，断掉华为芯片供应，把一大批中国的公司拉入实体名单，再看看最近以美国为首的西方世界对俄罗斯的疯狂制裁，突然又看到了希望的曙光：这是逼着中国建立自主可控的生态体系啊！

 

之前生态市场被垄断，我们只能在一边看着，难以入局，现在存在着未知的被断供的风险，不发展自己的芯片、不去建立自己的生态体系，还能怎么办呢？

 

一旦被彻底断供，我们至少还有一套可以独立的，可以运转的 IT 系统。

 

希望龙芯及其生态能够发展起来！