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20多年了,為什么國(guó)產(chǎn)CPU還是不行?

2021-04-14 10:36 碼農(nóng)翻身
關(guān)鍵詞:CPU芯片處理器

導(dǎo)讀:中國(guó)CPU絕對(duì)不會(huì)就此止步,開(kāi)源的RISC-V也許就是一個(gè)突破點(diǎn)。

故事得從IBM發(fā)明PC兼容機(jī)開(kāi)始。

當(dāng)年, IT巨佬IBM選中了一個(gè)名叫Intel 的小公司來(lái)提供PC芯片, 但是提出了一個(gè)額外的要求。

機(jī)緣巧合之下, Intel 找到了AMD。

Intel , AMD 趁著PC的東風(fēng)很快就發(fā)展起來(lái)了,他們和微軟一起,在x86指令級(jí)上建立了龐大的生態(tài)。

進(jìn)入21世紀(jì),痛感缺芯的中國(guó)IT業(yè)決定行動(dòng)起來(lái),設(shè)計(jì)制造自己的CPU。

但是環(huán)顧四周,x86已經(jīng)完成壟斷,留給中國(guó)隊(duì)的空間不多了。

誰(shuí)都不愿意跳到?jīng)]有編譯器,沒(méi)有操作系統(tǒng),沒(méi)有軟件的生態(tài)系統(tǒng)大坑中。

ARM當(dāng)時(shí)還不流行,于是大家都把目光投向了精簡(jiǎn)指令集。

選擇MIPS指令集的是中科院計(jì)算所的龍芯, 選擇Alpha的則是江南計(jì)算所的申威。

龍芯是個(gè)通用CPU,可以用于服務(wù)器,臺(tái)式機(jī),嵌入式等領(lǐng)域,還發(fā)展了用于航天的抗輻照處理器,進(jìn)入了北斗衛(wèi)星。

申威處理器則被用到了超級(jí)計(jì)算機(jī)和軍事領(lǐng)域。

但是無(wú)論是龍芯還是申威, 普通消費(fèi)者幾乎用不到,因?yàn)槌诵阅苤?,他們還是掉進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的坑中。

申威早期主要用于超級(jí)計(jì)算機(jī),對(duì)軟件移植的要求略低。

龍芯想用于服務(wù)器和臺(tái)式機(jī),這就要命了。為了兼容x86生態(tài),龍芯甚至發(fā)展了二進(jìn)制翻譯指令集,企圖用二進(jìn)制翻譯的方法運(yùn)行Windows以及Linux上的X86程序。

為了讓MIPS的生態(tài)更加可用,龍芯公司花了大力氣來(lái)培養(yǎng)生態(tài)。

1998年,擁有Alpha指令集的DEC被康柏收購(gòu), 作為Intel的大客戶,康柏對(duì)Alpha不怎么感冒,反而傾向于使用HP和Intel合作的Itanium, 后來(lái)干脆把Alpha的知識(shí)產(chǎn)權(quán),賣給了Intel 。

MIPS指令集的命運(yùn)也好不到那里去, 不斷地在各個(gè)公司之間倒賣,專利一大部分被ARM買走,其他的被拆分得七零八落。

即使如此,以美國(guó)的不要臉程度,還是有可能取消指令集授權(quán)。

最后龍芯和神威不得不走上最難走的路:發(fā)展了自己的指令集。

龍芯和申威代表了國(guó)產(chǎn)CPU的一大門(mén)派:指令集授權(quán)+自研指令集。

接下來(lái),一個(gè)重量級(jí)的選手上場(chǎng)了。

華為獲得了ARM 的指令集架構(gòu)授權(quán)來(lái)開(kāi)發(fā)自己的CPU。

在ARM基礎(chǔ)上做出了一系列著名的芯片:

華為在手機(jī)和服務(wù)器領(lǐng)域,可以和高通及Intel掰手腕。

在5G領(lǐng)域,則是全球領(lǐng)先。

在過(guò)去兩年,強(qiáng)大的華為遭受到了美國(guó)的蠻橫打擊,現(xiàn)在沒(méi)有人敢制造華為設(shè)計(jì)的芯片。

華為在ARM生態(tài)下并不孤單,還有另外一位重量級(jí)選手前來(lái)陪伴。

飛騰的ARM芯片和龍芯一樣,覆蓋了服務(wù)器,桌面,嵌入式這三個(gè)領(lǐng)域。

隨著ARM移動(dòng)端的繁榮,支持ARM相關(guān)生態(tài)的底層系統(tǒng)和上層應(yīng)用也逐漸增加,三大 Linux 發(fā)行版(Ubuntu、Suse 和 Redhat)都已經(jīng)直接有支持ARM Server 的版本。

在云端市場(chǎng),隨著人工智能計(jì)算的發(fā)展,逐漸由原先的X86架構(gòu)一統(tǒng)天下,轉(zhuǎn)向了異構(gòu)計(jì)算,ARM服務(wù)器端芯片出現(xiàn)了機(jī)遇。

華為和飛騰組成了國(guó)產(chǎn)CPU的第二大門(mén)派:ARM指令集授權(quán)。

x86架構(gòu)由Intel掌控,相繼授權(quán)給AMD和Cyrix,Cyrix又被中國(guó)臺(tái)灣的威盛收購(gòu)。

x86這些年的發(fā)展基本上是這樣的:

最終的結(jié)果是:

訴訟,和解,訴訟,和解,這樣的場(chǎng)景反復(fù)上演,老大Intel 對(duì)老二和老三持續(xù)不斷打壓。

2010年,F(xiàn)TC以反壟斷的名義對(duì)Intel做出了一系列處罰,其中一條就是解除了x86授權(quán)不得合資的限制。

于是,到了2013年4月,在x86市場(chǎng)占有率幾乎變成零的威盛公司和上海市國(guó)資委合資成立了兆芯,將CPU、GPU、芯片組等技術(shù)以及研發(fā)都轉(zhuǎn)移到了這家企業(yè)。

兆芯繼承了威盛x86處理器的授權(quán),并迅速推出了KX-6000等處理器。

兆芯的最大優(yōu)勢(shì)是:可以直接利用大部分x86生態(tài)下的軟件體系,不愁沒(méi)有軟件。

但悲催的是:Intel對(duì)威盛的x86授權(quán)到2018年到期,2018之后新的指令沒(méi)法使用了。

類似的故事還要在海光上演。

2016年,迫于英特爾的激烈競(jìng)爭(zhēng),AMD現(xiàn)金流壓力大,急需輸血的AMD向天津海光信息拋來(lái)了橄欖枝。

復(fù)雜的兩層股權(quán)架構(gòu),解決了授權(quán)轉(zhuǎn)讓和國(guó)家扶持的問(wèn)題。

然后通過(guò)繁瑣的11個(gè)流程,才能產(chǎn)出AMD Zen 1 架構(gòu)的海光CPU。

海光CPU主要優(yōu)勢(shì)是高性能, 主要用在服務(wù)器上。

然而 2019 年,美國(guó)商務(wù)部將海光加入了實(shí)體清單。

AMD無(wú)法繼續(xù)向合資企業(yè)授予新一代Zen架構(gòu), 海光只能在Zen 1上進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)。

兆芯和海光代表了國(guó)產(chǎn)CPU的第三大門(mén)派:合資+x86授權(quán),可以利用現(xiàn)成的軟件生態(tài)系統(tǒng)。

后記:各位看完這個(gè)漫畫(huà),應(yīng)該能感受到國(guó)產(chǎn)CPU發(fā)展之艱難了,要么被美帝卡脖子,要么掉進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的坑中。這也是沒(méi)辦法的事情,IT業(yè)起源于美國(guó),除了ARM之外,其他指令集都是美國(guó)人提出來(lái)的,美國(guó)的公司早已建立了寬闊的護(hù)城河:生態(tài)系統(tǒng)。

雖然艱難,但中國(guó)CPU絕對(duì)不會(huì)就此止步,開(kāi)源的RISC-V也許就是一個(gè)突破點(diǎn),讓我們拭目以待吧!

本文經(jīng)碼農(nóng)翻身授權(quán)轉(zhuǎn)載。