包云岗:中国CPU发展,为何会出现第三种模式

来源:作者微博

2022-10-28 08:17

包云岗

包云岗作者

中国科学院计算技术研究所研究员

近期倪光南院士在《数字世界专刊》撰写专文《推动RISC-V生态建设,与世界协同创新》。文章指出:一直以来,我国芯片产业在“主流CPU”架构上受制于人,在数字经济时代,建议我国积极抓住时代机遇,聚焦开源RISC-V架构,以全球视野积极谋划我国芯片产业发展。倪院士这篇文章对RISC-V在中国的发展态势做了很好的总结。在此,再补充几点评论:

一、

过去20多年,中国的CPU发展主要有两种模式:

一是高铁模式。以海思、海光、飞腾等为代表的企业,兼容X86/ARM主流生态,通过“引进-消化-吸收-再创新”,研发出有市场竞争力的产品,努力在国内市场占有一席之地。

二是北斗模式。以龙芯、申威为代表的企业,独立构建技术体系,独立建设产业生态,目标是通过完全自主来实现可控。

近年来,出现了第三种模式——5G模式,国内越来越多的企业自发地选择开放指令集RISC-V,参与RISC-V全球生态建设,通过融入国际生态、兼容国际标准、打造国际优势。

这三种模式并不是谁取代谁的关系。相反,都需重视与发展,因为当前中国的处理器发展需要多种模式并进的“饱和式救援”。

二、

5G模式为何会兴起,受到如此广泛的关注?

5G模式和高铁模式、北斗模式最大的区别在于:指令集作为一种标准规范,是归属于某个公司、由该公司来主导指令集演进和生态构建?还是不隶属于任何一家国家或企业、用开放合作模式由全世界共同演进和共建生态?

当一个指令集隶属于一个企业,那么指令集的发展就会和企业的兴衰紧密绑定。历史上,有很多指令集随着企业的衰败而失去活力甚至消失,例如Alpha指令集随着DEC被收购而消失,SPARC指令集随着SUN公司没落而无人问津,MIPS指令集随着MIPS公司的颠沛流离而失去主流地位。

与CPU产业不同,通信产业采用是在ITU/3GPP等国际开放联盟和标准组织治理下的全球共建模式,支持各国企业既合作又竞争,具有很好的可持续发展能力。

RISC-V生态系统,图片来源见水印

三、

标准越开放,生命力越强。

最近David Patterson教授用以太网(Ethernet)发展历程来论述开放标准具有更强生命力:1970-1980年代,很多企业都开发了各自的局域网协议,比如Apple AppleTalk (1985),Datapoint ARCNET (1977),Digital Equipment Corporation DECnet (1975),IBM Token Ring (1984),Xerox Ethernet (1974),等等。这和今天国内指令集七国八制现象如出一辙。

这种局面得以改变,在于多家企业选择联合共建开放标准。 1979年,DEC、Intel、Xerox成立联盟,推出基于Ethernet的DIX以太网规范。1980年,IEEE成立了802.3工作组,很多企业参与802.3工作组共同制定以太网标准。1983年,第一个IEEE802.3标准通过并正式发布,10Mb/s以太网基本发展成熟。

以太网是一种开放标准,IEEE 802.3工作组负责标准制定,全世界企业都可以根据该标准规范开发各自的网卡和交换机。

在我读大学时,以太网一直被认为是一种低端互连技术,带宽不高、延迟也大,只能用来连连宿舍网。但今天的以太网已经成为全世界最主流的互连标准,这正是得益于它的开放性。

今天的RISC-V,能否复制以太网的成功?

责任编辑:陈轩甫
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