龍芯究竟是什麼水平（龍芯的發展或遠超你的想像）

2023-04-12 11:41:00 1

「如果把人類國家的歷史發展比作賽馬的話，以一千年為一圈，有一匹馬在前面幾圈一直跑在最前面，領先世界，只是到最近幾百年才落後，並且最近是幾十年，這匹馬已經飛快地追了上來。

如果是你，你會不會在這匹馬上押注呢？」

這段話是胡偉武所說，當時他在中科院計算所做一個CPU設計的講座，我坐在臺下聽講。

講座的具體細節我早已忘記，但這段話讓年輕的我聽得「熱血沸騰」，覺得中國真是大有前途。

後來只有J20橫空出世的時候才再一次有類似的衝動：要找機會，為國效力！

可見胡偉武不但技術很牛，還是一個特別善於鼓舞人心的領導。

當時龍芯剛起步，33歲的胡偉武帶著一幫年輕人沒日沒夜地幹，終於做出了龍芯一號（小名狗剩），想了解詳情的同學可以去搜一下《我們的CPU》。

一晃20年過去了，胡偉武老師已經滿頭白髮，當年的狗剩已經長大成人，最新的龍芯3A5000，主頻2.3GHz-2.5GHz，包含4個處理器核心。

根據國內第三方測試機構的測試結果：

「龍芯3A5000處理器在GCC編譯環境下運行SPEC CPU2006的定點、浮點單核Base分值均達到26分以上，四核分值達到80分以上。基於國產作業系統的龍芯3A5000桌面系統的Unixbench單線程分值達1700分以上，四線程分值達到4200分以上。上述測試分值已經逼近市場主流桌面CPU水平，在國內桌面CPU中處於領先地位。」

雖然新聞報導中經常會提到龍芯被用到網安、能源、交通、金融、物聯網、工控、超算、北鬥衛星等領域，可是我們身邊並沒有看到有多少龍芯電腦。

這是因為龍芯走了一條最難走的路，國產CPU當中，有這麼幾個流派：

1. 合資 x86授權派

如天津海光和兆芯，他們獲得了AMD和威盛的授權，可以設計製造x86CPU，可以利用現有的軟體生態。

但是美國商務部已經把它們拉上了「黑名單」，無法獲取最新的技術架構了，發展路徑被堵死。

2.ARM指令集授權

如華為海思和飛騰，市場廣闊，軟體生態也好，但指令集控制在別人手中，如果被制裁，也是死路一條。

3.指令集授權 自研指令集

典型代表就是龍芯，最早用MIPS指令集，後來乾脆買斷，在此基礎上發展出了完全自主可控的LoongISA指令集。

龍芯雖然有著最為遠大的志向：要建立和Intel / ARM 並列的生態系統。但背後也有一個大坑：沒有軟體支持。

LoongISA指令集和別人都不一樣，第一步必須得找個作業系統支持，把它移植過來。

感謝開源的Linux，這一步並不是很艱難。

有了Linux是不是就完事無憂了，不！編譯器必須得移植過來：

很多軟體運行在虛擬機/解釋器當中，它們也必須得移植：

再把OpenOffice，Firefox等辦公應用軟體移植過來，一個基本可用的系統就出現了。

但是這樣的Linux這樣的系統，開發人員能用，黨政軍「被迫」也能用，普通消費者用不了。

因為沒有微信、QQ、支付寶、Photoshop、PR、AE、各種遊戲..... 這才是x86生態最厲害，最吸引人的地方。

當然可以把這些軟體一個個移植過來，前提是廠商得願意，得有動力（利益）才行，要不然，哼哧哼哧移植過來，沒人用，投入的人力物力都浪費了。

還有一種辦法是不做移植，採用翻譯的辦法，把x86程序的二進位代碼翻譯成LoongISA指令集。

翻譯的方式有三種：

（1）軟體翻譯

相當於搞了一個模擬器，以純軟體的方式構建了一個虛擬的主機環境。如qemu、蘋果的羅塞塔、以及微軟Windows在x86上模擬arm的技術等等。

這種方式的有點是極其靈活，指令集升級只需要更新軟體即可。缺點是效率比較低。

（2）硬體翻譯

Linus早期加入的Transmeta CPU就是這個思路，它會把x86指令轉換自己的指令來執行。雖然能直接運行x86上的程序，但是卻受制於Intel和微軟，雖然Transmeta在和Intel的訴訟中獲勝，在市場上卻黯然落敗

（3）軟硬結合翻譯

龍芯本質是軟體翻譯，但是在指令集中專門提供了硬體指令來加速翻譯過程，既有軟體翻譯的靈活性，又有硬體的效率。

在運行Windows(x86)程序時，由於龍芯的Linux系統並不支持Windows系統的API(例如CreateProcess)，需要一個Wine軟體做中間層，把Windows API轉化成Linux API（例如fork）。

最終，龍芯的翻譯情況是這樣的：

看起來非常複雜，但是沒有辦法，IT產業現狀就是如此：不但要自主，還要兼容。

龍芯為了達到這個目標，需要具備「2 3 3 2」共十個能力。

其中，第一個「2」是指兩大核心軟體：BIOS、作業系統內核（含驅動和虛擬化）；

第二個「3」則是三大編譯器，GCC、LLVM、GOLANG；

第三個「3」則是三大虛擬機：Java、JavaScript、.NET；

第四個「2」則是兩大二進位翻譯系統：X86、ARM。

龍芯要自建生態，如果是之前，我是絕對不看好的。因為我覺得舊的生態一旦形成壟斷，後來者再無機會。

桌面生態被Windows Intel佔據，移動被Android ARM壟斷，後來者想從它們的飯碗中搶飯吃，要走的路非常之長，長到幾乎難以看到盡頭。

與其如此，還不如努力探索、抓住下一波浪潮。

但是這幾年，我們看到川普搞起貿易戰，以舉國之力打壓華為，斷掉華為晶片供應，把一大批中國的公司拉入實體名單，再看看最近以美國為首的西方世界對俄羅斯的瘋狂制裁，突然又看到了希望的曙光：這是逼著中國建立自主可控的生態體系啊！

之前生態市場被壟斷，我們只能在一邊看著，難以入局，現在存在著未知的被斷供的風險，不發展自己的晶片、不去建立自己的生態體系，還能怎麼辦呢？

一旦被徹底斷供，我們至少還有一套可以獨立的，可以運轉的IT系統。

希望龍芯及其生態能夠發展起來！