什么是“信创”?
2016 年 3 月 4 日,24 家专业从事软硬件关键技术研究及应用的国内单位,共同发起成立了一个非营利性社会组织,并将其命名为“信息技术应用创新工作委员会”。
这个委员会简称“信创工委会”,这就是“信创”这个词的最早由来。
工委会理事单位
核心本质
就是自主可控。
包括产业
(注)流版签软件:流式软件(例如 WPS、Office)、版式软件(例如 PDF)、签名软件
目前国内的信创产业中,芯片、整机、操作系统、数据库、中间件是最重要的产业链环节。
信创产业体系全景图:
信创产业链全景图:
策略
针对安全可控,我们国家提出的是“2+8”体系。“2”指党、政;“8”指关于国计民生的八大行业:金融、电力、电信、石油、交通、教育、医疗、航空航天。
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第一步,在党政等封闭市场进行应用,打磨产品和生态,培育骨干企业,这个市场预计有千亿市场空间;
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第二步,在产品好用和生态相对成熟之后,进入重点行业市场,如电信、轨交、电力等行业,市场较前期能放大 4 至 5 倍;
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第三步,将信创产品全面应用到消费市场,而这将是一个超过万亿的市场。
信息安全测评
中国信息安全测评中心-安全可靠测评结果公告
http://www.itsec.gov.cn/aqkkcp/cpgg/
CPU发展情况
CPU指令集
CPU 的指令集分为复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)两大类。
- 复杂指令集以x86架构为代表
- 精简指令集则包括 ARM、MIPS、Alpha、PowerPC、RISC-V(开源) 等。
CPU授权机制
- 硬核:处理器优化包/物理IP授权(少量知识产权和技术 只能按照设计好的处理器类型,在指定的代工厂进行生产)
- 软核:处理器核授权(部分知识产权和技术 提供RTL[硬件描述语言]代码,处理器的核数和缓存可配置。自主后端设计[主频、工艺、代工厂等])
- 架构:架构授权(完整知识产权和技术 拥有100%源代码,按授权处理器的架构和指令集自行编写代码、设计芯片)
国产CPU指令集路线
国产 CPU 厂商得到了相应指令集的架构授权,发展成为6大主流厂商:龙芯、飞腾、鲲鹏、海光、申威、兆芯。
6 大主流 CPU 厂商的技术路线和生态建设各有优势。目前在通用计算领域,优势较强的是龙芯、飞腾、鲲鹏、海光这 4 大厂商。
国内主要 CPU 厂商按指令集分类及应用场景分类:
- 飞腾、鲲鹏 是 ARM 架构,都是基于 ARM V8(飞腾有内嵌安全模块,鲲鹏 多核架构支撑算力,已有7nm工艺)
- 海光、兆芯 是 C86 架构,即非原生的 X86(海光供应链问题逐渐解决,兆芯市场份额相对不高)
- 龙芯 是 MIPS 架构 (单核性能显著提升,下一步重点提升核数和工艺)
- 申威 是 Alpha 架构 (主要用于超算,通用计算领域生态较弱)
国产x86架构CPU 海光(C86)
C86 基于初代 Zen 架构,核心价值是从 x86 平滑迁移,国产化适配容易。
海光获得的只是AMD 14nm Zen架构的IP授权,而不是完整的技术转让,底层设计和技术、专利依然属于AMD,海光只能在高级层面根据自己的需要进行修改、定制。
海光Zen架构的阉割与修改:海光并非直接把AMD Zen架构芯片拿过来打磨改个名,AMD也没这么大方,一方面允许自行修改设计,但另一方面也在架构规格上做了不少精简。
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1、基本架构不变
海光处理器在核心布局上和原版Zen完全相同,缓存容量、TLB容量、端口布局等都没变,比如一级指令缓存4路64KB,一级数据缓存8路32KB,二级缓存8路512KB,三级缓存16路8MB。
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2、新的加密机制
Zen架构的霄龙中有AMD SEV虚拟化加密技术,涉及RSA、ECDSA、ECDH、SHA、AES等加密算法,海光则改成了我国自己发布的SM2、SM3、SM4,更有可控性。
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3、指令集大缩水
这是AMD下手最狠的地方,大量指令要么把速度降了下来,要么直接砍了,对性能影响非常大。
测试发现,海光获得架构的整数性能基本没变,但是浮点性能损失很大,DIV、SQRT等浮点指令直接消失,大量的MMX/SSE简单指令则被降速。
C86应该是代表China x86
ARM架构
据说性能差很多,一般是堆多核都不一定能和X86对平。
RISC-V架构
RISC-V是一个基于 RISC (精简指令集) 的指令集架构。它主要的特性是开源、模块化、可扩展性以及非常精简的指令集。
当前的 RISC-V 主要应用于物联网;而后续进入服务器领域也是未来可期的。
同时,得到 Arm 等商业芯片指令集的授权都需要支付高额的商业费用,而 RISC-V 是完全开源的指令集架构,芯片厂商可以根据自己的需要做定制化。
当前的商业 RISC-V 处理器有如 Alibaba 玄铁 C910 处理器、SiFive 的 RISC-V 半导体 IP 核等。从开发的角度而言,它们也都是使用体验很好的处理器/设备。
RISC-V JDK
https://gitee.com/openeuler/bishengjdk-riscv
Dragonwell 11 https://dragonwell-jdk.io/#/index
LoongArch指令集
龙芯中科自主设计的CPU指令集——LoongArch。
LoongArch是典型的RISC(精简指令集),使用32位定长指令格式,包含32个通用寄存器、32个浮点/向量寄存器。
龙芯以前的LoongISA是从MIPS扩展而来,MIPS R5本身只有279条基础指令,只有三种指令格式。龙芯之前扩展的新指令有一千多条,已经用光了MIPS R5指令格式所支持的扩展位置。
于是重新设计的LoongArch通过精打细算支持多达10种指令格式,在不影响译码效率的条件下拥有更多的指令槽,目前已有约2000条指令,但仍预留下了大量的指令槽便于以后继续扩展。
国产操作系统
国内外芯片+操作系统生态联盟对比:
openEuler(欧拉系统)操作系统
由华为发布(支持x86_64、Arm64、LoongArch64、RISC-V、ppc64le)
openEuler 24.03 LTS 是基于6.6内核的长周期版本,面向服务器、云、边缘计算、AI和嵌入式场景,提供更多新特性和功能,给开发者和用户带来全新的体验,服务更多的领域和更多的用户。
https://www.openeuler.org/zh/download/?version=openEuler%2024.03%20LTS
。。。未完待续
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