也許是龍芯名稱中的“龍”字,，承載著太多國(guó)人的希望,，自誕生之初就處于社會(huì)輿論的風(fēng)口浪尖,。有人說(shuō)龍芯是騙經(jīng)費(fèi)的項(xiàng)目，也有人說(shuō)龍芯的科研人員是為理想而奮斗的志士,，還有人說(shuō)龍芯的科研人員“太天真”,，是土八路斗美械師，自尋死路,。龍芯究竟怎么樣,？無(wú)數(shù)篇橫看成嶺側(cè)成峰的報(bào)道給龍芯包裹上了層層迷霧。那么今天,，就讓我們一起揭開(kāi)迷霧下的真相,，洞察志士的艱辛與心血。

　　1,、龍芯的誕生

　　回溯歷史,，中國(guó)也曾經(jīng)擁有過(guò)自己的CPU和全自主的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。但因在上世紀(jì)80年代奉行“造不如買,、買不如租”,、“市場(chǎng)換技術(shù)”等方針路線，不僅沒(méi)能拉近和國(guó)外的技術(shù)差距,，反而把原本的家底敗得精光,，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)完全被外資占領(lǐng)。在中國(guó)失去獨(dú)立研制高性能計(jì)算機(jī)的能力之后,，美國(guó)要求中國(guó)把高價(jià)進(jìn)口的高性能計(jì)算機(jī)放在透明玻璃房中,，并提出了非常苛刻的要求——玻璃房門的鑰匙在美國(guó)人手里,，使用用途需要向美國(guó)人匯報(bào),，使用前都要經(jīng)過(guò)美國(guó)人許可。

　　銀河號(hào)事件,、臺(tái)海危機(jī),、中國(guó)駐南聯(lián)盟大使館被炸事件給中國(guó)政府敲響警鐘，“落后就要挨打”,。亡羊補(bǔ)牢,，猶為未晚。中國(guó)于2000年前后重啟了一大批軍工科研項(xiàng)目,，中科院計(jì)算機(jī)所也開(kāi)始著手芯片設(shè)計(jì)研發(fā),。于是，龍芯開(kāi)始了漫漫長(zhǎng)征路,。

　　龍芯課題組成立之初是著眼于解決國(guó)防和信息安全領(lǐng)域無(wú)芯可用的困境,。課題組成立于2001年，成立的時(shí)候可以說(shuō)用臺(tái)詞“七八號(hào)人,，兩三條槍”來(lái)形容再合適不過(guò)了,。只有一間50-60平米的實(shí)驗(yàn)室，人員也是東拼西湊——有已經(jīng)年近70，曾在上世紀(jì)70年代參與國(guó)產(chǎn)芯片研發(fā)的老研究院?jiǎn)T,，聽(tīng)說(shuō)計(jì)算機(jī)所要設(shè)計(jì)龍芯,，就主動(dòng)帶著幾個(gè)學(xué)生過(guò)來(lái)，其中也有剛走出校門的青年學(xué)子,。

　　課題組成立時(shí),，龍芯團(tuán)隊(duì)總計(jì)也就10來(lái)個(gè)人。到2006年,，龍芯團(tuán)隊(duì)逐步發(fā)展為將近100人的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),。到2014年，龍芯中科公司有研發(fā)設(shè)計(jì)人員將近400人,。

　　2,、龍芯是國(guó)家的“親兒子”？

　　龍芯的“龍”字會(huì)給國(guó)人一種錯(cuò)覺(jué),，認(rèn)為龍芯是國(guó)家的“親兒子”，是用舉國(guó)體制輸送資金和人才打造的國(guó)產(chǎn)芯片,。但實(shí)際上,，龍芯成立之初僅僅是中科院計(jì)算機(jī)所里的一個(gè)芯片研發(fā)課題組，國(guó)家對(duì)龍芯的扶持也非常有限,。

　　在人才方面,，在課題組成立時(shí)候才10來(lái)個(gè)人， 2006年才發(fā)展到100余人,，2014年才400人,，可以說(shuō)龍芯團(tuán)隊(duì)的骨干人才都是自己培養(yǎng)的，不少設(shè)計(jì)師都是胡偉武親自帶出來(lái)的博士生,。與之形成鮮明對(duì)比的是兆芯和宏芯的親兒子待遇——2013年4月成立的兆芯,，到2015年已有員工已擴(kuò)充至1000人；而在2014年成立的宏芯,，國(guó)家則直接從計(jì)算機(jī)所抽調(diào)人才,，停薪留職去支援宏芯。

　　在資金方面,，自2001年成立以來(lái),，從國(guó)家863計(jì)劃、核高基專項(xiàng)中累計(jì)獲得項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)5億人民幣,。龍芯中科公司成立后,，獲得北京市政府2億人民幣的股權(quán)投資。也就是說(shuō)龍芯成立至今共從國(guó)家獲得資金7億元,。平均下來(lái),，每年獲得國(guó)家補(bǔ)助為幾千萬(wàn)元。對(duì)比紫光、兆芯和宏芯獲得的補(bǔ)助可謂少得可憐——

　　2014年紫光獲得國(guó)家集成電路大基金400億元人民幣,；宏芯成立時(shí)獲6億注冊(cè)資本,，從2014年至今，獲得補(bǔ)助不少于20億元人民幣,；兆芯成立時(shí)上海市政府出資12億元,，從2013年成立至今，獲得補(bǔ)助不少于70億元人民幣,。

　　另外,，芯片研發(fā)對(duì)資金需求極大，國(guó)家對(duì)龍芯的補(bǔ)助無(wú)異于杯水車薪,。舉個(gè)列子,，俄羅斯貝爾加電子的Baikal-T1處理器研發(fā)成本折算為人民幣是1.85億元，該芯片是購(gòu)買MIPS Warrior P5600微結(jié)構(gòu)集成雙核CPU,，主頻1.2G,，用于路由器、打印機(jī),、復(fù)印機(jī)等產(chǎn)品,。如果貝爾加電子自主研發(fā)微結(jié)構(gòu)的話，成本會(huì)更高,。

　　換言之,，貝爾加電子研發(fā)一枚路由器芯片的研發(fā)成本（而且還不是自己研發(fā)微結(jié)構(gòu)）相當(dāng)于國(guó)家對(duì)龍芯的總投入的四分之一。若以國(guó)外巨頭作參照,，則差距更大,，2014年Intel研發(fā)經(jīng)費(fèi)超過(guò)100億美元，員工達(dá)10萬(wàn)余人,。

　　3,、龍芯經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀

　　自2010年龍芯市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)以后，龍芯選擇了走主動(dòng)挖掘民用市場(chǎng),、提升造血能力的道路,，將過(guò)去的向國(guó)家要經(jīng)費(fèi)轉(zhuǎn)變?yōu)閺氖袌?chǎng)賺收入，沒(méi)有再向國(guó)家要過(guò)一分錢,。2014年,，龍芯在純商業(yè)行為的收入占總收入的比重從0上升到1/3，國(guó)家安全市場(chǎng)的比重占2/3,，實(shí)現(xiàn)了自主經(jīng)營(yíng),、自負(fù)盈虧、收支平衡,。

　　4,、龍芯科研隊(duì)伍兩個(gè)特點(diǎn)

　　一是用毛澤東思想武裝科研隊(duì)伍

　　龍芯中科研發(fā)團(tuán)隊(duì)繼承了老一代無(wú)產(chǎn)階級(jí)革命家的革命精神，在技術(shù)研發(fā)走獨(dú)立自主的發(fā)展道路，不依附于國(guó)外技術(shù)體系（例如Wintel,、AA）,。在工作中踐行艱苦奮斗，自強(qiáng)不息的拼搏精神,，每周6天班,，每天加班到深夜，不少研究員以實(shí)驗(yàn)室為家,。當(dāng)為解決客戶的問(wèn)題之時(shí),，一周平均每天只睡3小時(shí)更是常態(tài)。雖然工資待遇很一般,，工作強(qiáng)度非常大,，但骨干研發(fā)隊(duì)伍異常穩(wěn)定。在龍芯公司化后,，除少數(shù)研究員因計(jì)算機(jī)所科研需要外,，龍芯團(tuán)隊(duì)的大部分科研人員以破釜沉舟的勇氣和決心脫離體制下海，接受市場(chǎng)的檢驗(yàn),。

　　二是骨干研發(fā)人員全部自己培養(yǎng)

　　龍芯科研骨干基本來(lái)自國(guó)內(nèi)頂級(jí)學(xué)府,，有的是所在市、縣高考狀元,，有的是是科大少年班的天才少年,。比如龍芯總裁胡偉武,，就曾是浙江永康高考狀元,，師從著名計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專家夏培肅院士，博士論文曾獲“中科院院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金特別獎(jiǎng)”,、首屆“全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文”,，獲得了公費(fèi)出國(guó)獎(jiǎng)勵(lì)，受夏培肅院士教誨,，胡偉武決定留在國(guó)內(nèi)做科研,。再比如入選MIT2015年TR35杰出青年創(chuàng)新人物的陳云霽，也是胡偉武的學(xué)生,，他就來(lái)自科大少年班,。

　　5、指令集

　　指令集就是一個(gè)編碼集合,。它是用一些代碼表達(dá)讀,、寫(xiě)等操作，命令計(jì)算機(jī)做各種運(yùn)算的一套命令標(biāo)準(zhǔn),。指令集可分為復(fù)雜指令CISC,、精簡(jiǎn)指令RISC、超長(zhǎng)指令集VLIW。CISC指令集的每個(gè)指令可執(zhí)行若干低階操作,。諸如從內(nèi)存讀取,、儲(chǔ)存、和計(jì)算操作,，全部集于單一指令之中,，指令數(shù)目多而復(fù)雜，指令編碼格式混亂,，導(dǎo)致編碼器復(fù)雜,，流水線設(shè)計(jì)較為困難，指令不定長(zhǎng)也帶來(lái)指令對(duì)齊方面的額外挑戰(zhàn),，因此付出了性能的代價(jià),。CISC指令集經(jīng)典代表：X86。

　　RISC指令集對(duì)指令數(shù)目和尋址方式都做了精簡(jiǎn),，固定指令長(zhǎng)度,，統(tǒng)一指令編碼格式，加速常用指令,，流水線設(shè)計(jì)更容易,，因此效率也更高。有一段時(shí)間,，因?yàn)镽ISC的高效率,，Intel在發(fā)展CISC產(chǎn)品線的同時(shí)，也不得不研發(fā)了RISC處理器,。RISC指令集典型代表：Alpha,、Mips。

　　CISC和RISC與在競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中相互學(xué)習(xí),、取長(zhǎng)補(bǔ)短,，CISC指令集在解碼階段上實(shí)現(xiàn)向RISC類指令的轉(zhuǎn)化，將后端流水線轉(zhuǎn)換成類RISC的形式,。而隨著技術(shù)發(fā)展,，RISC指令集也達(dá)到數(shù)百條甚至上千條（loongISA有1907條），在指令集上殊途同歸了,。

　　超長(zhǎng)指令集（VLIW）使用非常長(zhǎng)的指令組合,，把許多條指令連在一起，以能并行執(zhí)行,。因?yàn)楹虲ISC和RISC軟件生態(tài)不兼容的原因已經(jīng)很罕見(jiàn)了,，Intel的安騰，英偉達(dá)的丹佛都是其代表,。

　　龍芯選擇兼容Mips,，一方面是因?yàn)檎n題組當(dāng)時(shí)只有10余名成員,，人力財(cái)力精力有限。另一方面,，龍芯自己定義一套指令集技術(shù)上沒(méi)有難度,，但是無(wú)法兼容現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)體系。

　　舉例來(lái)說(shuō),，你既可以用“+”,、“-”、“*”,、“/”來(lái)定義加,、減、乘,、除和也可以用 “-”,、“+”、“/”,、“*”來(lái)定義加,、減、乘,、除,，既可以用大寫(xiě)漢字來(lái)“壹”來(lái)表示1，也可以用“一”來(lái)表示1,。

　　1+1=2,，這種表述方式全世界都看得懂。但是壹+壹=貳,，就只有中國(guó)人才看得懂了,。而你若將“-”定義為加，那么壹-壹=貳,，就只有你自己看得懂了——因?yàn)槟銦o(wú)法讓全世界的人跟著你的指揮棒走,，讓全世界人民在日常數(shù)學(xué)運(yùn)算中用“-”來(lái)表示加,，無(wú)法讓全世界學(xué)校的教科書(shū)中用“-”來(lái)表示加,，無(wú)法讓已經(jīng)被證明的數(shù)學(xué)公式和定理中用“-”來(lái)表示加。

　　因此,，重新定義指令集技術(shù)上難度近乎于零,，美國(guó)也一度禁止將單獨(dú)的指令集申請(qǐng)為專利，只有當(dāng)指令集與實(shí)現(xiàn)方法相結(jié)合的時(shí)候才被允許申請(qǐng)專利,。研發(fā)兼容Mips指令集的CPU,，就如同我們?cè)跀?shù)學(xué)上放棄了傳統(tǒng)的漢字而使用阿拉伯?dāng)?shù)字去證明數(shù)學(xué)定理，Mips指令集和阿拉伯?dāng)?shù)字只是知識(shí)的載體而非知識(shí)本身,，真正具有價(jià)值的是指令集的實(shí)現(xiàn)方法和被證明的數(shù)學(xué)定理,。

　　ARM于2012年購(gòu)買了498條Mips指令專利,，但這并不會(huì)對(duì)ARM的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)造成影響。同理,，龍芯使用兼容Mips指令并不會(huì)對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)構(gòu)成影響,。而真正對(duì)龍芯自主可控路線產(chǎn)生影響的是指令集的發(fā)展權(quán)——是否有資格自主擴(kuò)展指令，是否能讓軟件生態(tài)跟著你的指揮棒走,。

　　6,、龍芯的指令集

　　龍芯走兼容MIPS指令集發(fā)展路線，在2008年金融危機(jī)后,，以比較低的價(jià)格購(gòu)買了MIPS指令的永久授權(quán),，在十幾年的發(fā)展中對(duì)指令集進(jìn)行了相當(dāng)大的擴(kuò)展，逐漸發(fā)展出了自己的指令集loongISA,。

　　loongISA指令集共1907條指令,。源自mips：

　　216條mips基礎(chǔ)指令，獲得永久授權(quán),。

　　311條DSP指令,，獲得永久授權(quán)。

　　自主指令：

　　mips基礎(chǔ)指令擴(kuò)展——148條loongEXT,，

　　虛擬機(jī)擴(kuò)展——5條loongVM指令,，

　　二進(jìn)制翻譯擴(kuò)展——213條loongBT，

　　向量指令擴(kuò)展——1014條loongSIMD

　　龍芯在MIPS的指令系統(tǒng)的創(chuàng)新方面已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了MIPS公司,，之所以購(gòu)買Mips指令永久授權(quán)主要是減少市場(chǎng)化過(guò)程中的麻煩,。舉例來(lái)說(shuō)，Transmeta公司曾經(jīng)市場(chǎng)前景良好,，但I(xiàn)ntel起訴它,，打了兩年官司。雖然最終Intel輸了,，但兩年過(guò)程中沒(méi)有人敢跟Transmeta做生意,， Transmeta被官司拖垮了。

　　MIPS公司破產(chǎn)后,，所擁有的技術(shù)專利分的比較散,。雖然MIPS被英國(guó)Imagination公司收購(gòu)，但I(xiàn)magination的主營(yíng)業(yè)務(wù)是GPU,，在CPU設(shè)計(jì)方面技術(shù)底蘊(yùn)不足,，它既沒(méi)有能力，也沒(méi)有意志扛起MIPS陣營(yíng)的大旗,，指令集擴(kuò)展和微結(jié)構(gòu)研發(fā)都不如龍芯,。

　　而龍芯只要保持現(xiàn)有的發(fā)展勢(shì)頭，使應(yīng)用軟件跟著龍芯走,，構(gòu)建并壯大自己的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,，那么龍芯對(duì)Mips的擴(kuò)展就是行之有效的,，而且有機(jī)會(huì)奪取Mips陣營(yíng)的主導(dǎo)權(quán)。

　　7,、編譯器

　　程序員在編程的時(shí)候?qū)懙氖蔷幊陶Z(yǔ)言,，但是計(jì)算機(jī)運(yùn)行的時(shí)候是機(jī)器語(yǔ)言，編譯器就是將程序員的編程語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的工具,，而編譯器的好壞也非常影響一款計(jì)算機(jī)的整機(jī)性能,，比如SUN就曾經(jīng)依靠對(duì)編譯器的優(yōu)化使CPU的spec跑分提升了50%，大幅提升了整機(jī)性能和用戶體驗(yàn),。

　　國(guó)際上使用最為廣泛的編譯器是GCC,，該編譯器對(duì)X86、ARM,、MIPS,、Alpha等指令集的CPU優(yōu)化各不相同，對(duì)市場(chǎng)占有率高的X86和ARM優(yōu)化得較好,，版本也比較新（GCC部分代碼就是Intel提供的）,，但對(duì)龍芯、申威的優(yōu)化比較差,，版本也比較老舊,。

　　因此，龍芯自主研發(fā)了LCC以提高編譯器的效率,，雖然LCC誕生的時(shí)間還很短,，對(duì)自家CPU的優(yōu)化能力無(wú)法與Intel公司的ICC編譯器相比較，以GS464E的spec2000跑分為例,，使用LCC比使用GCC4.8整數(shù)提升7%,，浮點(diǎn)提升36.8%。畢竟萬(wàn)丈高樓平地起,，期待龍芯能不斷提升LCC編譯效率,。

　　8、微結(jié)構(gòu)和主頻

　　CPU性能（單核）=主頻*IPC（這個(gè)公式必須是同指令集才能成立,，不同指令集不可比較）,。主頻就是CPU工作的時(shí)鐘頻率，同一款CPU在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成的指令數(shù)量是固定的,，因此主頻越高,，完成一個(gè)時(shí)鐘周期所消耗的時(shí)間越短,，CPU的運(yùn)行速度就越快,。

　　IPC是單位時(shí)間內(nèi)調(diào)用的指令集數(shù)量，微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得越好,，單位時(shí)間內(nèi)能調(diào)用的指令集數(shù)量越多,，CPU的性能就越好,。微結(jié)構(gòu)好壞取決于前端設(shè)計(jì)水平，主頻的高低一方面受微結(jié)構(gòu)流水線級(jí)數(shù)的影響,，但更多的是取決于后端的設(shè)計(jì)水平,。再往細(xì)的方面說(shuō)，前端設(shè)計(jì)主要指芯片的執(zhí)行結(jié)構(gòu),、數(shù)字邏輯層設(shè)計(jì),、執(zhí)行狀態(tài)仿真等方面，后端設(shè)計(jì)主要指物理層電路的具體優(yōu)化,，包括單元布局,、時(shí)序優(yōu)化等方面。

　　微結(jié)構(gòu)研發(fā)不僅技術(shù)門檻高,，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)錢,，一個(gè)微結(jié)構(gòu)從研發(fā)到產(chǎn)品一般需要3年，而所需資金更是難以計(jì)數(shù),。龍芯自2001年以來(lái),，共研發(fā)GS132、GS232,、GS264,、GS464、GS464V,、GS464E共6個(gè)微結(jié)構(gòu),，以龍芯及其有限的人力和財(cái)力，實(shí)現(xiàn)了以平均2.33年更新一個(gè)微結(jié)構(gòu)的發(fā)展速度,，相較于國(guó)家非常有限的扶持,，龍芯拿出了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)投入的產(chǎn)出。

　　龍芯在2015年8月發(fā)布的GS464E微結(jié)構(gòu)測(cè)試參數(shù)非常亮眼,。根據(jù)中電集團(tuán)的測(cè)試報(bào)告,，GS464E的SPEC2000使用GCC4.8編譯器跑分為：整數(shù)768/G、浮點(diǎn)1153/G,，使用LCC編譯器跑分為：整數(shù)828/G,、浮點(diǎn)1578/G，微結(jié)構(gòu)的效率在整數(shù)性能方面基本追平了AMD目前最好的微結(jié)構(gòu),，在浮點(diǎn)性能方面接近Intel在2013年發(fā)布的Ivy,，分支預(yù)測(cè)和訪存帶寬更是能直接與Ivy比肩（Intel公司2013年的Ivy和2015年的Skylake差距很小）,。

　　現(xiàn)在,，龍芯和國(guó)外巨頭在微結(jié)構(gòu)方面的差距已經(jīng)比較小了，差距主要在主頻方面和制程工藝方面,。在主頻方面,，2015年發(fā)布的龍芯3A2000的主頻只有1G,，而代碼已凍結(jié)，即將流片的龍芯3A3000的也只有1.6-1.8G的主頻,。相比之下,，Intel的CPU主頻大多在3G以上，部分CPU主頻接近4G,；在制程工藝方面,，受限于中芯國(guó)際的代工水平，龍芯能使用的最好的制程為28nm,，而市面上出售的Intel芯片制程大多為22nm,，Intel最新的產(chǎn)品普遍采用14nm制程工藝。

　　9,、龍芯產(chǎn)品

　　目前,，龍芯有龍芯1、龍芯2,、龍芯3三個(gè)系列,。武漢數(shù)字工程研究院研發(fā)了基于龍芯1A的可信移動(dòng)終端。龍芯1B多用于工業(yè)應(yīng)用,，有工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī),、網(wǎng)絡(luò)稅控機(jī)、北斗車載終端和嵌入式數(shù)據(jù)采集器等產(chǎn)品,。龍芯1C是針對(duì)民用市場(chǎng)定義的芯片,，被用于智能指紋鎖、3d打印機(jī),、開(kāi)源主板,、考務(wù)終端、考勤/門禁等產(chǎn)品,。龍芯1D,、1E、1F是直接根據(jù)特地客戶提出的需求定制的,，龍芯1D是超聲波熱表,、水表和氣表測(cè)量專用芯片；龍芯1E和1F是宇航級(jí)芯片,，被用于北斗衛(wèi)星,。

　　龍芯2系列芯片的微結(jié)構(gòu)為GS264，龍芯2F被用于上網(wǎng)本和一體機(jī)等產(chǎn)品,。中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)研發(fā)了基于龍芯2F+1A的四余度火控計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。龍芯2H被用于上網(wǎng)本、防火墻、交換機(jī),、車載計(jì)算機(jī)平臺(tái)等產(chǎn)品,。龍芯2K是工控芯片,，用于數(shù)控機(jī)床,。龍芯2J是按軍方需求定制，該芯片被用戶單位總師評(píng)價(jià)為,，“已知范圍內(nèi)性能最高,，設(shè)計(jì)最復(fù)雜的軍品CPU?！饼埿?A1000微結(jié)構(gòu)為GS464被用于筆記本,。

　　龍芯3B1000和3B1500微結(jié)構(gòu)是GS464V，3B1000被用于高性能計(jì)算機(jī)KD-90和超算曙光6000,，KD-90集成了10片3B1000處理器,，理論峰值計(jì)算能力達(dá)到每秒1萬(wàn)億次。曙光6000超算使用了2500片3B1000,，另外曙光還出品了3B1500的服務(wù)器和堡壘機(jī),。

　　中電十四所用GS464V微結(jié)構(gòu)研發(fā)了華睿2號(hào)（DSP），華睿2號(hào)能將雷達(dá)信號(hào)處理算法提煉成FFT,、FIR,、相關(guān)、矩陣求逆等17種基本計(jì)算構(gòu)件,，較好地解決了雷達(dá)系統(tǒng)大帶寬,、高吞吐的應(yīng)用需求。龍芯3A2000和龍芯3B2000的微結(jié)構(gòu)是GS464E,，龍芯3A2000有臺(tái)式機(jī)和筆記本產(chǎn)品,，龍芯3B2000將被用于服務(wù)器。

　　10,、BIOS,、操作系統(tǒng)和軟件生態(tài)

　　在BIOS方面，龍芯聯(lián)合中電科技集團(tuán)開(kāi)發(fā)的全中文龍芯安全bios----昆侖固件,。昆侖固件支持龍芯,、飛騰、申威等國(guó)產(chǎn)芯片,。在操作系統(tǒng)方面,，龍芯在2015年8月發(fā)布基于linux的社區(qū)版操作系統(tǒng)loongnix。此外,，龍芯還支持國(guó)產(chǎn)中標(biāo)麒麟操作系統(tǒng)以及Reworks嵌入式操作系統(tǒng),。在軟件方面，龍芯支持金山WPS文字處理，JAVA和Flash,，火狐瀏覽器和Chrome瀏覽器,，達(dá)夢(mèng)、金倉(cāng),、神州通用數(shù)據(jù)庫(kù),，東方通、金蝶,、中創(chuàng)中間件,，中軟政務(wù)處理系統(tǒng)等，主要針對(duì)有信息安全要求的黨,、政,、軍、國(guó)企,、事業(yè)單位辦公電腦和服務(wù)器市場(chǎng),。在軟件中有很多核心代碼，針對(duì)X86和ARM的芯片都是用匯編優(yōu)化過(guò)的,，而針對(duì)其它結(jié)構(gòu)是用C語(yǔ)言寫(xiě)的普通功能性代碼,，有著很大的優(yōu)化提升空間。

　　例如某單位的指揮系統(tǒng)剛移植到龍芯CPU時(shí),，開(kāi)機(jī)就需要50分鐘,，但經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的磨合優(yōu)化，開(kāi)機(jī)時(shí)間降低到了30秒,。又如有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),，剛開(kāi)始啟動(dòng)需要10分鐘，后來(lái)降到10秒,。因此,，龍芯目前軟件生態(tài)的重點(diǎn)是對(duì)編譯器、C庫(kù),、JAVA,、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件進(jìn)行優(yōu)化,，以及對(duì)一些專業(yè)應(yīng)用,，比如軍用的GIS應(yīng)用加速、網(wǎng)絡(luò)安全的協(xié)議棧等,。

　　對(duì)于普通消費(fèi)者常用的軟件,，因龍芯電腦的市場(chǎng)占有率過(guò)于渺小，加上龍芯人力,、物力,、財(cái)力都非常有限,，在這方面實(shí)在是心有余而力不足，這也是民用PC市場(chǎng)基本看不到龍芯電腦的主要原因,。

　　11,、龍芯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟構(gòu)建

　　龍芯想要市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)就離不開(kāi)一個(gè)強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的支持。目前,，龍芯的合作伙伴主要有中國(guó)電子科技集團(tuán),、中航工業(yè)集團(tuán)、中國(guó)核工業(yè)集團(tuán),、中船重工,、中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán),、中國(guó)航天科技集團(tuán),、中國(guó)核建、中國(guó)工業(yè)兵器集團(tuán),、曙光,、浪潮、中科夢(mèng)蘭,、銳捷網(wǎng)絡(luò),、東軟集團(tuán)、神州數(shù)碼,、研華科技,、中興、西安華芯,、清華同方,、眾達(dá)精電等。到2014年底,，龍芯下游已有兩三百家合作伙伴企業(yè),，下游里僅僅是圍繞龍芯做研發(fā)的技術(shù)人員已有上萬(wàn)人。

　　12,、Tick—Tock發(fā)展戰(zhàn)略

　　龍芯將設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一分為二,，一個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)前端設(shè)計(jì)，任務(wù)是提升微結(jié)構(gòu),，一個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)后端設(shè)計(jì),，任務(wù)是提升主頻。龍芯2015年發(fā)布的3A2000是Tock,，是微結(jié)構(gòu)的提高,，明年發(fā)布的3A3000是Tick，提升主頻和制程工藝,。兩只設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)交替進(jìn)行,，猶如鐘表“滴答滴答”（Tick—Tock原意是鐘表聲“滴答”）。采用Tick—Tock發(fā)展戰(zhàn)略，不僅降低了科研人員的工作強(qiáng)度,，還使產(chǎn)品更新頻率也從原來(lái)的2.3年一次更新縮短到18個(gè)月一次更新,，提升了產(chǎn)品研發(fā)的效率。

　　13,、 龍芯的名譽(yù)

　　龍芯的名譽(yù)毀于媒體和網(wǎng)絡(luò),。可能是國(guó)內(nèi)部分傳統(tǒng)媒體的記者們因缺乏基本的硬件知識(shí),，無(wú)法理解設(shè)計(jì)師的話語(yǔ),，導(dǎo)致寫(xiě)出來(lái)的文章不僅空洞無(wú)物，還詞不達(dá)意,。八股式報(bào)道模式總是一副趕英超美的科技大躍進(jìn)的口吻,，將龍芯高高捧起，而現(xiàn)實(shí)卻無(wú)情的一次又一次的打臉,，當(dāng)宣傳和現(xiàn)實(shí)多次沖突后,，造成很多不明真相的群眾感覺(jué)龍芯就是一個(gè)大忽悠。

　　而國(guó)內(nèi)很多網(wǎng)媒,，總是喜歡取非常聳人聽(tīng)聞的標(biāo)題,，一副語(yǔ)不驚人死不休的模樣。一會(huì)兒龍芯“秒天秒地秒月球”,，一會(huì)兒又把龍芯黑成奧巴馬,，而一些連龍芯和漢芯都分不清的網(wǎng)民又參與其中，人人一副我比政治局更聰明的樣子,，大言不慚地指點(diǎn)江山,，在彼此間的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)中把原本應(yīng)該理性、祥和的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變得充斥著虐氣,，使真正理性的聲音淹沒(méi)在嘈雜的奇談怪論中,。

　　14、龍芯的性能

　　根據(jù)中電集團(tuán)的測(cè)試報(bào)告：GS464E的SPEC2000使用GCC4.8編譯器跑分為：整數(shù)768/G,、浮點(diǎn)1153/G,，使用LCC編譯器跑分為：整數(shù)828/G、浮點(diǎn)1578/G,，用Intel的芯片對(duì)標(biāo)的話,，以即將流片，也是龍芯目前性能最強(qiáng)的3A3000為例,。它的整數(shù)性能相當(dāng)于Q8200,，浮點(diǎn)性能相接近主頻降到1.6-1.8G的3代I5。

　　事實(shí)上,，單純比較CPU的性能對(duì)我們普通消費(fèi)者而言意義不大,。因?yàn)橛绊懹脩羰褂皿w驗(yàn)的是整機(jī)性能,，CPU性能僅僅是整機(jī)性能的一方面。CPU,、編譯器,、操作系統(tǒng)與CPU的磨合，應(yīng)用軟件針對(duì)CPU的優(yōu)化都會(huì)對(duì)整機(jī)性能和用戶體驗(yàn)產(chǎn)生很大的影響,，而后者才是龍芯目前的短板,。因此，龍芯把越來(lái)越多的資源向軟件傾斜,。

　　15,、龍芯的定位

　　龍芯課題組成立之初是著眼于解決國(guó)防和信息安全領(lǐng)域無(wú)芯可用的困境。所有工作都是圍繞著國(guó)防和信息安全需要開(kāi)展,，開(kāi)發(fā)嵌入式芯片也是為了從民用市場(chǎng)中賺錢,，有了穩(wěn)定的資金來(lái)源后更好的支持用于國(guó)防和信息安全領(lǐng)域的高性能芯片研發(fā)。

　　對(duì)于目前的龍芯來(lái)說(shuō),，PC和服務(wù)器產(chǎn)品在整機(jī)性能上和國(guó)外產(chǎn)品的差距依然很大,。對(duì)于在家用PC市場(chǎng)和國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng),，龍芯電腦在整機(jī)性能,、價(jià)格、軟件生態(tài)方面處于絕對(duì)劣勢(shì),。以龍芯及其產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的實(shí)力要在商業(yè)上打敗微軟和Intel構(gòu)建的體系確實(shí)是癡人說(shuō)夢(mèng),。

　　未來(lái)5年內(nèi)，龍芯在PC市場(chǎng)的目標(biāo)僅僅是在硬件性能穩(wěn)步提升的同時(shí),，通過(guò)不斷加強(qiáng)編譯器的優(yōu)化,、軟件和硬件的磨合，使龍芯電腦和服務(wù)器的整機(jī)性能和軟件生態(tài)能夠滿足黨政機(jī)關(guān)的辦公需求,。至于國(guó)內(nèi)家用PC市場(chǎng),，只有等龍芯的軟件生態(tài)足夠豐富、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟足夠強(qiáng)大之后,，龍芯的產(chǎn)品才會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)力,。

　　16、關(guān)于自主可控

　　自主,，顧名思義,，是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，不需要給國(guó)外繳納專利費(fèi),，可以自由選擇發(fā)展方向和技術(shù)路線,。

　　以龍芯為例，龍芯可以自由擴(kuò)展指令集,，比如龍芯擴(kuò)展了1014條向量指令,，使龍芯微結(jié)構(gòu)的浮點(diǎn)性能大幅提升,，以至于都能客串DSP；

　　從國(guó)外購(gòu)買指令集授權(quán)的話,，不僅要支付一筆授權(quán)費(fèi),，而且授權(quán)到期要再購(gòu)買一次，外商每一次更新指令集還要再購(gòu)買一次,。另外,，還會(huì)受到很多限制，比如不具備發(fā)展權(quán),，不能擴(kuò)展指令集,，只能按照國(guó)外巨頭的劃定路線圖走，跟在身后亦步亦趨,。

　　可控,，指的是芯片安全可控。無(wú)論是自主指令集還是購(gòu)買國(guó)外指令集,，只要是獨(dú)立自主設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu),，就不存在安全問(wèn)題。

　　但如果是購(gòu)買國(guó)外微結(jié)構(gòu)授權(quán)或者仿制國(guó)外CPU則存在安全隱患,。因?yàn)橘I到的微結(jié)構(gòu)若不是開(kāi)源的,，對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商來(lái)說(shuō)就是一個(gè)黑箱；即使是開(kāi)源的,，光指令系統(tǒng)里的源碼至少一兩千萬(wàn)行,，在完全吃透技術(shù)以前，根本沒(méi)法保證里面沒(méi)有安全隱患,；仿制國(guó)外CPU很容易陷入知其然,，不知其所以然的情況，無(wú)法識(shí)別CPU里的到底有沒(méi)有后門電路,。

　　因此,，要做到真正自主可控就至少要有自己的指令集和微結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)符合條件的只有龍芯和申威,。購(gòu)買國(guó)外廠商指令集授權(quán),，比如ARM指令授權(quán),，自己設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu),，雖然無(wú)法自主選擇發(fā)展路線,，但是在硬件方面安全可控，而且依附于AA體系后,，雖然會(huì)造成受制于人的情況,。但可以不需要研發(fā)自己的編譯器，可以兼容AA體系的軟件生態(tài),，大幅降低研發(fā)的技術(shù)門檻,、時(shí)間成本和資金成本,。在沒(méi)有自己的體系可以依托或沒(méi)有資本和技術(shù)自建體系的情況下，依附于國(guó)外體系,，有利于市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng),。

　　購(gòu)買國(guó)外微結(jié)構(gòu)，比如ARM的A53或A57,集成自己的SOC,，這種做法雖然能依附于AA體系,，有利于市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)，能賺快錢,，但既不自主,，也不可控，而且在利潤(rùn)方面也被外商控制,。因?yàn)樵谫?gòu)買微結(jié)構(gòu)要支付授權(quán)費(fèi),，每生產(chǎn)一片芯片還要支付專利費(fèi)。

　　而且每個(gè)環(huán)節(jié)做什么,，有多少利潤(rùn),，在AA體系中已經(jīng)形成潛規(guī)則，國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司依附于AA體系基本上淪為外商的馬仔,，這也是國(guó)內(nèi)ARM陣營(yíng)IC設(shè)計(jì)公司雖然營(yíng)業(yè)收入不低,，但利潤(rùn)普遍不高的原因之一。

　　即使是國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司營(yíng)業(yè)收入排行第一的海思,，在有母公司輸血的情況下也曾經(jīng)連年虧損,，利潤(rùn)主要依靠華為搭載海思芯片產(chǎn)品的高溢價(jià)，而非在市場(chǎng)上直接出售芯片,。

　　17、總結(jié)

　　龍芯課題組成立14年來(lái),，忍受著社會(huì)上的冷嘲熱諷,，用少得可憐的人力和財(cái)力研發(fā)了自己的loongISA，設(shè)計(jì)了6個(gè)微結(jié)構(gòu),，研發(fā)了自己的LCC編譯器,，開(kāi)發(fā)了自己的社區(qū)操作系統(tǒng)loongnix。推出了幾十款產(chǎn)品,，涵蓋軍用芯片,、宇航級(jí)芯片、服務(wù)器芯片,，桌面芯片,，嵌入式芯片以及這些芯片配套的軟件生態(tài)。構(gòu)建了一個(gè)涵蓋兩三百家企業(yè),，上萬(wàn)名技術(shù)人員的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,。而這一切都是一支只有400余人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成的,。

　　相對(duì)于國(guó)內(nèi)依附于Wintel體系、AA體系的IC設(shè)計(jì)公司在技術(shù)上和利潤(rùn)上都受制于人,。龍芯可以自主擴(kuò)展指令集,，在發(fā)展方向上可以自主選擇；在安全可控方面,，可以實(shí)現(xiàn)從軟件和硬件上同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全可控,；在利潤(rùn)方面，可以實(shí)現(xiàn)所有利潤(rùn)都留在龍芯構(gòu)建的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟內(nèi),，國(guó)外廠商除非加入龍芯的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,，給龍芯當(dāng)馬仔，否則無(wú)法分走一分一毫利潤(rùn),。

　　下一步,，龍芯將以“l(fā)oongISA+LCC+GS464E等自主研發(fā)的微結(jié)構(gòu)+社區(qū)操作系統(tǒng)loongnix+軟件生態(tài)+產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”為基礎(chǔ)，力爭(zhēng)打造自己的體系,。若能成功構(gòu)建自己的體系,，該體系將成為繼Wintel體系，arm+安卓體系之后的第三極,，雖然弱小,，但星星之火，可以燎原,。