龍芯新一代處理器為何主動(dòng)降低主頻？

　　作為國(guó)產(chǎn)CPU的代表，龍芯一路走來，備受業(yè)界關(guān)注，也爭(zhēng)議不斷。

　　8月18日，龍芯發(fā)布了新一代處理器及其相關(guān)產(chǎn)品，包括龍芯自主指令系統(tǒng)LoongISA，龍芯新一代處理器微結(jié)構(gòu)GS464E，新一代處理器龍芯3A2000、龍芯3B2000，以及龍芯基礎(chǔ)軟硬件標(biāo)準(zhǔn)和社區(qū)版操作系統(tǒng)LOONGNIX。這次龍芯的最新發(fā)布具有什么意義呢?又有哪些看點(diǎn)和槽點(diǎn)?

　　筆者認(rèn)為，最大看點(diǎn)在于，龍芯新一代處理器微架構(gòu)的發(fā)布;最大槽點(diǎn)則在于，龍芯基于此的新一代處理器主動(dòng)降低了CPU主頻。單單分析這兩方面，就可以看出龍芯的拐點(diǎn)已來。

　　1、“爬北坡”的國(guó)產(chǎn)化

　　縱觀中國(guó)國(guó)產(chǎn)芯片，可以分為三大類：以龍芯、申威為代表的自主研發(fā)系列，它們的市場(chǎng)路徑是從軍工、政府部門入手由內(nèi)而外市場(chǎng)化發(fā)展;華為和國(guó)防科大學(xué)為代表的基于ARM知識(shí)產(chǎn)權(quán)架構(gòu)的自主研發(fā)，華為的手機(jī)消費(fèi)級(jí)與國(guó)防科大的服務(wù)器企業(yè)級(jí)形成了兩級(jí)布局;以IBM openpower為代表的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的授權(quán)和兼容，合作企業(yè)的市場(chǎng)路徑是從市場(chǎng)化的行業(yè)企業(yè)客戶出發(fā)由外向內(nèi)進(jìn)入重要領(lǐng)域。

　　從處理器架構(gòu)來看，wintel體系，ARM+安卓體系，openpower體系，只有龍芯選擇了MIPS架構(gòu)。

　　以上可以總結(jié)為兩個(gè)詞——自主研發(fā)、架構(gòu)獨(dú)特。如果說將處理器國(guó)產(chǎn)化比喻成珠穆朗瑪峰的攀登路徑，那么無疑龍芯選擇了最難的北坡。

　　如此多的國(guó)產(chǎn)處理器路徑，龍芯強(qiáng)調(diào)的是：雖然自主是安全的基礎(chǔ)，但自主不等于安全可控。言下之意就是，針對(duì)引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新的其他路徑，這是一個(gè)過程，在沒有擁有自己的處理器研發(fā)能力之前，尤其是引進(jìn)階段“就不要總拿安全說事”。

　　2、主動(dòng)降頻，先活下來

　　雖然龍芯抱著“不達(dá)目的決不罷休”的情懷，但艱難的珠峰北坡之旅，首先需要的是活下來。

　　但是以前的龍芯不明白，走過了很多坑。其中，最大的坑要數(shù)一味追求處理器的主頻提升，忘記了處理器商用需要的計(jì)算、訪問存儲(chǔ)、I/O等綜合指標(biāo)的平衡。

　　龍芯從2010年開始市場(chǎng)化轉(zhuǎn)型以來，致力于將中科院計(jì)算所研制的芯片“樣品”轉(zhuǎn)變成“產(chǎn)品”。畢竟龍芯3A1000/3B1500是計(jì)算所科研經(jīng)費(fèi)支持的，它成為龍芯第一代處理器。雖然它在部分指標(biāo)，比如3B1500浮點(diǎn)峰值具有世界先進(jìn)水平，但通用事務(wù)處理能力較弱。具體什么意思呢?

　　就是說，在CPU主頻上龍芯與國(guó)外處理器僅僅相差1-2倍，但是性能效率卻相差高達(dá)10-20倍，這是巨大的數(shù)量級(jí)差異。如果不能改進(jìn)綜合指標(biāo)，一味提高主頻只能帶來能耗的大幅提升，卻無法換來實(shí)際效率的提升。

　　龍芯終于想通了。這次，它主動(dòng)降頻。

　　以前發(fā)布的處理器主頻可以達(dá)到8核1.2G，而8月18日發(fā)布的新一代處理器“龍芯3A2000”“龍芯3B2000”主頻重新降回1G。龍芯意識(shí)到，要想活下來，先提高效率(投入低、收益大)再提高頻率，這樣可以發(fā)展基礎(chǔ)軟件適配和優(yōu)化，設(shè)計(jì)新一代處理器微架構(gòu)。

　　3、新一代微架構(gòu)與生態(tài)圈

　　這就是龍芯的第二代處理器微架構(gòu)GS464E。

　　據(jù)悉，雖然龍芯主頻回落，但據(jù)龍芯資料顯示：與第一代微架構(gòu)的龍芯處理器先比，最新發(fā)布的處理器在實(shí)測(cè)訪存性能提升10-20倍，實(shí)測(cè)I/O性能提升3-5倍。龍芯的總設(shè)計(jì)師胡偉武表示，在性能指標(biāo)上，第一代即原GS464微架構(gòu)與AMD K8、Intel P4、IBM power4等可比，而目前的第二代GS464E微架構(gòu)怎可比肩AMD Steamroller、Intel Ivy Bridge、IBM power7，這些可謂是目前市場(chǎng)上較為主流的芯片微架構(gòu)。據(jù)悉，基于新一代微架構(gòu)的處理器今年4月流片成功并開始提供樣片，2016年可實(shí)現(xiàn)完成量產(chǎn)。

　　此外，處理器整體性能的提升，自主指令系統(tǒng)LoongISA和社區(qū)版操作系統(tǒng)LOONGNIX的發(fā)布，都加深了龍芯在行業(yè)應(yīng)用上的適配和優(yōu)化。雖然龍芯在主頻性能、處理器制程等方面仍落后于國(guó)外處理器，但是它的綜合性能已經(jīng)可以在行業(yè)市場(chǎng)進(jìn)行推廣，而且除了計(jì)算，也打開思路開始在安全、存儲(chǔ)、工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域作為國(guó)產(chǎn)處理器提供給整機(jī)企業(yè)。

　　筆者發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)自主可控產(chǎn)業(yè)鏈的多家重量級(jí)合作伙伴前來為龍芯站臺(tái)，中科曙光、航天科工、同方計(jì)算機(jī)、浪潮超越、山西百信、東軟集團(tuán)、銳捷網(wǎng)絡(luò)、研華中國(guó)等品牌企業(yè)都一同展示了基于龍芯最新處理器的高性能服務(wù)器、安全計(jì)算機(jī)、筆記本、加固平板、高性能防火墻、千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、高性能工控模塊等產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)自主可控產(chǎn)業(yè)鏈初現(xiàn)。

　　4、備受爭(zhēng)議與體制創(chuàng)新

　　胡偉武的一句話也點(diǎn)出龍芯此次發(fā)布的不同：從成果發(fā)布到產(chǎn)品發(fā)布。言下之意就是，以前龍芯的是成果發(fā)布，即任何單點(diǎn)突破都可以稱為成果，而現(xiàn)在的龍芯是產(chǎn)品發(fā)布，這意味著作為商用考慮到實(shí)際平衡需求，首先需要把短板補(bǔ)齊。

　　其實(shí)，2011年以前，龍芯的合作伙伴多是央企，而之后民營(yíng)企業(yè)如研華、百信等開始和龍芯戰(zhàn)略合作。又聯(lián)系到龍芯為何主動(dòng)降頻，龍芯的商用化拐點(diǎn)似乎初現(xiàn)端倪。

　　為什么龍芯突然想通了?筆者認(rèn)為，除了技術(shù)之外，最根源的因素還在于體質(zhì)的創(chuàng)新。

　　縱觀龍芯幾年的發(fā)展，可以分為三個(gè)階段：

　　積累期(天使)：2001年在計(jì)算所開始研制龍芯CPU，在中科院、863、973、NSFC、核高基重大專項(xiàng)支持下，完成了9年的技術(shù)積累。

　　創(chuàng)業(yè)期(VC)：2010年龍芯團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)型成立公司，正式走向產(chǎn)業(yè)化。中關(guān)村自主創(chuàng)新示范園通過“先行先試”政策的龍芯團(tuán)隊(duì)股份鼓勵(lì)，形成了安全應(yīng)用、通用計(jì)算機(jī)，嵌入式應(yīng)用三大市場(chǎng)方向。

　　發(fā)展期(PE)：2014年龍芯中科進(jìn)入高速發(fā)展期，鼎暉資本甚至加入龍芯。在多個(gè)領(lǐng)域龍芯通過產(chǎn)業(yè)鏈到達(dá)最終用戶，下游客戶中基于龍芯的研發(fā)人員超過萬人，2013年芯片銷售量超過1.8萬片2014年35萬片。

　　在創(chuàng)業(yè)期，國(guó)家項(xiàng)目是“天使投資人”，龍芯更注重技術(shù)突破和成果匯報(bào)，而沒有將商用提到議事日程，這是具有濃濃的學(xué)院派風(fēng)格的。而在現(xiàn)在的高速發(fā)展期，尤其是商業(yè)資本的加盟之后，龍芯開始像真正的企業(yè)一樣開始考慮生存問題，用戶實(shí)際需求問題，這時(shí)它的研發(fā)則開始更多地開始思考產(chǎn)品定位，追求市場(chǎng)導(dǎo)向。

　　因此，主動(dòng)降低處理器主頻既是槽點(diǎn)也是亮點(diǎn)，它或許就是龍芯商業(yè)化的拐點(diǎn)。