Loongson no tiene más remedio que comprar licencias de patentes de empresas estadounidenses.
En la actualidad, el mercado de CPU está básicamente monopolizado por dos grandes empresas en Estados Unidos: Intel, el hermano mayor, y AMD, el hermano menor, ocupan casi el 99% de la cuota de mercado.
En la actualidad, Intel y AMD han establecido un enorme ecosistema utilizando el conjunto de instrucciones X86 y Microsoft * * *, que no está abierto al mundo exterior. Como resultado, el equipo chino tiene poco espacio para fabricar su propia CPU.
01 Definición de CPU
La CPU es un tipo de chip con el que la gente suele entrar en contacto en la industria de los semiconductores. La aplicación más común es en las computadoras. La más famosa es el i9 de Intel. -11980HK y R7-5800X de AMD.
Según el tipo de CPU, se puede dividir en CPU de servidor, CPU de computadora doméstica, CPU de dispositivo integrado y CPU de teléfono móvil. Las CPU de servidor requieren un mejor rendimiento, estabilidad y seguridad, y requieren que los servidores funcionen continuamente durante los 365 días. Un servidor puede tener varias CPU instaladas. Las computadoras domésticas tienen requisitos de rendimiento de CPU relativamente bajos, poca capacidad y no necesitan funcionar continuamente. Una computadora solo puede instalar un dispositivo integrado y los teléfonos móviles tienen requisitos de rendimiento de CPU más bajos.
Según la arquitectura del conjunto de instrucciones de la CPU, las CPU se pueden dividir en RISC y CISC.
CISC es un ordenador con un complejo sistema de instrucciones. Como sugiere el nombre, CISC es más complejo y tiene un rico sistema de instrucciones. Las instrucciones específicas completan las funciones correspondientes y pueden manejar tareas especiales.
Las computadoras RISC y con conjunto de instrucciones reducido se centran en instrucciones utilizadas con frecuencia y completan funciones poco comunes combinando instrucciones para lograr simplicidad y eficiencia. Un RISC no puede manejar tareas especiales. En general, se trata de la simplificación de funciones de uso común y la complicación de funciones poco comunes.
Entre ellos, CISC representa el conjunto de instrucciones X86 y RISC representa ARM, MIPS, RISC-V, Alpha y SPARS. Además de estos dos, también hay conjuntos de instrucciones DEC y LoongArch desarrollados de forma independiente. nuestro país.
02 Seis CPU domésticas
En primer lugar, comprendamos cuál es el entorno ecológico de la CPU. El entorno ecológico de una CPU es el grado en que el sistema y el software soportan y optimizan una CPU después de su lanzamiento. Por ejemplo, la CPU nacional Loongson no tiene un buen ecosistema y su MIPS y LoongArch de desarrollo propio no son compatibles con los sistemas Windows.
Es difícil establecer un entorno ecológico de forma independiente. Si no se establece el ecosistema, no habrá software en la tienda de software (por ejemplo, QQ se detiene en Linux). cuellos de botella en el desarrollo de CPU nacionales.
Actualmente hay seis principales fabricantes de diseños de CPU en China. Son Huawei, Tengfei, Xin Zhao, Sunway, Loongson y Guanghai (no incluidos en la lista) y participan en el diseño de CPU de diferentes maneras.
La historia del reemplazo de CPU domésticas tiene que comenzar con Intel.
Intel aprovechó el rápido desarrollo de las PC para establecer la arquitectura X86 y determinó un conjunto de instrucciones informáticas universales. Junto con Microsoft, Intel estableció un enorme ecosistema basado en el conjunto de instrucciones X86.
Actualmente, el conjunto de instrucciones X86 no está autorizado externamente y solo lo dominan Intel y AMD. X86 es el mejor en los campos de PC y servidores. El entorno ecológico de otros conjuntos de instrucciones es muy inferior al de X86, lo que deja un espacio de desarrollo limitado para el equipo chino.
Las CPU chinas se dividen en tres canales.
Uno está representado por Loongson y Shenwei: conjuntos de instrucciones de desarrollo propio.
Loongson inicialmente utilizó el conjunto de instrucciones reducido MIPS como una CPU de uso general. Sus principales productos son productos de consumo autónomos y controlables, como servidores, computadoras de escritorio, sistemas integrados, naves espaciales y otros campos.
Shenwei adoptó inicialmente el conjunto de instrucciones reducido Alpha, que se utilizó principalmente en supercomputadoras y campos militares.
Loongson y Shenwei son difíciles de desarrollar por razones ecológicas, especialmente Loongson. Si desea ingresar a los mercados de servidores y computadoras de escritorio, debe tener un buen ecosistema.
Debido a la desintegración de MIPS, Long Gong comenzó a desarrollar su propio conjunto de instrucciones, que fue desarrollado de forma completamente independiente por Long Gong y compatible con el ecosistema MIPS. También comenzó a intentar utilizar la traducción binaria para ser compatible con los procesadores ARM y X86.
El objetivo de Long Gong es eliminar las barreras entre conjuntos de instrucciones para 2025 y resolver por completo el problema de compatibilidad.
Debido a la adquisición de Alpha, Sunway comenzó a desarrollar su propio conjunto de instrucciones: SW64, que fue mejorado a partir de Alpha. La supercomputadora Sunway TaihuLight fabricada por Sunway utiliza el conjunto de instrucciones SW64 y es conocida como el "arma nacional". Tiene cierto estatus en el mundo y ocupa el primer lugar en el mundo en muchos indicadores.
La segunda ruta está representada por Huawei y Ascendas: la licencia del conjunto de instrucciones ARM.
Además de Balong, los “cuatro reyes” de los chips de Huawei, Kirin, Kunpeng, Balong y Sheng Tengzhong, se desarrollaron bajo la autorización del conjunto de instrucciones ARM. El más famoso de ellos es "Kirin", que una vez dominó el campo de los teléfonos móviles, hasta que los países de ultramar comenzaron a sancionar a Huawei porque temían su ascenso y, por lo tanto, "Kirin" desapareció temporalmente.
Tengfei también es uno de los fabricantes nacionales de CPU que adopta la arquitectura ARM y su tecnología no es inferior a la de Qualcomm. La compañía está actualmente en la lista negra de Estados Unidos y su proceso de fabricación de chips está estancado. Podría convertirse en el segundo Huawei.
Además de Huawei y Fit, también hay muchos fabricantes nacionales que fabrican chips basados en la arquitectura ARM, como Guizhou Huaxintong, Spreadtrum Communications, etc.
La tercera vía la representan Megacore y Guanghai: la empresa conjunta obtiene la autorización X86.
La licencia del Zhaoxin Megacore se basa en la ecología y la tecnología X86 y su rendimiento es generalmente mayor que el de Loongson, pero aún no es tan bueno como el de Intel.
La licencia de arquitectura X86 de Guangzhou se realiza a través de una empresa conjunta con AMD para poseer la IP autorizada de AMD, pero no es una transferencia de tecnología completa, sino una versión castrada e incompleta, por lo que el rendimiento no es tan bueno como el de AMD Ryzen. y Qualcomm Snapdragon.
03 RISC-V
RISC-V es un nuevo conjunto de instrucciones que se ha vuelto popular en los últimos años. Es un conjunto de instrucciones de código abierto, gratuito y abierto a los usuarios. Es precisamente esta característica la que hace que muchos expertos la consideren una oportunidad para la industria procesadora de China, y también puede ser la última oportunidad.
La estructura actual del mercado global de CPU es que la arquitectura X86 monopoliza las industrias de PC y servidores. La arquitectura ARM monopoliza la industria de los dispositivos móviles y estas dos empresas cubren casi todas las necesidades del mercado de CPU.
La arquitectura X86 pertenece a "Wintel" (Intel + Microsoft). Es un conjunto de instrucciones cerrado sin autorización externa. En pocas palabras, nadie quiere usarlo, pero puedo usarlo yo mismo. La arquitectura ARM es un conjunto de instrucciones con licencia + diseño con licencia. En pocas palabras, necesitas mi consentimiento y una tarifa. Si desea diseñar basándose en él, debe obtener mi consentimiento antes de cobrar.
Debido a esto, RISC-V, como conjunto de instrucciones abierto, ha recibido un fuerte apoyo del equipo chino y se considera un salvavidas.
¿Es RISC-V tan bueno? Observamos principalmente dos aspectos: uno es si su ecología es buena, que es el factor más importante que determina el espacio de desarrollo del conjunto de instrucciones, y el otro es si es completamente gratuito y si se atascará nuevamente en el futuro;
1. ¿Cuál es la ecología de RISC-V?
RISC-V tiene características técnicas como alto rendimiento, bajo consumo de energía, área pequeña y fácil expansión. Lo más importante es su atributo único de ser de código abierto y gratuito, lo que atrae a muchos socios y expande gradualmente su influencia.
Desde 2015, se estableció la Fundación RISC-V con 25 miembros, y ahora se han unido más de 300 unidades, incluidas Alibaba, Google, Huawei, NVIDIA, Qualcomm, Academia China de Ciencias, MIT, etc.
Hace unos días, personas familiarizadas con el asunto dijeron que Intel adquirirá SiFive, un peso pesado en el campo RISC-V, por 2 mil millones de dólares, lo que también muestra la actitud de Intel.
Aunque Intel es invencible en el campo de los PC y servidores basados en la
Sin embargo, la posición de monopolio de ARM todavía es difícil de superar. RISC-V puede asociarse con X86 para luchar contra ARM en el futuro, pero es más probable que ingrese al mercado de dispositivos integrados y se convierta en el "hermano mayor" en el campo de Internet de las cosas.
En general, es difícil involucrar PC, servidores y dispositivos móviles en RISC-V. Por el contrario, algunos dispositivos integrados, como aires acondicionados, refrigeradores, robots de barrido, vehículos eléctricos, etc. , tener un mejor entorno de desarrollo.
En segundo lugar, RISC-V es siempre gratuito.
RISC-V se originó en 2010 y fue desarrollado por un equipo de investigación de la Universidad de California, Berkeley. En ese momento, establecieron un nuevo conjunto de instrucciones porque los conjuntos de instrucciones existentes en el mercado eran bastante complejos y el costo y el umbral eran demasiado altos.
"La arquitectura de código abierto RISC-V siempre será gratuita y se convertirá en propiedad de la humanidad. En comparación con el alto umbral de las arquitecturas X86 y ARM, la arquitectura de código abierto RISC-V traerá una revolución en el chip. diseño" - RISC-V Dr. Krste Asanovic, uno de los desarrolladores de la arquitectura.
Estas son las palabras originales de los desarrolladores de la arquitectura RISC-V, que indican que el conjunto de instrucciones es completamente de código abierto y gratuito. Hasta ahora han funcionado muy bien, e incluso trasladaron la sede de la fundación fuera. Estados Unidos y Suiza (país neutral permanentemente) para evitar restricciones impuestas por las políticas locales estadounidenses.
Aunque RISC-V hace un buen trabajo en cuanto a rendimiento, después de todo todavía existen peligros ocultos.
El núcleo del procesador que implementa la arquitectura de nivel de instrucción RISC-V tiene muchos métodos de implementación de microarquitectura diferentes. Los modos reales de microarquitectura se dividen en diferentes tipos, como abierto, autorizado y cerrado.
Aunque no necesita pagar una tarifa de licencia para desarrollar una CPU basada en RISC-V, también deberá pagar una tarifa de licencia si diseña directamente utilizando el kernel RISC-V. En general, no es necesario que me cobres por usarlo, pero sí debes diseñarlo con mi consentimiento, o incluso cobrarlo (actualmente lo hacemos gratis, pero tengo derecho a cobrar algo de dinero en el futuro) .
En resumen, los conjuntos de instrucciones globales actuales son principalmente X86, ARM y RISC-V. Como líder de tendencias en la nueva era, RISC-V ha sido reconocido por los principales fabricantes y tiene espacio para el desarrollo. Pero no es suficiente para alterar el estado de los otros dos conjuntos de instrucciones. Pero se puede esperar que cuando RISC-V crezca, todavía esté estancado en el desarrollo de las CPU chinas. Necesitamos ser conscientes de los peligros ocultos y seguir el ritmo de los extranjeros.
Al observar a los fabricantes nacionales en el campo de CPU de computadoras, Loongson se centra en la autoinvestigación y el desarrollo de conjuntos de instrucciones chinos. Actualmente puede satisfacer las necesidades de algunos campos del partido y del gobierno y el trabajo de confidencialidad, pero aún es necesario. para ingresar al campo de las computadoras domésticas para mejorar la ecología y el rendimiento de la CPU; en las CPU de servidores, Shenwei ha logrado algunos logros en supercomputación, Huawei también informó recientemente que ha completado la línea de trabajo de embellecimiento de 40 nm y superará el trabajo de 20 nm. línea el próximo año, y Kirin puede regresar Lessin Technology, Pingtou Ge Algunas empresas que no cotizan en bolsa también están probando el campo RISC-V.
Todos los signos demuestran que, aunque comenzamos con 30 años de retraso y las CPU nacionales han logrado avances, el camino por delante es largo y el amanecer eventualmente llegará.
El texto completo ha sido verificado a través de varios materiales. Si hay algún error en el ámbito profesional, espero que puedan iluminarme y discutirlo juntos.
Diagrama de la cadena de la industria de chips (se ha escrito un fondo verde)
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