國產(chǎn)CPU大騰飛前夜：從一場參加人員嚴(yán)重爆倉的大會(huì)說起

“2019飛騰生態(tài)伙伴大會(huì)”于12月19日在北京國際會(huì)議中心舉行。本次大會(huì)由天津飛騰信息技術(shù)有限公司主辦，以“同心筑生態(tài)，前路共飛騰”為主題，致力于推進(jìn)飛騰國產(chǎn)處理器優(yōu)化升級(jí)和生態(tài)體系建設(shè)，加強(qiáng)基于飛騰平臺(tái)的創(chuàng)新成果共享。出席“2019飛騰生態(tài)伙伴大會(huì)”的有生態(tài)伙伴、產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、投資機(jī)構(gòu)、行業(yè)用戶等共計(jì)兩千余名專業(yè)人士，可以說是一場集大咖論道、新品發(fā)布、生態(tài)展示、案例分享、應(yīng)用體驗(yàn)于一體的國產(chǎn) CPU 生態(tài)盛會(huì)。

飛騰總經(jīng)理竇強(qiáng)博士以“山高人為峰，做新時(shí)代的攀登者”為題發(fā)表演講，他表示：“飛騰將始終堅(jiān)持‘核心技術(shù)自主創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)生態(tài)開放聯(lián)合’的發(fā)展理念，聚焦信息系統(tǒng)核心芯片，支撐信息安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)國家信息安全的目標(biāo)?！?/strong>

國產(chǎn)CPU正大步邁向新階段

CPU（中央處理器）作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心和大腦，堪稱國之重器，其自主創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)安全可控的核心。回顧我國CPU技術(shù)的發(fā)展歷程，可以說是“起步于十五，發(fā)展于十一五、十二五，成熟于十三五”。近年來，在國家集成電路產(chǎn)業(yè)政策和大基金投資等多重措施支持下，一批CPU設(shè)計(jì)企業(yè)逐漸成長起來。

這其中，以飛騰的發(fā)展最具代表性。經(jīng)過20余年的技術(shù)積累，該公司已形成產(chǎn)品譜系最為齊全的自主創(chuàng)新CPU，主要包括高性能服務(wù)器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入式CPU三大系列，為從端到云的各型設(shè)備提供核心算力支撐，為我國構(gòu)建安全、自主、可控的國產(chǎn)化計(jì)算平臺(tái)奠定了基礎(chǔ)。2019年，基于飛騰處理器的解決方案新增410多個(gè)，兼容認(rèn)證的軟件商新增150多家。

圖1：飛騰產(chǎn)品路線圖

作為中國最早獲得 ARMv8 指令集架構(gòu)授權(quán)的設(shè)計(jì)廠商，飛騰自主設(shè)計(jì)了CPU系列產(chǎn)品。需要強(qiáng)調(diào)的是，飛騰的CPU芯片，架構(gòu)和國際主流ARM指令集接軌，但其內(nèi)核并不是ARM架構(gòu)公版內(nèi)核，而是完全自主研發(fā)的“飛騰內(nèi)核”。架構(gòu)和國際主流接軌，保證了芯片接口的通用性，產(chǎn)品能更好地融入國際市場和生態(tài)環(huán)境；自主研發(fā)內(nèi)核，則保障了芯片的自主性和可控性。

圖2：飛騰自研內(nèi)核發(fā)展情況

目前，基于飛騰產(chǎn)品的整機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)在政府辦公設(shè)備、企業(yè)服務(wù)器、電信交換機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)、云計(jì)算平臺(tái)等多個(gè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，CPU產(chǎn)品已累計(jì)部署超過20萬片。2019年，飛騰的發(fā)展進(jìn)入了爆發(fā)式增長，主營業(yè)務(wù)收入同比增長5倍，預(yù)計(jì)2020年將持續(xù)保持高速增長。

今年1月17日，******來到天津?yàn)I海-中關(guān)村協(xié)同創(chuàng)新展示中心，聽取竇強(qiáng)博士匯報(bào)了飛騰CPU的發(fā)展歷程、產(chǎn)品特點(diǎn)、生態(tài)建設(shè)和應(yīng)用情況。******對飛騰取得的成績給予了肯定，并對飛騰未來的發(fā)展做出了指示，他說道:“高質(zhì)量發(fā)展要靠創(chuàng)新，我們國家再往前發(fā)展也要靠自主創(chuàng)新。”

圖3：竇強(qiáng)博士向******匯報(bào)工作

******的重要講話，釋放了我國將進(jìn)一步加快推進(jìn)信息技術(shù)國產(chǎn)化進(jìn)程的信號(hào)。也引發(fā)了一個(gè)新的思考：在新的時(shí)代背景下，自主創(chuàng)新這條路怎么走？特別是基礎(chǔ)核心芯片技術(shù)，該如何順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，取得新的突破？

打造從端到云的全棧解決方案

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算在人們生活和工作中的實(shí)現(xiàn)和使用方式也逐步發(fā)生改變。飛騰站在系統(tǒng)建設(shè)全局需求的角度思考出發(fā)：芯片的自主創(chuàng)新應(yīng)該是適應(yīng)技術(shù)發(fā)展潮流，擁抱全新計(jì)算模式的創(chuàng)新升級(jí)，為此，飛騰確立了從端到云的全棧解決方案思路，而這也給CPU帶來了更高的要求。

終端設(shè)備對CPU的要求

目前，飛騰終端形態(tài)已涵蓋筆記本、臺(tái)式機(jī)、一體機(jī)、瘦客戶機(jī)、移動(dòng)平板、電子白板等。用戶對辦公軟件、安全軟件、瀏覽器、多媒體、通信軟件、游戲軟件、行業(yè)應(yīng)用軟件、插件支持、外設(shè)支持的要求越來越高，這對芯片應(yīng)用級(jí)性能及其生態(tài)建設(shè)提出了更高要求，主要體現(xiàn)在以下三方面：

1、更高性能、更低功耗、更好體驗(yàn)
對于終端設(shè)備的使用環(huán)境，不僅要求芯片計(jì)算性能更高，更重要的是，對于應(yīng)用級(jí)的2D圖形、3D圖形以及系統(tǒng)綜合性能等指標(biāo)要求提升。從獲得的第三方數(shù)據(jù)分析來看，飛騰上一代桌面芯片F(xiàn)T-1500A/4在應(yīng)用級(jí)測試中領(lǐng)先同期同類型桌面芯片，在系統(tǒng)綜合性能測試中表現(xiàn)占優(yōu)。而新一代桌面芯片F(xiàn)T-2000/4的計(jì)算和應(yīng)用性能又比上一代成倍提升，能夠給用戶帶來更好的體驗(yàn)，發(fā)布3個(gè)月內(nèi)，已有57款各種形態(tài)的整機(jī)正在研制或已經(jīng)量產(chǎn)，可以說是未來一段時(shí)間內(nèi)自主處理器市場性能最優(yōu)的一款桌面芯片。

圖4：飛騰最新高性能桌面處理器FT-2000/4

2、融合移動(dòng)生態(tài)
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，芯片能否融入移動(dòng)生態(tài)成為未來能否贏得用戶和市場的關(guān)鍵。飛騰在滿足傳統(tǒng)辦公和業(yè)務(wù)應(yīng)用的前提下，與生態(tài)伙伴合作，對傳統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)生態(tài)進(jìn)行擴(kuò)展，打通了Linux與移動(dòng)操作系統(tǒng)的應(yīng)用交互運(yùn)行能力，擴(kuò)展了軟硬件生態(tài)。

圖5：飛騰移固融合方案，一鍵從Linux切換安卓

3、更高安全可信機(jī)制
飛騰內(nèi)置可信技術(shù)，將我國自主創(chuàng)新的可信計(jì)算3.0（一種主動(dòng)免疫的可信計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)）與飛騰CPU多核架構(gòu)相結(jié)合，對計(jì)算機(jī)實(shí)施全方位的主動(dòng)可信驗(yàn)證，保障完成計(jì)算任務(wù)的邏輯組合不被篡改和破壞。

云計(jì)算對芯片的需求

1、高性能、強(qiáng)單位功耗算力
隨著各行業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)逐步向云環(huán)境遷移，對云端服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全等設(shè)備的性能提出了更高要求。飛騰新一代服務(wù)器芯片F(xiàn)T-2000+/64比上一代FT-1500A/16計(jì)算性能提升5.5倍，單位功耗算力提升近2倍，更為高效綠色。不僅芯片在不斷升級(jí)，飛騰所支持的服務(wù)器產(chǎn)品形態(tài)也在逐步擴(kuò)展，包括均衡型服務(wù)器，還有支持PB級(jí)存儲(chǔ)擴(kuò)展的存儲(chǔ)型服務(wù)器、超高密度計(jì)算型服務(wù)器、集成動(dòng)環(huán)監(jiān)控的機(jī)柜級(jí)數(shù)據(jù)中心和便于快速部署的模塊化數(shù)據(jù)中心等。

圖6：飛騰高性能CPU發(fā)展計(jì)劃：多路、單核性能大幅提升、更高能效

2、硬件輔助虛擬化支持能力
虛擬化技術(shù)是云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)，在虛擬化環(huán)境中，多個(gè)VM（Virtual Machine，虛擬機(jī)）運(yùn)行在同一臺(tái)服務(wù)器上，因此可以更加有效地共享資源，消減成本。在FT2000+/64服務(wù)器上對比了虛擬機(jī)雙核（采用KVM虛擬化）和宿主機(jī)雙核在基準(zhǔn)測試中的效率比值，平均約為97.5%左右，為基于KVM虛擬化的云平臺(tái)性能提供了強(qiáng)有力的支撐。

圖7：飛騰平臺(tái)KVM硬件輔助虛擬化效率

3、容器化支持能力
隨著應(yīng)用系統(tǒng)的不斷演進(jìn)，基于容器技術(shù)對應(yīng)用進(jìn)行微服務(wù)化架構(gòu)的改造，成為下一步應(yīng)用提高性能的重要技術(shù)支撐。飛騰CPU支持容器平臺(tái)，包括開源軟件、商業(yè)軟件；支持容器編排軟件；還包括支持基于容器平臺(tái)的各類開發(fā)環(huán)境；兼容支持基于容器平臺(tái)的代碼管理、部署管理、運(yùn)維、監(jiān)控等軟件?；陲w騰CPU的容器化平臺(tái)，已經(jīng)平滑移植超過10萬個(gè)容器鏡像，除了開源軟件，很多商業(yè)應(yīng)用軟件選擇飛騰CPU作為底層技術(shù)架構(gòu)開發(fā)并發(fā)布了自己基于容器平臺(tái)的產(chǎn)品，并且進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用。值得一提的是目前在國內(nèi)CPU技術(shù)架構(gòu)中，基于飛騰平臺(tái)進(jìn)行容器化應(yīng)用的軟件是品類最全、性能最優(yōu)的。

4、多核支持能力
對于KVM虛擬化來說，一個(gè)虛擬機(jī)至少占用1~2個(gè)物理處理器核，那么在一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上要支持多虛擬機(jī)并行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高虛擬機(jī)密度，就必須要有較多的物理處理器核；對于應(yīng)用容器虛擬化，多核結(jié)構(gòu)可以支持實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用容器的并行高效管理；而其他各類對于計(jì)算能力有要求的場景，如大數(shù)據(jù)等，CPU可以提供較多的核心支持能力亦是應(yīng)用高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)和保障。飛騰CPU支持硬件輔助虛擬化，支持云計(jì)算裸金屬的部署方式，Guest操作系統(tǒng)可以直接調(diào)用硬件計(jì)算資源，在國產(chǎn)CPU中是少數(shù)支持硬件輔助虛擬化的芯片廠商。

5、活躍的體系架構(gòu)生態(tài)
飛騰CPU堅(jiān)持“核心技術(shù)自主創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)生態(tài)開放聯(lián)合”的發(fā)展道路，兼容ARMv8架構(gòu)，具有活躍、成熟的生態(tài)。

表1：主流操作系統(tǒng)發(fā)行版對各類芯片架構(gòu)支持情況

終端全棧解決方案

飛騰通過性能強(qiáng)大、低功耗的桌面CPU，構(gòu)建了終端全棧生態(tài)。終端全棧架構(gòu)包括硬件層、固件、操作系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)層和應(yīng)用層。

圖8：基于飛騰平臺(tái)的終端全棧架構(gòu)圖

云計(jì)算全棧解決方案

云計(jì)算整體架構(gòu)包括基于飛騰CPU的基礎(chǔ)設(shè)施層、IaaS、PaaS、SaaS，同時(shí)，還包括整個(gè)平臺(tái)的安全管理、運(yùn)維管理及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的制定和遵循。

圖9：基于飛騰平臺(tái)的云計(jì)算全棧架構(gòu)圖

全流程軟硬件服務(wù)支持

軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)正在成為趨勢，通過相應(yīng)的技術(shù)支持/服務(wù)降低設(shè)計(jì)難度、提升芯片易用性也正在成為必不可少的服務(wù)。

便于客戶基于飛騰平臺(tái)開展硬件設(shè)計(jì)，保障設(shè)計(jì)的正確性和成功率，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)，飛騰均提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)資料和支持服務(wù)。

表2：不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，飛騰可提供的支持及實(shí)際效果

對我國發(fā)展CPU的建議

CPU 處理器是信息時(shí)代的技術(shù)制高點(diǎn)，是數(shù)字世界的信息基因，是大國崛起的國之重器。我國CPU雖然起步較晚，但以飛騰為代表的國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)化成果，并構(gòu)筑了豐富成熟的生態(tài)體系，顯現(xiàn)出了重塑產(chǎn)業(yè)生態(tài)的影響力。不過正如竇強(qiáng)博士在主題演講中所說，“雖然我們的芯片已經(jīng)基本可用，但是我們跟國外企業(yè)的差距仍然是巨大的”，這也是我國CPU技術(shù)不容忽視的現(xiàn)狀。

2019年是不平凡的一年，中國市場在這一年迎來了 IT 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大機(jī)遇。飛騰此次的生態(tài)伙伴大會(huì)盛況空前，原計(jì)劃800人的會(huì)場，實(shí)際參會(huì)達(dá)到近2000人，著實(shí)是國產(chǎn)CPU繁榮前夜的有力證明。在大會(huì)上發(fā)布的飛騰安全平臺(tái)架構(gòu)規(guī)范PSPA 1.0，也展示了國產(chǎn)CPU從基本的軟硬件規(guī)范出發(fā)，進(jìn)一步打造安全處理器、安全硬件平臺(tái)的決心。只有做到安全、可信，才能被行業(yè)認(rèn)可并得到規(guī)模采用，才能為科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)安全乃至國家安全提供有力支撐。

隨著人工智能、5G、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)的發(fā)展和成熟，新的計(jì)算需求正在產(chǎn)生，這是CPU百年難遇的機(jī)會(huì)。國產(chǎn)CPU應(yīng)該在新型多核處理器體系結(jié)構(gòu)、大規(guī)模片上互連網(wǎng)絡(luò)、 高帶寬低延遲存儲(chǔ)并行技術(shù)等方面繼續(xù)加大創(chuàng)新力度。圍繞黨政、金融、電力、通信、軌道交通等核心關(guān)鍵領(lǐng)域，注重與網(wǎng)絡(luò)安全、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等優(yōu)勢企業(yè)聯(lián)合，提供更為全面的解決方案和更具性價(jià)比的產(chǎn)品和服務(wù)。

根據(jù)飛騰未來五年的規(guī)劃來看，在資金和人力投入、技術(shù)/產(chǎn)品創(chuàng)新、生態(tài)建設(shè)、市場開拓以及全國布局方面，面對激烈的市場競爭都進(jìn)行了較為完善的規(guī)劃。下一步，飛騰將進(jìn)行企業(yè)混改和股份制改革，打通資本市場股權(quán)融資渠道，持續(xù)投入150億以上用于新品研發(fā)、生態(tài)建設(shè)和區(qū)域客戶保障，團(tuán)隊(duì)規(guī)模預(yù)計(jì)擴(kuò)大到3000人以上，建立市場化激勵(lì)機(jī)制，目標(biāo)是到2024年?duì)I收超過100億元。

“山再高，往上攀，總能登頂；路再長，走下去，定能到達(dá)?！薄]強(qiáng)博士以這句話作為演講的結(jié)尾，希望與生態(tài)合作伙伴齊心協(xié)力，攜手開創(chuàng)計(jì)算新時(shí)代，做新時(shí)代的攀登者！