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主题：【原创】龙芯的前景----嵌入式领域与桌面领域 -- 隆飞
家园 【原创】龙芯的前景----嵌入式领域与桌面领域 首先,龙芯是一种通用CPU.所谓通用CPU,就是这一系列CPU可通用于桌面,服务器,嵌入式等领域,并使用广泛兼容的指令集.
嵌入式CPU与通用CPU的不同在于,嵌入式CPU通常是处在一个闭环系统中,也就是不用考虑通用性,只要符合某一领域的需求就行.ARM就是典型的嵌入式CPU,还有我们国家以前也曾开发过一款叫方舟ARCA的嵌入式CPU.这些CPU都是自己专有的指令集,比如ARM指令集就只有ARM核的CPU/MCU才使用,ARCA也是他们自己的ARCA指令集.而ARM这种CPU,是专为嵌入式设计的,注重低功耗,代码紧凑等,为此可牺牲部分性能.如果拿到桌面PC上来使用,就明显不适合了.
龙芯因为专利授权问题,兼容X86是不太可能的,所以走了兼容MIPS这套比较开放的指令集的路子.其产品线也分了3档,龙芯1号32位处理器是面向嵌入式领域的,龙芯2号是面向桌面,龙芯3号是面向服务器.
而其应用前景,首先桌面上是没法与WINTEL联盟竞争的,就算国家强制手段也不好使.最多打打擦边球,就如风北客兄说的EEE PC Like的产品,或者一些高端的工控领域,龙芯2E还是很有竞争力的.但最主要还是,龙芯只能使用LINUX操作系统,而LINUX操作系统,暂时还没有多少人会用.
EEE PC这种东西,如果用龙芯开发,实在没什么难度.OS也不是问题,LINUX对MIPS的支持很不错.问题是,这种龙芯+LINUX的平台,真做个EEE PC,再拿华硕的EEE PC放在用户面前,用户会选择哪个,是毫无悬念的.
至于从新搭一个从OS到CPU的产业链,那就有点儿胡闹了.最主要是OS这东西,讲究的是通用,因为这不是闭环系统中的OS.假设,现在咱们辛辛苦苦为龙芯PC开发了一套OS.好了,接下来呢?你如何去说服全世界软件厂商为这套OS把他们的软件都移植一遍?
就说LINUX,各国政府都在普及LINUX呢,普及了这么多年,LINUX下面的软件还是不如WINDOWS下面琳琅满目.光说个文本编辑器吧,WINDOWS下面有EDITPLUS,ULTRAEDIT等等几十款功能丰富易于使用的文本编辑器让你选,而LINUX下真正功能能跟WINDOWS下的EDITPLUS比美的编辑器,就只有VIM和EMACS两款.而这两款编辑器的使用难度,比整个WINDOWS的使用难度都不见得低.直到现在,LINUX的应用软件,还是很缺乏.最典型的,绝大部分游戏是for windows only的.
下面再说说嵌入式领域.LINUX的发行版是不少,但是如果是在嵌入式领域应用LINUX的话,因为各项目的需求不同,所以不可能出一套通用的LINUX嵌入式发行版,只能是各人根据需求从源代码编译裁剪一个LINUX操作系统.LINUX经过这么多年的发展,在嵌入式领域已经很成熟了.有很多应用LINUX的嵌入式项目,别的不说,MOTOROLA的高端智能手机,E6,A780等等,都是用的嵌入式LINUX.其实LINUX在很多地方都用着,比如超市里的视频广告系统,银行的ATM监控系统,等等.
而龙芯在嵌入式领域的应用,可以看看lemote.com,里面有不少应用的例子.但是,要知道,嵌入式领域,对稳定性和鲁棒性要求极高,桌面系统偶尔死机一两次没什么,重启就行.而嵌入式领域,比如广告系统,如果负责播放广告的播放器死机了,那么广告就无法播放,那对广告客户来说,就是经济上的损失了.要是坦克的火控系统死机了,那后果就更不可想象了.退一万步说,就算你买了个MOTOROLA E6,如果这玩意爱死机,你也不乐意吧?
而稳定性和鲁棒性,就得广泛的测试过后才能证实.现在龙芯2E,龙芯2F,都还是实验性产品,产量也就万片规模而已.
总结一下目前的状况,就是,CPU这东西,我们在指标上已经追上了老美,龙芯也确实是个好东西,现在我们该做的是稳步把我们自己的龙芯推广开来.第一步,是先实验性质的生产一些,让国内广大设计人员熟悉龙芯的特点并进行广泛的测试.浏览lemote.com就知道了,现在数目最大的龙芯产品,就是龙芯的开发板.这个开发板,就是用来给程序员进行评估测试的.第二步,程序员们熟悉了龙芯架构,并且在广泛的使用中龙芯经受住了考验,而龙芯的价格也有优势,那么此时在嵌入式和工控领域就会有人自发开始使用龙芯了,服务器领域也会有些行动,但在服务器领域推广的难度比嵌入式领域要大一些.最后,桌面领域要想用上龙芯,还得靠LINUX.
龙芯的这个普及过程,我想主要还是会靠市场来推动,政策可能会有些倾斜,但绝对不会完全依赖政策.龙芯这东西,明明是一个很有竞争力的产品,没必要太依赖政府.
题外话,关于LINUX:
其实LINUX与WINDOWS这两种操作系统,更多是使用哲学上的不同.如果你让一个10岁的孩子,从小就用LINUX,等他用到20岁,再让他用WINDOWS,他也会觉得WINDOWS难用.如果LINUX的市场占有率达到了30%以上,龙芯占领一半LINUX机器应该不是难事.
现在各国政府都在推广LINUX,比如德国,LINUX的市场占有率已经很高了.我们国家推广的力度也在逐渐加大.不远的将来,我们会看见LINUX在中国普及的.那时,就是龙芯在普通百姓的桌面上出现之日.
家园 龙新到底是怎么设计的，俺们不清楚， 不过俺的感觉好像基本是用HDL写完代码，然后用synthesis工具产生网表，在进行布局布线之类的经典ASIC流程。
对于高性能的芯片来说(不仅仅是CPU啦),完成HDL代码仅仅是万里长征走完了第一步。后面的synthesis，place and route才是很艰巨的任务。而且，要提高芯片的性能，诸如功耗，频率，生产厂商和CAD工具的支持也非常重要。你要有你所用的Fab的精确的工艺参数，库文件，模型参数，而且要让你的CAD工具很好的是用这次些模型和参数。你的synthesis,P&R等等流程都要围绕着Fab的工艺参数进行优化。
而这些针对具体工艺的CAD工具的优化，是离不开CAD提供商的的配合的。Intel30多年CPU设计经验，工具，工艺的积累，不是随随便便就能超越的。
兄弟也是在CAD界工作。经常和intel，amd，broadcom等公司的设计队伍打交道。很大程度上就是如何优化我们的工具使之能更好的适应客户的生产工艺和客户的具体应用。高性能的芯片离不开一个巨大的包括Fab和CAD方面的支持队伍的。可以说，没有这方面的支持，是不可能有真正高性能的芯片的。
也许是我孤陋寡闻，从未听说过龙芯得到那个具体CAD商的支持。如果属实的话，无法想象怎样才能达到所谓的高性能。
所以，龙芯作为小范围的应用，或者是军用，也许是可能的。如果要大规模的产业化，在性能上接近于市场上的领跑者，离开CAD和FAB的支持是不可能的。而这些，需要大把大把的银子，还有很长的路要走。所谓要改变CPU业界的格局云云，恐怕有些自大了吧。
家园 国内CAD领域也有相关企业吗？能否介绍一二？ 家园 军用不可能的 军用片子，环境苛刻，比拼的是可靠性，这个要靠多年积累的外部电路优化、冗余和工艺经验来做的，刚起步的东西没可能的……
能通过渠道弄来的最好的军片还是军用486，计算能力早就够了，就是看片子外围电路设计对环境的适应性，国内做军片的好像在西安……
【感谢踏雪寻熊的提醒，修改的完整了一点】
- 复 军用不可能的
家园 军用片子比的是可靠性， 比如那个1553B总线控制芯片，生产工艺的特征尺寸并不先进，也就是个1微米上下(最新的Intel CPU可是45纳米，差两个数量级)，集成的晶体管数目也不多(具体多少记不清了)，但是一块芯片就敢卖1000美刀。当然有只此一家，别无分号，爱买不买的意思。但是在可靠性设计方面，具体怎样，局外人谁也不知道。根本就没有文章讨论。比如如何保证在极端宽广的温度范围内，大幅变化的工作电压下，阿耳法粒子辐射的条件下(这会引起存储器和寄存器保存数据的丢失)，都能正常工作。很大程度上是靠生产工艺和冗余设计来保证的。Synthesis和布局布线倒在其次了。
家园 对，我就是这个意思 别人以前这么说过的：
军品和民品虽说电路功能相同，但版图是不一样的，一般单片面积比民品有所扩大，加入了专门的高可靠性外围电路和关键电路单元的冗余设计，某些金属连线的宽度和高发热器件区的分布密度也有调整，采用的衬底材料有区别，工艺参数也往往不同，但确实是一般和民用芯片可以共用一套流水线；另一个区别就是封装，我见到过的军用芯片基本都是全金属封装，并且根据使用场合同型芯片可能还有不同形式的封装（例如有专门的减震封装、防辐射封装、隔温封装等），管脚间距和民用也是两套标准（所以电路排版时是无法使用软件自带器件库的）。所以不要说封装好的芯片，即使以“裸芯”（未经过封装和最终检测的芯片）形式进来，显微镜下略看一看也就知道是军用片还是民用片了。
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那个什么龙芯，还基本在实验室阶段，这些东西还根本没有积累，所以说军用不可能的……
家园 军用也分好多种. 对鲁棒性要求高的,是嵌入式CPU.
而龙芯是通用CPU.如果你要拿来代替嵌入式CPU,先不说成本了,就算INTEL的ULV CELERON也满足不了ROBUST啊.
家园 完全同意 对于龙芯，以它现在的状态，肯定是不行。重新设计版图，考虑冗余设计等等，基本等于再重新来过一遍。
如果我们军队能够象美国军队那样大把撒银子，大力支持这种很根本的基础的东西，说不定假以时日，它日后到能发展成一种军用的平台。就看他们是不是肯坚持，肯积累了。
我读研究生时候，组里一个博士后就在给军方设计一个鱼雷用32位RISC CPU。说来不好意思，基本是把敌人的芯片扒开，放大照相，再结合国内现有的工艺，逆向设计。第一次搞，也没什么不好意思的。快十年前的事情了吧。不知道这么多年来有没有一直坚持下来，继承下来。如果是的话，应该不比龙芯差吧。
我们很多的东西，缺的就是积累和继承，没有延续性。很多做过了东西，开发人员已走，取得经验和教训就丢了。然后就是重头再来。
原子弹火箭，国家的命根子，有专门的机构盯着，肯定是有积累。像军用芯片这种没法听响的，基础的东西，就不知道了。扯远了。
家园 您二位是有技术背景的人.比之前那类好多了. 不过呢,军品倒不是如大家想象的那么高不可攀的感觉.很多实验性的军工项目,都是用的一些民用的芯片.我自己参与的某武器的研制,就是用的S3C2510.龙芯现在在军工领域,也确实还没到大规模应用的地步,但是不少基于龙芯的项目已经开展了,军方正在评估验证龙芯的可用性.
龙芯目前的合作方是ST,由ST负责生产龙芯.龙芯的用户手册和数据手册上也打着ST的标志.龙芯将由ST包产包销5年,每片龙芯,中科院计算所收取2美元专利许可费.意法半导体计划每年销售龙芯芯片1000万颗以上.所以,CAD和FAB的支持,ST肯定会提供的.
至于超越INTEL,改变CPU业界的格局,这种话,说出来可就得看看风是不是太大会不会闪着舌头了.也就那些宣传干事敢说这话了.
家园 军品本身也分等级的，环境要求不苛刻的，直接就用民品 环境要求不苛刻的，直接就用民品，美式说法是“货架商品”，这个时候考虑的是价格和技术成熟度了……讲老实话，这种东西到处都是，不一定非龙芯不可，国家投钱专门扶持龙芯要求某型号非它不可也不是不可以……但是要把一个新东西，尤其是可靠性还没有怎么特别验证过的，投进重点型号，我估计是不可能……毕竟重点型号的关键节点太多，且个个是技术难题，还要加上龙芯这个另外的不定因素，总师和下头的技术肯定不愿意冒这个险……
环境要求苛刻的，是专门的了……中国本身因为工业基础和渠道的问题，有时候不得不用民品代替军品甚至航天级的顶上，但是“虽说为可靠性殚精思虑地把一切可能的招都用上了，到最终型号测试的时候，从上到下还是一种上刑场的感觉……”，龙芯在这种场合就更别说了……
家园 这些东西都是有指标要求的. 军工项目,至少我参与的和我看到的一些项目,是不存在"民品代替军品甚至航天级的顶上"这种情况的,军工项目的测试是非常严格的.达不到指标,是不可能通过的.
除非是项目本身就对鲁棒性要求不高.比如,部队也需要用台式PC,这台式办公PC的CPU,环境要求能有多苛刻呢?
而非常苛刻的环境下,本来就不是通用CPU的用武之地.这种环境下,只能用嵌入式CPU的了.比如你之前说的西安出的486的片子.
家园 龙芯基本上是一个骗钱的项目 上次和一个中科院的人聊过，他直接告诉我龙芯就是一个忽悠钱的项目。根本没有办法产业化。因为芯片设计最关键的部分国内比较差，大跃进是搞不了的。
我不是搞硬件的，不过大概还是知道现代芯片设计主要是看速度，要弄一个兼容x86指令或者MIPS指令的CPU并不是非常困难（甚至可以直接参考Sun的SPARC设计）真正困难在于提高运行频率。
我知道有很多人会说执行速度更重要，但是执行速度和架构设计有很大关系，比如Intel P4结构发现不行，马上可以修改。而高频率，高晶体管密度却是硬功夫，要费很大力气。大跃进肯定是不行的。
看看龙芯，它的真正问题一目了然：
“2006年9月13日，中国科学家宣布研制成功通用中央处理器芯片龙芯2E。它是一款采用64位元MIPSⅢ指令集的RISC处理器，采用90纳米的 CMOS工艺，晶体管数目是4700万个，芯片面积是6.8mm×5.2mm。最高主频达到1.0GHz，一般频率是800MHz，功耗大约是5-7瓦。实际运行频率定于660MHz。”
现在Intel的core2采用45纳米技术，而90纳米技术是02－03年的技术，根据摩尔定律（半导体密度一年半一翻）实际上的实现技术上差了两代。在频率方面，龙芯问题更大，RISC的一个主要设计目标，如果我没有搞错，是通过减少指令数量来获得高运行频率。而龙芯稳定频率才600MHz，超频不稳定的频率估计也就900MHz多，也是1999-2000年左右的水平。和Intel AMD现在动辄2－3个G的水平，差距是非常非常大的。我个人认为，诚实地说，如果中国现在花大力气，投入更多的人踏踏实实地来做这个事情，可能10-15年之后能勉强跟上Intel的脚步。当然我不会惊讶如果他们最近频率上了1G，必近又过去了一年。
考虑到龙芯有很多地方实际上是“参考”（照我的定义就是抄袭）了很多公开的MIPS体系芯片的设计，这就一点都不奇怪了，很多被淘汰MIPS家族芯片，频率就稳定在600MHz－1.5GHz之间。说明龙芯在真正重要的设计方面，没有什么真正的下功夫。
他们现在急不可耐地推出所谓的芯片，无非就是想继续仿制5年以前的产品，或者抄袭OpenSPARC的设计来骗取钱财，而另外一条路，是踏踏实实地从基础研究开始，一点一点地改进芯片设计，具体表现就是芯片频率的不停提高，我相信他们不会选择的。
至于他们把问题推到Linux/Win那里，我是坚决不同意的，Linux帮不了速度的忙。中国现在不需要什么嵌入式CPU，真正需要的是像Intel那样的先进芯片设计体系。
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顺便说一下所谓的Linux软件问题，我认为windows下面除了游戏软件比较多以外，其他方面的专业软件和Linux比一点优势都没有。
比如editplus这个软件，我是不会用的，原因很简单，如果我很白痴，记事本就可以了，Linux下面的gedit,bluefish，Kate都很好用，用editplus目的何在？如果我需要频繁使用editplus里面类似的编辑任务，那我肯定愿意花点时间学习一些简单的vim命令。毕竟vim一不要你注册码随处可以下载。而且vim那点命令界面已经存在了20年，我相信20年以后也不会有太多改变。学习一次，到处使用，永远使用，非常保值。
家园 不好意思，如果你不会使用Editplus最好还是不要妄加评论 VIM我也会用，可我还是喜欢用Editplus，这甚至成了我继续使用Windows的一个重要原因。记得汇编高手罗云杉也说过，Editplus可以提供一切你所想得到的功能。这句话虽然夸张了一点，但是您还是掂量一下这句话的分量吧。
至于龙芯，流片都流出来了，居然只骗到“上千万元”人民币。你莫不是没做过什么项目吧？一个可以“抄”到能流片的芯片项目只值这点钱？