龍芯GS132和GS232兩款CPU核開源意味著什么？

　　10月21日，教育部計算機類教學(xué)指導(dǎo)委員會、中國計算機學(xué)會教育專委會將2016 CNCC期間在山西太原舉辦“面向計算機系統(tǒng)能力培養(yǎng)的龍芯CPU高校開源計劃”活動，在活動中，龍芯中科宣布將GS132和GS232兩款CPU核向高校和學(xué)術(shù)界開源。那么——

　　龍芯開源的CPU核性能如何？

　　以往將CPU開源的公司有哪些？

　　開源CPU核又會帶來哪些影響呢？

　?。?開源的CPU核性能如何？

　　CPU核也叫微結(jié)構(gòu)，是決定CPU性能、安全、功耗、成本的最重要因素，日常我們所說的雙核、四核、八核芯片，其實是將2、4、8個CPU核的接口互聯(lián)并集成到一片硅片上，像Intel的Haswell、ARM的Cortex A72、AMD的Zen、龍芯的GS464E都是CPU核。在設(shè)計CPU的過程中，80%以上的功夫都用在CPU核上，因此，如何設(shè)計一個高性能的CPU核可以說是CPU設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　目前，除了龍芯、申威、飛騰等老牌設(shè)計單位擁有自己設(shè)計的高性能CPU核之外，國內(nèi)大多數(shù)IC設(shè)計公司依舊處于購買國外的IP“攢”出一個SOC的階段，擁有自主設(shè)計CPU核的單位屈指可數(shù)。而龍芯本次將兩款CPU核向高校和學(xué)術(shù)界開源，可以使學(xué)術(shù)界以龍芯的CPU核為基礎(chǔ)開發(fā)產(chǎn)品，并以龍芯的CPU核為模板學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計CPU核。

　　龍芯開源的CPU核為GS132和GS232。GS132為單發(fā)射32位結(jié)構(gòu)，采用三級靜態(tài)流水結(jié)構(gòu)，性能于ARM Cortex-M0/M3/M4相當(dāng)。主要用于石油、電力、鉆探、智能水表和智能電表。GS232為雙發(fā)射32位結(jié)構(gòu)，采用五級動態(tài)流水線結(jié)構(gòu)，性能于ARM9和ARM11相當(dāng)，在龍芯1A、1B、1C、1E中使用，主要用于各種嵌入式產(chǎn)品，在智能家電、人造衛(wèi)星、工控等領(lǐng)域都有使用，像HS3700畫質(zhì)芯片就購買了GS232的授權(quán)，該芯片被用于海信的智能電視。

　　Sun曾經(jīng)將T1、T2開源

　　1985年，Sun成功研究出了Sparc精簡指令集CPU，再輔助以基于Unix開發(fā)的服務(wù)器系統(tǒng)，使Sun在工作站和服務(wù)器領(lǐng)域嶄露頭角，并逐漸可以對抗惠普和DEC這樣的傳統(tǒng)中式小型計算機。1992年Sun推出了市場上第一臺多處理器臺式機SPARCstation 10 system， 1993年Sun進入財富500強，至2001年Sun在全球擁有五萬雇員，市值超過兩千億美元。

　　Sun以硬件起家，但成也蕭何，敗也蕭何，對硬件的重視，使Sun忽略了軟件的重要性，特別是沒能對Wintel聯(lián)盟擁有足夠的警惕性。在90年代末，因互聯(lián)網(wǎng)的興起，加上Sun的工作站相對于DEC 的小型機和 IBM 的大型機具有價格優(yōu)勢，這導(dǎo)致雖然Sun的中小企業(yè)市場份額不斷被Wintel蠶食，但由于其工作站可以侵占DEC 和 HP 小型機的市場，其盈利模式得以延續(xù)。但在互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂后，加上Wintel聯(lián)盟的傾軋，Sun服務(wù)器和工作站業(yè)務(wù)則難以為繼，僅2002年上半年就營業(yè)額同比跌至3稱，并從2001年的盈利9億美元，跌至虧損5億美元，隨后Sun一蹶不振，在2009年被甲骨文以74億美元收購。在被收購前，也許是為了放手一搏，或又是為了其他什么原因，Sun將UltraSparc T1、T2開源。

　　T1和T2到底如何呢？根據(jù)知乎網(wǎng)友“迪迦奧特曼”介紹，Sun開源了全套的RTL代碼……拿著Sun開源的那套東西，做一些自定義修改，可以跑FPGA。學(xué)術(shù)圈里面已經(jīng)有幾個拿著OpenSPARC T1成功流片的項目，所以流片是肯定可行的…。。不過T1、T2單核性能非常差，T1相當(dāng)于上世紀80年代末期的水平，而T2相當(dāng)于90年代早期的水平。所以千萬不要指望T1和T2能有什么商業(yè)競爭力。OpenSPARC T1/T2現(xiàn)在最大的價值是幫助學(xué)術(shù)圈中的研究者們快速搭建一個原型系統(tǒng)，并且能感受一下2002~2005年時的工業(yè)級代碼長什么樣子。知乎網(wǎng)友“迪迦奧特曼”還表示，T2的源碼存在BUG，至于是故意埋進去的，還是開源的時候沒有處理好導(dǎo)致的無心之失，他就不知道了。

　　另外，據(jù)說國防科大在充分借鑒T1和T2的源代碼后，先后開發(fā)出了飛騰1000和飛騰1500，兩款芯片分別被用于天河1號和天河2號。

　?。麵BM的OpenPOWER

　　Power誕生于1990年，并斬獲過多項世界第一——全球第一個雙核CPU，全球第一款刀片服務(wù)器CPU，第一個戰(zhàn)勝國際象棋冠軍加里·卡斯帕羅夫的電腦深藍所采用的CPU，第一個量產(chǎn)主頻超過5G的CPU，第一個高超線程的CPU，以及第一個5000針的CPU，以及第一個封測成本比硅片成本還高的CPU，第一個單芯片量產(chǎn)價格突破10萬美元的CPU.。。.。。其應(yīng)用范圍曾經(jīng)涵蓋過小型、中型、大型主機，從高端到低端的工作站都可以看見Power的身影。

　　此外，Power還曾占據(jù)服務(wù)器市場三分之二的市場份額。而IBM也憑借Power鞏固了自己科技巨人的地位，不僅在CPU研發(fā)上有著亂序執(zhí)行的基礎(chǔ)框架、寄存器重命名等一些列先驅(qū)性貢獻，在科研上曾經(jīng)一度成果斐然——在2001年，IBM獲得美國專利和商標局授權(quán)專利數(shù)量高達3411項，比HP、Intel、Sun、Microsoft、Compaq、Dell、Apple、EMC、Oracle、EDS、Accenture和AOL在內(nèi)的12家最大的美國IT業(yè)公司加在一起還要多。

　　但就在IBM和Power芯片光芒四射的同時，Intel卻利用與微軟結(jié)成聯(lián)盟，并充分借力戴爾、康柏等整機廠，以Wintel聯(lián)盟的方式在市場上大殺四方，加上IBM太過于任性，更傾向于服務(wù)土豪用戶，沒能細分和精耕市場，對市場和研發(fā)的綜合掌握能力都不及Wintel，使Power空有一身高性能卻難以抵擋Wintel聯(lián)盟的侵蝕——從PC到工作站、服務(wù)器Power、Sparc等架構(gòu)CPU的市場份額逐步被X86架構(gòu)CPU蠶食。

　　與此同時，由于軟件廠商若要兼容多種架構(gòu)CPU的成本越來越高，造成軟件廠商開始逐步放棄兼容一些架構(gòu)的CPU——Power、Mips、Sparc、Alhpa等架構(gòu)CPU先后被軟件廠商拋棄，而原本性能最弱的X86芯片則依靠Wintel聯(lián)盟和軟件生態(tài)的優(yōu)勢笑到了最后。即便是曾經(jīng)占據(jù)三分之二市場份額的服務(wù)器領(lǐng)域，低端服務(wù)器已然被Intel的X86芯片侵占，Power唯有在對可靠性、穩(wěn)定性要求非常高，在決策上也非常保守的使用場景下，比如銀行所采用的高端服務(wù)器市場尋找存在感。

　　正是昔日曾經(jīng)輝煌的Power有著日漸被邊緣化的趨勢，如果IBM依然完全獨占Power，其他IT公司根本不會基于Power構(gòu)建基礎(chǔ)軟硬件。因此，IBM選擇了聯(lián)合Google、NVIDIA、TYAN、Mellanox成立了OpenPOWER聯(lián)盟和OpenPOWER基金會試圖力挽狂瀾，旨在通過開放合作的模式，將IBM的Power硬件資產(chǎn)與軟件堆棧，以及第三方聯(lián)盟伙伴的軟件堆棧深度結(jié)合，在芯片設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計與開源軟件三個層面推動Power生態(tài)環(huán)境的發(fā)展與壯大。

　　不過，相對于Sun開源T1、T2后，大家都可以免費下載源碼不同，要獲得Power的源碼，要付出不菲的代價，以2014年IBM向中國大陸中晟宏芯授權(quán)Power8源代碼為例，為了拿到Power的全套代碼和工具，據(jù)小道消息稱，中方為此支付了2億美元左右的費用。