國產(chǎn)CPU大騰飛前夜：從一場參加人員嚴重爆倉的大會說起
“2019飛騰生態(tài)伙伴大會”于12月19日在北京國際會議中心舉行。本次大會由天津飛騰信息技術有限公司主辦，以“同心筑生態(tài)，前路共飛騰”為主題，致力于推進飛騰國產(chǎn)處理器優(yōu)化升級和生態(tài)體系建設，加強基于飛騰平臺的創(chuàng)新成果共享。出席“2019飛騰生態(tài)伙伴大會”的有生態(tài)伙伴、產(chǎn)業(yè)協(xié)會、投資機構、行業(yè)用戶等共計兩千余名專業(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、應用體驗于一體的國產(chǎn) CPU 生態(tài)盛會。
飛騰總經(jīng)理竇強博士以“山高人為峰，做新時代的攀登者”為題發(fā)表演講，他表示：“飛騰將始終堅持‘核心技術自主創(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，實現(xiàn)國家信息安全的目標?！?/strong>
國產(chǎn)CPU正大步邁向新階段
CPU（中央處理器）作為計算機系統(tǒng)的核心和大腦，堪稱國之重器，其自主創(chuàng)新是實現(xiàn)安全可控的核心。回顧我國CPU技術的發(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設計企業(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備提供核心算力支撐，為我國構建安全、自主、可控的國產(chǎn)化計算平臺奠定了基礎。2019年，基于飛騰處理器的解決方案新增410多個，兼容認證的軟件商新增150多家。
圖1：飛騰產(chǎn)品路線圖
作為中國最早獲得 ARMv8 指令集架構授權的設計廠商，飛騰自主設計了CPU系列產(chǎn)品。需要強調(diào)的是，飛騰的CPU芯片，架構和國際主流ARM指令集接軌，但其內(nèi)核并不是ARM架構公版內(nèi)核，而是完全自主研發(fā)的“飛騰內(nèi)核”。架構和國際主流接軌，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)品的整機系統(tǒng)已經(jīng)在政府辦公設備、企業(yè)服務器、電信交換機、互聯(lián)網(wǎng)存儲、云計算平臺等多個領域推廣應用，CPU產(chǎn)品已累計部署超過20萬片。2019年，飛騰的發(fā)展進入了爆發(fā)式增長，主營業(yè)務收入同比增長5倍，預計2020年將持續(xù)保持高速增長。今年1月17日，******來到天津濱海-中關村協(xié)同創(chuàng)新展示中心，聽取竇強博士匯報了飛騰CPU的發(fā)展歷程、產(chǎn)品特點、生態(tài)建設和應用情況。******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：竇強博士向******匯報工作
******的重要講話，釋放了我國將進一步加快推進信息技術國產(chǎn)化進程的信號。也引發(fā)了一個新的思考：在新的時代背景下，自主創(chuàng)新這條路怎么走？特別是基礎核心芯片技術，該如何順應時代發(fā)展，取得新的突破？
打造從端到云的全棧解決方案
云計算、大數(shù)據(jù)以及人工智能技術的迅速發(fā)展，計算在人們生活和工作中的實現(xiàn)和使用方式也逐步發(fā)生改變。飛騰站在系統(tǒng)建設全局需求的角度思考出發(fā)：芯片的自主創(chuàng)新應該是適應技術發(fā)展潮流，擁抱全新計算模式的創(chuàng)新升級，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。終端設備對CPU的要求
目前，飛騰終端形態(tài)已涵蓋筆記本、臺式機、一體機、瘦客戶機、移動平板、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)應用軟件、插件支持、外設支持的要求越來越高，這對芯片應用級性能及其生態(tài)建設提出了更高要求，主要體現(xiàn)在以下三方面：
1、更高性能、更低功耗、更好體驗
對于終端設備的使用環(huán)境，不僅要求芯片計算性能更高，更重要的是，對于應用級的2D圖形、3D圖形以及系統(tǒng)綜合性能等指標要求提升。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在應用級測試中領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的計算和應用性能又比上一代成倍提升，能夠給用戶帶來更好的體驗，發(fā)布3個月內(nèi)，已有57款各種形態(tài)的整機正在研制或已經(jīng)量產(chǎn)，可以說是未來一段時間內(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、融合移動生態(tài)
移動互聯(lián)網(wǎng)時代，芯片能否融入移動生態(tài)成為未來能否贏得用戶和市場的關鍵。飛騰在滿足傳統(tǒng)辦公和業(yè)務應用的前提下，與生態(tài)伙伴合作，對傳統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)生態(tài)進行擴展，打通了Linux與移動操作系統(tǒng)的應用交互運行能力，擴展了軟硬件生態(tài)。
圖5：飛騰移固融合方案，一鍵從Linux切換安卓
3、更高安全可信機制
飛騰內(nèi)置可信技術，將我國自主創(chuàng)新的可信計算3.0（一種主動免疫的可信計算標準）與飛騰CPU多核架構相結合，對計算機實施全方位的主動可信驗證，保障完成計算任務的邏輯組合不被篡改和破壞。
云計算對芯片的需求
1、高性能、強單位功耗算力
隨著各行業(yè)信息系統(tǒng)建設逐步向云環(huán)境遷移，對云端服務器、存儲、網(wǎng)絡、安全等設備的性能提出了更高要求。飛騰新一代服務器芯片F(xiàn)T-2000+/64比上一代FT-1500A/16計算性能提升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，飛騰所支持的服務器產(chǎn)品形態(tài)也在逐步擴展，包括均衡型服務器，還有支持PB級存儲擴展的存儲型服務器、超高密度計算型服務器、集成動環(huán)監(jiān)控的機柜級數(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
虛擬化技術是云計算技術的基礎，在虛擬化環(huán)境中，多個VM（Virtual Machine，虛擬機）運行在同一臺服務器上，因此可以更加有效地共享資源，消減成本。在FT2000+/64服務器上對比了虛擬機雙核（采用KVM虛擬化）和宿主機雙核在基準測試中的效率比值，平均約為97.5%左右，為基于KVM虛擬化的云平臺性能提供了強有力的支撐。
圖7：飛騰平臺KVM硬件輔助虛擬化效率
3、容器化支持能力隨著應用系統(tǒng)的不斷演進，基于容器技術對應用進行微服務化架構的改造，成為下一步應用提高性能的重要技術支撐。飛騰CPU支持容器平臺，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的各類開發(fā)環(huán)境；兼容支持基于容器平臺的代碼管理、部署管理、運維、監(jiān)控等軟件?；陲w騰CPU的容器化平臺，已經(jīng)平滑移植超過10萬個容器鏡像，除了開源軟件，很多商業(yè)應用軟件選擇飛騰CPU作為底層技術架構開發(fā)并發(fā)布了自己基于容器平臺的產(chǎn)品，并且進行了商業(yè)化應用。值得一提的是目前在國內(nèi)CPU技術架構中，基于飛騰平臺進行容器化應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，一個虛擬機至少占用1~2個物理處理器核，那么在一個計算節(jié)點上要支持多虛擬機并行運行，實現(xiàn)高虛擬機密度，就必須要有較多的物理處理器核；對于應用容器虛擬化，多核結構可以支持實現(xiàn)更多應用容器的并行高效管理；而其他各類對于計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用高質量運轉的基礎和保障。飛騰CPU支持硬件輔助虛擬化，支持云計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、活躍的體系架構生態(tài)
飛騰CPU堅持“核心技術自主創(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，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支持情況
終端全棧解決方案
飛騰通過性能強大、低功耗的桌面CPU，構建了終端全棧生態(tài)。終端全棧架構包括硬件層、固件、操作系統(tǒng)及驅動層和應用層。
圖8：基于飛騰平臺的終端全棧架構圖
云計算全棧解決方案云計算整體架構包括基于飛騰CPU的基礎設施層、IaaS、PaaS、SaaS，同時，還包括整個平臺的安全管理、運維管理及相應標準的制定和遵循。
圖9：基于飛騰平臺的云計算全棧架構圖
全流程軟硬件服務支持
軟硬件協(xié)同設計正在成為趨勢，通過相應的技術支持/服務降低設計難度、提升芯片易用性也正在成為必不可少的服務。便于客戶基于飛騰平臺開展硬件設計，保障設計的正確性和成功率，在產(chǎn)品設計各個環(huán)節(jié)，飛騰均提供相應的設計資料和支持服務。
表2：不同產(chǎn)品設計階段，飛騰可提供的支持及實際效果
對我國發(fā)展CPU的建議
CPU 處理器是信息時代的技術制高點，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)展的重大機遇。飛騰此次的生態(tài)伙伴大會盛況空前，原計劃800人的會場，實際參會達到近2000人，著實是國產(chǎn)CPU繁榮前夜的有力證明。在大會上發(fā)布的飛騰安全平臺架構規(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)，進一步打造安全處理器、安全硬件平臺的決心。只有做到安全、可信，才能被行業(yè)認可并得到規(guī)模采用，才能為科學的網(wǎng)絡安全乃至國家安全提供有力支撐。
隨著人工智能、5G、邊緣計算、區(qū)塊鏈等技術的發(fā)展和成熟，新的計算需求正在產(chǎn)生，這是CPU百年難遇的機會。國產(chǎn)CPU應該在新型多核處理器體系結構、大規(guī)模片上互連網(wǎng)絡、 高帶寬低延遲存儲并行技術等方面繼續(xù)加大創(chuàng)新力度。圍繞黨政、金融、電力、通信、軌道交通等核心關鍵領域，注重與網(wǎng)絡安全、云計算、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比的產(chǎn)品和服務。
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/產(chǎn)品創(chuàng)新、生態(tài)建設、市場開拓以及全國布局方面，面對激烈的市場競爭都進行了較為完善的規(guī)劃。下一步，飛騰將進行企業(yè)混改和股份制改革，打通資本市場股權融資渠道，持續(xù)投入150億以上用于新品研發(fā)、生態(tài)建設和區(qū)域客戶保障，團隊規(guī)模預計擴大到3000人以上，建立市場化激勵機制，目標是到2024年營收超過100億元。
“山再高，往上攀，總能登頂；路再長，走下去，定能到達?！薄]強博士以這句話作為演講的結尾，希望與生態(tài)合作伙伴齊心協(xié)力，攜手開創(chuàng)計算新時代，做新時代的攀登者！
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