龍芯+Linux 國產CPU和操作系統現狀分析

中國擁有世界超算第一的神威太湖之光，令人振奮的是其搭載的為國產CPU。但大眾能夠接觸到搭載國產CPU和操作系統的電腦卻少之又少。前不久兆芯對外宣稱自主研發的CPU在性能方面已經可以與國際廠商競爭。彷彿昨天還性能羸弱的國產CPU一躍便達到了國際水平，再加上宣稱國產安全操作系統的中標麒麟，國產CPU和操作系統真的要崛起了嗎？

筆者認為，國產CPU和操作系統崛起的標誌應該是在民用級普及。從這一觀點來看，國產CPU和操作系統距離崛起還有相當長的路要走。不過欣慰的是，兩者在通往民用的道路上已經越走越快，而且最重要的是做到了自主可控，其中的代表就是龍芯+Linux。

CPU為什麼不是前面提到性能比肩Intel/AMD的兆芯呢？要想弄明白這個問題，我們需要對國產CPU進行梳理。

國產CPU的設計和製造

目前國產CPU大致可以分為四大類：自主、開源方案、購買方案和授權。

第一類自主設計，其中的代表就是龍芯。龍芯的微架構是中科院自主研發的，可能由於其兼容MIPS指令集而被解讀為並不是完全自主設計。2011年的時候，龍芯就已購買了MIPS64位架構授權。

但如今MIPS逐漸沒落，所以龍芯的市場前景並不可觀。一些朋友可能有機會拿到搭載龍芯CPU的筆記本，其性能表現是比較糟糕的。

即使如此，龍芯的現實意義卻是最大的。作為一個國家的戰略技術儲備，龍芯會一直活下去。中國科學院龍芯CPU首席科學家胡偉武在接受採訪時表示，龍芯CPU完全可以做到世界第一，但問題就在於沒人用、沒人買。軟體生態上的匱乏是制約龍芯發展的一大原因。

國產CPU設計和製造現狀

第二類開源方案，其中的代表就是SPARC架構的CPU。這一類CPU基本不會用在民用領域，大多用在航空領域，比如大家熟悉的神舟飛船，歐洲一些國家的航天器也採用此類CPU。

第三類購買方案，其中的代表就是alpha架構的CPU。神威太湖之光就是用的這種，同樣不適合民用。雖然在超算領域神威太湖之光是最強的，但自身還是存在一些設計缺陷，比如內存設計很弱，浮點性能強，適合做並行計算，有點像顯卡。單核性能比較弱，可能還不如龍芯。

第四類授權，這是目前最為廣泛的，比如前面提到的兆芯是x86的授權，大家熟知的華為的麒麟處理器是ARM的授權。除了這兩個外，還有飛騰（ARM）、展訊（ARM）等等。這一類在商業化道路上是走的比較輕鬆的，因為不用擔心兼容性問題，花費的錢也比其他類要少一些。

但這一類是受人制約的，雖然是自行設計Soc，但相比龍芯的自主設計要有些區別。從長遠來看，這些授權依舊是別人的東西，信息安全受制於人，產業發展受制於人。在商業上使用可以，但冠以國產之名確實有些牽強。

除了CPU設計外，CPU製造也是一大坎。目前國內晶元工藝比較落後，比如光刻機（簡單理解為決定晶元多少納米）就無法達到世界水平，這也使得國內無法生產高端晶元，以前的龍芯都是委託別人製作的。收購是最佳捷徑，但其中涉及到政治、經濟等多方面問題，一些國家限制中國收購類似鎂光這樣的企業。

總體而言，國產CPU確實取得了長足發展，但在核心競爭力方面依然比較弱，尤其是民用領域幾乎全部依賴國外技術授權。在製造工藝上也受制於技術水平，無法大規模製造高端晶元。

國產操作系統將何去何從

說實話，真正意義上的國產操作系統的發展還不如國產CPU。目前國產操作系統基本可以分為三大類：完全自主、開源系統和修改閉源系統。

第一類完全自主的操作系統有很多，但如果從應用生態方面來看的話，完全自主操作系統的數量是0。這是因為編寫一個操作系統的難度並不是很高，只要學過計算機專業、水平高一些就能編寫一個簡單的操作系統，但這樣的操作系統是沒有意義的。

最主要的原因就是它並沒有完整的軟體生態系統。為什麼大家都習慣用Windows，是因為我們經常用到的軟體和服務都在Windows上，比如購物經常用的網銀，在其他系統上是無法使用的。系統的發展是個漫長的過程，不僅僅是系統自身完善，更是系統生態的完善。

第二類開源系統就太多了，PC上有大家熟悉的Linux，比如麒麟、紅旗、烏班圖和deepin等桌面操作系統；手機上有多數人都在用的Android，比如國內三大手機系統MIUI、Flyme OS、Smartisan OS等。這些操作系統的本質都是Linux或類Linux，只不過換了換皮膚，深度定製些功能等。所以它們能夠運行相同的程序。

第三類修改閉源系統，這一類比較少見，就是花錢買完整的授權，然後在源碼上進行修改。代表類型是VxWorks，在嵌入式中比較常見，比如交換機這種產品的系統，在民用級的產品中幾乎見不到。

從以上三種類型中可以看到，Linux作為開源系統是比較好的選擇。可能有人會擔心開源系統不安全，其實這個擔心是有些多餘。系統都已經開源了，即使不安全也能直接看到。也正是這個原因，Linux系統從來不需要殺毒軟體，可以說Linux沒有國別之分，它是世界的。

由於我國在國產CPU和操作系統這兩方面起步比較晚，所以在發展程度上還無法達到世界級水平。而且建立一個完整的生態系統（硬體+軟體）並不是一朝一夕的事。所以從目前形勢來看，民用級中龍芯+Linux是比較好的選擇。當然也要分清國產CPU和操作系統這兩者的主次關係，技術壁壘在晶元上，所以國產CPU的重要性要大於國產操作系統。

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