中国工程院院士倪光南:中国网信领域新进展

2022-11-09 16:33:48  来源:

摘要:2020年7月25日,由CIO时代主办,CIO时代APP承办的“2020中国信息技术应用创新网络展览会”如期举行。中国工程院院士倪光南发表题为“中国网信领域的一些新进展”的主题演讲,他主要从推进开源芯片和去“IOE”进展两个方面具体展开。
关键词: 数字化 网信 倪光南
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 2020年7月25日,由CIO时代主办,CIO时代APP承办的“2020中国信息技术应用创新网络展览会”如期举行。中国工程院院士倪光南发表题为“中国网信领域的一些新进展”的主题演讲,他主要从推进开源芯片和去“IOE”进展两个方面具体展开。以下为演讲实录:
 
我的题目虽然很大,但我主要介绍两个方面的进展,一个是开源芯片,一个是中国体系。
 
推进开源芯片
 
  关于RISC-V,大家应该听说过,就是精简指令集第5版。这是一个引起了大家重视的大规模的开源芯片工程。CPU芯片和操作系统是网信领域最基础的核心技术,在这方面中国还受制于人,常被比拟为“缺芯少魂”。实践表明,每一种CPU在市场竞争中要取得成功在很大程度上取决于其生态系统。目前世界上生态最为成熟的二种指令集架构的CPU:历史悠久的Intel x86指令集架构 CPU、历史较长的ARM指令集架构CPU。很多移动设备、嵌入式工程设备的芯片都在用ARM。芯片设计门槛极高,以14nm工艺为例,需要上亿元研发经费,投入上百人年,只有少数企业能承受中高端芯片研发成本,因此制约了芯片领域的创新。“开源”(开放源代码)是一种开发模式和商业模式,以Linux为代表的开源软件已成为当前软件产业的主流。采用开源需要许可证,在这之上把技术迅速发展传播起来。借鉴开源软件的成功经验,建立3-5位开发人员用几个月即可快速开发创新业务,有效降低互联网创新的门槛;互联网公司能构建基于开源软件的自主服务平台,提高互联网企业自主能力。把开源模式应用到芯片领域,在互联网应用和互联网市场可能超过了原来传统私有专用的模式。
 
RISC-V指令集由美国加州大学伯克利分校计算机科学部门于2010年发明基于广泛使用且标准十分宽松的BSD许可证(Berkeley Software Distribution license),用户可自由免费地使用RISC-V进行CPU设计、开发并添加自有指令集进行拓展,自主选择是否公开发行、或商业销售、或更换其他许可协议、或完全闭源使用。当然,大家贡献的东西都开放出来,有利于协同发展。
 
RISC-V在设计、技术、市场、管理上有很大优势。先看设计优势方面,免除授权费用和知识产权风险的完全开源免费,这是RISC-V存在的主要意义。传统的芯片设计有时需要上亿研发费用、投入上百人的团队和花费大量时间,使得中小型科技企业不可能承担芯片研发,被迫只能使用市场上已有产品,既造成了芯片市场的绝对垄断,又丧失发展的主动权。而开源芯片设计可以将芯片设计门槛大大降低,甚至于3-5人的小团队在3-4个月内,只需几万元便能研制出一款有市场竞争力的芯片,十分适应于中小企业创业,市场前景广阔。能够有效促进芯片产业的繁荣。

在技术优势方面,RISC-V指令集在最初设计时其研发团队就明确表示要追求简约,丢弃历史包袱。目前成型的技术代码集小、支持模块化,性能十分优越,能够满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求,支持从FPGA、ASIC乃至未来器件等多种实现方式。同时能够高效地实现各种微结构,支持大量定制与加速功能,并与现有软件及编程语言可良好适配。

在市场优势方面,随着人工智能和物联网等新一代信息技术的发展,各种场景下对于CPU需求日益碎片化,嵌入式应用前景广阔,低功耗、低成本和订制化需求越来越大,这使得RISC-V的精简、低功耗、模块化和可扩展的优势与数字经济未来发展方向十分契合。

在管理优势方面,最初的RISC-V指令集是20世纪50年代,因而大多数专利早已过期,在商业化和开源使用方面不会存在大的专利壁垒和成本问题;另外,RISC-V由2005年成立的基金会管理,这是一个非盈利的中立机构和开放社区,主要负责日常维护RSIC-V指令集标准手册与架构文档,参与RISC-V相关规范地制定和软硬件生态系统的发展。基金会采取会员制管理,目前共有上百家会员单位,中科院计算所是发起和审计会员,阿里、华为是白金会员,这种开放式的管理模式能够有效地促进RISC-V社区的交流和创新,形成生态系统,从而降低研发成本,打破芯片市场的垄断。

在RISC-V生态方面,相信将来中国会有上百家芯片企业,目前中国创建了中国开放指令生态(RISC-V)联盟(CRVA)、中国RISC-V产业联盟(CRVIC)。在物联网、人工智能、区块链领域RISC-V有广阔的应用前景。RISC-V基金会总部已经从美国迁移到瑞士,我们也建议中国设立自己的RISC-V基金会。未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一,从而在CPU领域形成Intel、ARM、RISC-V三分天下的格局。
 
去“IOE”进展: “中国体系”替代“IOE体系”
 
过去我们采用的技术是“IOE体系”,即IBM主机或Intel服务器+ Oracle数据库+ EMC存储设备。刚刚杨部长也讲了,我们可以采用新的技术架构。新的技术架构可以使我们有机会采用“中国体系”的产品,如 鲲鹏/飞腾/申威/龙芯服务器+ 国产数据库+ 国产存储设备。我们可以用体系的能力去弥补单项的不足。
 
“ 中国体系”满足新基建、关键信息基础设施业务需求,华为鲲鹏集群+航天天域分布式数据库性能每分钟交易次数达到2193万tpmC;在同等价格下鲲鹏服务器比Intel 8160 8路服务器性价比高;相同能耗下,鲲鹏服务器的性能是Intel 8160 8路服务器的1.51倍。机房不扩容,可直接满足算力扩展要求。中国已创建超大规模国产云数据库项目、最大国产化系统,“中国体系”在制造、金融、通信等领域已经取得显着成效。

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责编:zhanghy

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