計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇已到來
1、美國科技?jí)艛鄳?zhàn)略，倒逼計(jì)算產(chǎn)業(yè)另辟出路
1）大國競(jìng)爭(zhēng)，美國限制競(jìng)爭(zhēng)國使用美國高科技技術(shù)，進(jìn)而限制競(jìng)爭(zhēng)國科技發(fā)展；要明白一點(diǎn)，不是中國不買，是美國不賣，這個(gè)要理解清楚了，不是跟美國斗，是被美國卡脖子了。
2）信息技術(shù)已經(jīng)成為新一代基礎(chǔ)設(shè)施，是第四次工業(yè)革命，第五次產(chǎn)業(yè)革命的基礎(chǔ)設(shè)施，各國都必須發(fā)展，放棄發(fā)展就只能掉隊(duì)；怎么辦？只有自力更生、艱苦奮斗，利用一切力量來發(fā)展信息技術(shù)。
3）芯片是信息技術(shù)的皇冠的明珠，所以必須發(fā)展芯片，計(jì)算產(chǎn)業(yè)是以芯片為基礎(chǔ)核心，向上展開的一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，芯片-整機(jī)/加速卡-基礎(chǔ)軟件-中間軟件-應(yīng)用軟件，這樣一個(gè)技術(shù)棧極深的生態(tài)，能不能構(gòu)建一個(gè)不依賴美國的第二計(jì)算平面，給用戶一個(gè)新的第二選擇成為批在中國科技界必須回答的課題
2、產(chǎn)業(yè)背景，多元化算力需求，多元化算力架構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展
1）異構(gòu)時(shí)代到來，摩爾定律失效
（1）端、邊、云的場(chǎng)景計(jì)算，離客戶越來越近，多元計(jì)算需求的變化；cpu、gpu、npu、fpga、asic芯片都會(huì)發(fā)展，x86、arm、mips、power、alpha都會(huì)發(fā)展，并存，差異化競(jìng)爭(zhēng)。
（2）摩爾定律接近失效，18個(gè)月密度提高一倍、性能提高一倍、能耗降一倍、價(jià)格降一倍；目前是7納米，今明年5納米，3納米三年內(nèi)應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)，后面1納米就到極限了
（3）計(jì)算進(jìn)入架構(gòu)創(chuàng)新期，馮諾依曼架構(gòu)創(chuàng)新到極點(diǎn)了，需要有新的架構(gòu)創(chuàng)新；新產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)；arm突破x86，就是智能終端需要低能耗的芯片，這樣一個(gè)機(jī)會(huì)；arm v8已具備數(shù)據(jù)中心級(jí)的應(yīng)用的能力，數(shù)據(jù)中心能耗也是個(gè)大問題，國家已不批數(shù)據(jù)中心的耗能指標(biāo)；risc-five全開源免費(fèi)，支持所有硬件設(shè)備，從服務(wù)器到家電都支持；
（4）邊緣計(jì)算需求會(huì)越來越大，而且智能未來大部分場(chǎng)景是云端訓(xùn)練，邊緣推理，推升多元架構(gòu)，裸金屬、云、邊緣都是計(jì)算的選擇。
（5）數(shù)據(jù)成倍增長(zhǎng)，現(xiàn)實(shí)中2%數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)10%被應(yīng)用；巨大的存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)需求空間。
（6）云，政企it上云是起步階段，大約3-5%已上云；互聯(lián)網(wǎng)上云飽和，進(jìn)入存量競(jìng)爭(zhēng)階段；cloud2.0是政企上云時(shí)代，云是發(fā)展的初期階段，還有巨大的市場(chǎng)空間，還有很長(zhǎng)的路要走。
（7）ai計(jì)算力的需求大爆發(fā)，2025?數(shù)據(jù)中心算力的80%，cpu算力只占20%。
3、機(jī)會(huì)來了，怎么做？加入開源芯片指令集架構(gòu)、在開源的基礎(chǔ)上發(fā)展
1）擁抱開源arm生態(tài)
（1）arm生態(tài)發(fā)展比較健康，所有開源軟件、都支持arm的版本，這是非常好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。
（2）國外的it/互聯(lián)網(wǎng)巨頭谷歌、亞馬遜都投入arm芯片研發(fā)，發(fā)布的產(chǎn)品都已投入自身的云服務(wù)中使用；國內(nèi)it/互聯(lián)網(wǎng)巨頭bat投發(fā)布了arm芯片的研發(fā)計(jì)劃，說明了國內(nèi)外頭部玩家積極投身arm芯片的生態(tài)
（3）華為鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)，以鯤鵬和昇騰為核心芯片，試圖打造arm芯片的it生態(tài)系統(tǒng)，已起了不錯(cuò)的開局；半年時(shí)間，建立了15個(gè)鯤鵬生態(tài)聯(lián)盟基地，10家生態(tài)鏈制造企業(yè)，600+生態(tài)伙伴，1500+解決方案。
2）布局risc-five 開源生態(tài)
1、開源架構(gòu)
對(duì)指令集使用，RISC-V基金會(huì)不收取高額的授權(quán)費(fèi)。開源采用寬松的BSD協(xié)議，企業(yè)完全自由免費(fèi)使用，同時(shí)也容許企業(yè)添加自有指令集拓展而不必開放共享以實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展。
2、架構(gòu)簡(jiǎn)單
RISC-V架構(gòu)秉承簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)哲學(xué)。體現(xiàn)為：
在處理器領(lǐng)域，主流的架構(gòu)為x86與ARM架構(gòu)。x86與ARM架構(gòu)的發(fā)展的過程也伴隨了現(xiàn)代處理器架構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，但作為商用的架構(gòu)，為了能夠保持架構(gòu)的向后兼容性，其不得不保留許多過時(shí)的定義，導(dǎo)致其指令數(shù)目多，指令冗余嚴(yán)重，文檔數(shù)量龐大，所以要在這些架構(gòu)上開發(fā)新的操作系統(tǒng)或者直接開發(fā)應(yīng)用門檻很高。而RISC-V架構(gòu)則能完全拋棄包袱，借助計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)成為比較成熟的技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從輕上路。RISC-V基礎(chǔ)指令集則只有40多條，加上其他的模塊化擴(kuò)展指令總共幾十條指令。 RISC-V的規(guī)范文檔僅有145頁，而“特權(quán)架構(gòu)文檔”的篇幅也僅為91頁。
3、易于移植nix
現(xiàn)代操作系統(tǒng)都做了特權(quán)級(jí)指令和用戶級(jí)指令的分離，特權(quán)指令只能操作系統(tǒng)調(diào)用，而用戶級(jí)指令才能在用戶模式調(diào)用，保障操作系統(tǒng)的穩(wěn)定。RISC-V提供了特權(quán)級(jí)指令和用戶級(jí)指令，同時(shí)提供了詳細(xì)的RISC-V特權(quán)級(jí)指令規(guī)范和RISC-V用戶級(jí)指令規(guī)范的詳細(xì)信息，使開發(fā)者能非常方便的移植linux和unix系統(tǒng)到RISC-V平臺(tái)
4、模塊化設(shè)計(jì)
RISC-V架構(gòu)不僅短小精悍，而且其不同的部分還能以模塊化的方式組織在一起，從而試圖通過一套統(tǒng)一的架構(gòu)滿足各種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。用戶能夠靈活選擇不同的模塊組合，來實(shí)現(xiàn)自己定制化設(shè)備的需要，比如針對(duì)于小面積低功耗嵌入式場(chǎng)景，用戶可以選擇RV32IC組合的指令集，僅使用Machine Mode（機(jī)器模式）；而高性能應(yīng)用操作系統(tǒng)場(chǎng)景則可以選擇譬如RV32IMFDC的指令集，使用Machine Mode（機(jī)器模式）與User Mode（用戶模式）兩種模式。
5、完整工具鏈
對(duì)于設(shè)計(jì)CPU來說，工具鏈?zhǔn)擒浖_發(fā)人員和cpu交互的窗口，沒有工具鏈，對(duì)軟件開發(fā)人員開發(fā)軟件要求很高，甚至軟件開發(fā)者無法讓cpu工作起來。在cpu設(shè)計(jì)中，工具鏈的開發(fā)是一個(gè)需要巨大工作量的工作。如果用RISC-V來設(shè)計(jì)芯片，芯片設(shè)計(jì)公司不再擔(dān)心工具鏈問題，只需專注于芯片設(shè)計(jì)，RISC-V社區(qū)已經(jīng)提供了完整的工具鏈，并且RISC-V基金會(huì)持續(xù)維護(hù)該工具鏈。當(dāng)前RISC-V的支持已經(jīng)合并到主要的工具中，比如編譯工具鏈gcc, 仿真工具qemu等
4、國產(chǎn)IT計(jì)算芯片發(fā)展
1）x86，曙光海光，與AMD合資建立，Zend芯片是；兆芯16nm；生態(tài)完整，閉源
2）arm，海思鯤鵬芯片7nm，飛騰16nm；較完整，開源
3）mips，龍芯28nm，不完整，生態(tài)弱，超算
4）power，中晟宏芯，ibm生態(tài)，金融
5）alpha，dec，申威，太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)，在超算方面有優(yōu)勢(shì)，閉源。
5、arm適合的應(yīng)用場(chǎng)景
1）低功耗，眾核方便水平擴(kuò)展，特別適合并行計(jì)算，在存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、hpc并行計(jì)算都有很好的表現(xiàn)。
2）arm原生，通過虛擬化在云端實(shí)現(xiàn)arm原生的arm虛擬機(jī)，建立端云協(xié)同的產(chǎn)品，例如云手機(jī)、云游戲、云營銷。
3）ARM最大的優(yōu)點(diǎn)是耗能低，具備反攻數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。其中ARM-V8架構(gòu)的綜合計(jì)算架構(gòu)能滿足絕大部分應(yīng)用的使用，未來3年華為計(jì)劃支撐90%以上應(yīng)用跑在鯤鵬生態(tài)上。
