相比龙芯,申威的“芯”路进程为什么平整许多?

泉源自:极速彩票智通    点击数:2195   公布工夫:2017-06-13

本文节选自雷锋网,原文《相比龙芯,申威的“芯”路进程为什么平整许多?》,作者:铁流 ,文章转载已获受权。
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      绝对于从降生之初就处于言论风口浪尖的龙芯,国际另一款走全自主路途的芯片——申威,相比之下就低调得多。
无论是传统纸媒照旧网络媒体,申威的曝光率比起龙芯、海思、展讯等国产芯片都要低得多,并且相比于讽刺天赋技艺被点满的龙芯,申威少少成为网媒和充溢虐气的网民的打击工具。申威的军方配景更是给它带一缕奥秘的颜色。上面,让极速彩票一同走进申威,解密申威的“芯”路进程。

      

1、申威的降生
      上世纪60-70年月末,中国在高功能盘算机范畴也曾有过本人的光辉——哈军工已经制造出具有分时操纵零碎和汇编言语、FORTRAN言语及标准顺序库的441B系列盘算机。北京大学、北京有线电厂等单元结合研制150盘算机。清华大学、北京无线电三厂研制消费了130、131、132、135、140、152、153系列盘算机近千台。国防科大乐成研制出151盘算机,华东盘算技能研讨所乐成研制1001中型集成电路盘算机和HDS-9计算机,此中HDS-9盘算机每秒运算达500万次,更为不足为奇的是,这些盘算机的软件和硬件是中国人本人编译和制造的。

      但在80年月因科学“造不如买、买不如租”、“市场换技能”等实际,保持了自主芯片的研发转而少量外购外洋芯片。从80年月的银河1超算开端,到90年月的银河2、银河3,曙光系列超等盘算机都没有中国“芯”,在技能上一直受制于人。即便是在几年前的天河2号上,也只要4096片飞扬1500作为盘算节点前端处置器,而飞扬1500是在SUN的UltraSPARC T2根底上做的改良版本。


      

2、申威的开展偏向
      申威由无锡江南盘算技能研讨所设计。次要研讨偏向有盘算机零碎构造、并行/散布处置与智能盘算机零碎、盘算机软件、人工智能与智能控制、盘算机与通讯、盘算机信息处置与使用。八十年月以来,在盘算机、通讯及机电一体化等范畴共荣获国度、部队迷信技能效果奖300多项,此中国度迷信技能提高特等奖3项,部队迷信技能提高一等奖35项。

      

3、申威的指令集和技能渊源

      申威属于Alpha阵营,指令集也是基于Alpha停止扩展。
      申威的技能泉源是于DEC的Alpha 21164。DEC的技能气力很强,Alpha功能更是冷艳,AMD就已经购置了Alpha 21264的技能材料,挖走了局部DEC的技能职员后,开辟出本人的K7微构造。

      DEC是技能气力比人强,但贸易形式不如人而失败的典范例子,Alpha也被几经转手,先被康柏收买,后被惠普雪藏。现在Alpha曾经被束之高阁,指令集和微构造都曾经不再更新,技能专利大多已过时或快过时了。申威是现在Alpha阵营中仅存的硕果,拥有自主扩展指令和开展道路的自主权。

      至于购置外洋指令集,并以此为根底扩展指令,开展出本人的指令集能否是自主可控等题目,请拜见自己撰写的另一篇文章《15年了,龙芯拿什么与外洋芯片巨擘对立》。

      
4、自主可控体系构建
      申威和龙芯作为国际硕果仅存的两个走自主可控道路的IC设计单元,和龙芯一样在积极构建本人的软硬件体系以保证从软件和硬件两个方面完成平安可控。

      申威开辟了本人的神威睿智编译器,研发了基于Linux的神威睿思操纵零碎......申威构建自主技能体系的路途可谓一片坦途——于2012年9月投入运用的神威蓝光超算运用了8704片申威1600,搭载神威睿思操纵零碎,完成了软件和硬件全部国产化。


5、申威进程

      江南以是Alpha指令集为根底,扩展出本人的指令集,并在2006年设计出具有自主微构造的申威1,申威1是一款130nm制程工艺的单中心CPU,主频900MHz,集成5700万晶体管。2008年完成的申威2,是一款130nm制程工艺的双核CPU,主频1.4GHz。

      假如说申威1和申威2更像是江南所磨砺武艺的作品,是对Alpha21164技能的消化吸取,那么2010年研发的申威1600则是江南将外洋技能领悟贯穿后,新陈代谢的产物。申威1600是一款65nm制程工艺的16核CPU,主频1.1G,双精浮点140G。申威1600被用于神威蓝光超算。

     大概是因Alpha当年刁悍的功能,自己对源自Alpha的申威抱有很高的希冀。但依据国度高功能集成电路设计中央发布的论文表现,申威1600的SPEC2000测试分数只能说是差强者意,唯有功能功耗比和 LINPACK测试聊以自慰。

      弄虚作假,固然申威1600处置器的单核功能无限,但16核的可扩展性很好,完成了比拟抱负的多核功能减速比。

申威1600功能参数如下图所示:
      

     2012年,无锡江南盘算技能研讨所研制出申威1610和申威410,申威1610为40nm制程的16核CPU,集成10亿晶体管,主频1.6G,最大功耗50W,双精浮点运算00G。
申威410为40nm制程的4核CPU,集成2.7亿晶体管,主频1.6G。前者用于效劳器,后者用于PC,支持中标麒麟操纵零碎......

      2014年末,申威5乐成流片。依据一篇由坐落于无锡的数字工程与先辈技能国度重点实行室和坐落于北京的国度并行盘算机工程技能研讨中央结合公布的论文,申威5很有能够是一款集成了4个办理中心和256个运算中心的高功能众核CPU,双精浮点运算超越1T,核内 linpack服从93%,并有很高的功能功耗比。

      

6、神威蓝光超算

     


      神威蓝光超算总投资6亿元,于2012年9月投入运用。神威蓝光超等盘算机运用了8704片申威1600,搭载神威睿思操纵零碎,完成了软件和硬件全部国产化。神威蓝光超算峰值盘算功能1PFlops(一万万亿次每秒),继续功能为0.796PFlops,功能功耗比超越741MFlops/W(百万次浮点运算/秒•瓦),LINPACK服从为74%。

神威蓝光超算有以下特点:
      一是全部运用申威1600芯片,搭载神威睿思操纵零碎,完成软件和硬件全部国产化;
      二是波动性较好,测试Linpack 全进程9个多小时无端障;
      三是液冷零碎高效牢靠,冷却剂在冷板外部的封锁水循环带走主板热量,环保且无乐音;
      四是高密度封装,一个机仓可装入1024个CPU;
      五是零件功耗低,功能功耗比高。神威蓝光超算功能功耗比超越741MFlops/W,零件功耗1W;天河1号超算功能功耗比431.7 MFlops/ W,零件功耗4W。

      六是零件服从高。神威蓝光超算LINPACK在差别范围下的服从:单处置器核80.28%,单CPU 75.20%,单机舱75.07%,零件74.37%。神威蓝光超算零件服从与已经是美国最快的盘算机美洲虎超等盘算机服从相称。


      

      据统计,“国度超等盘算济南中央”有注册用户超越100个,移植优化60多道重点使用课题,此中可以到达上万核并行范围的使用课题达16个,有使用效果的课题超越15个,零碎应用率已超越60%。现在次要面向气候天气、陆地情况、生物医药、信息平安、航 空航天、资料物理、金融剖析、产业设计、煤油物探等使用范畴。

新一代神威超算
      无锡市人民当局于2013年就建立了以市长为组长,副市长为副组长的国度超等盘算无锡中央建立向导小组,积极准备新一代神威超算建立。

      2015年4月,官方建立了无锡恒鼎超等盘算中央无限公司作为国度超等盘算(无锡)中央的建立和运营主体,无锡江南盘算技能研讨所建立了项目指挥组及总师组担任处理超算建立进程中的技能题目。

      现在,新一代神威超算主机零碎软件正在调试中,零件零碎设计方案于2015年年末发布。新超算总投资18亿元,方案在 2017-2018年建成,运算才能将到达100PFlops,盘算功能无望打击天下第一。

神威MPP机
      神威MPP机是国度并行盘算机工程技能研讨中央研制的面向万万亿级以上范围的高功能盘算机,能经过假造化技能、网格盘算技能和云存储技术在效劳层假造出多种盘算和存储效劳形状。

     神威MPP机硬件零碎由高速运算零碎、互连网络零碎、海量存储零碎、维护监控零碎、电源零碎、冷却零碎和构造组装设计等局部构成。软件零碎次要包罗“神威睿思”操纵零碎、“神威睿智”编译器、根底库等。


      

      零碎投入运用以来,曾经乐成移植了包罗天气气候、陆地迷信、新药研制、生物信息、航空航天、产业设计、金融剖析等重点使用范畴的近二十道万核以上并行范围的实践使用课题,获得多少严重使用效果。

   6神威Cluster是在聚集神威MPP机的技能长处根底上,专门为迷信和工程盘算范畴设计开辟的高功能盘算平台。在天气气候、陆地情况、数值、风洞、碰撞仿真、卵白质折叠、基因研讨、新药研发、分子动力学模仿、量子化学盘算、资料迷信、芯片设计、动漫设计、产业设计等方面用处普遍。


神威Cluster零碎的通用构造如下图:

      

7、平安可信PC
      神威平安可信PC是搭载申威410,针对有较高平安需求的党政军单元,元器件完成100%国产化。内嵌的国产核心套片,集成了契合国度规范的可信暗码模块,完成零碎内嵌式可信引导和软件零碎的可信器量,包管零碎的平安可信。

    ......

平安架构如图所示:

      


8、神威云

      神威云是国度并行盘算机工程技能研讨中央研发的云产物,可以提供丰厚的云产物套件、开放的API接口、片面的资源办理平台和运维监督平台,具有弱小的假造资源池办理才能。神威云平台接纳商用效劳器、高速网络、高功能存储设置装备摆设,联合神威云平台系列软件搭建。具有功用弱小、功能波动、平安牢靠、复杂好用的特点。


      

9、小结

      固然申威和龙芯一样是走独立自主道路,但申威的路途要比龙芯平整得多:
      起首,国度对龙芯的投入十分无限,并且龙芯自2010年市场化运营后完全自主运营,自傲盈亏。申威是军方项目,不只不必面临IC设计公司最头痛的技能人才流失题目,还能在人力物力财力可以失掉军方富足保证。

      其次,申威有本人的指令集、微构造、CPU、编译器、操纵零碎就足以在超算范畴驻足......

      最初,申威是军方项目,而神威超算更是国度级工程,申威的软件和硬件产物完全可以在体制内完成外部循环......

      申威自2003年降生以来,基于Alpha自主扩展了指令集,共设计了申威1、申威2、申威1600、申威1610、申威5五款芯片,自主研发了神威睿智编译器和神威睿思操纵零碎,推出了搭载申威芯片的PC、效劳器、高功能盘算机、超算、防火墙、机架式存储效劳器、大范围集群存储系统、瘦客户端、QDR HCA卡、神威云等产物,为国度信息平安和超算建立竭尽所能,圆满完成了国度交付的义务。

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