国产CPU大腾飞前夜：从一场参加人员严重爆仓的大会说起

“2019飞腾生态伙伴大会”于12月19日在北京国际会议中心举行。本次大会由天津飞腾信息技术有限公司主办，以“同心筑生态，前路共飞腾”为主题，致力于推进飞腾国产处理器优化升级和生态体系建设，加强基于飞腾平台的创新成果共享。出席“2019飞腾生态伙伴大会”的有生态伙伴、产业协会、投资机构、行业用户等共计两千余名专业人士，可以说是一场集大咖论道、新品发布、生态展示、案例分享、应用体验于一体的国产 CPU 生态盛会。

飞腾总经理窦强博士以“山高人为峰，做新时代的攀登者”为题发表演讲，他表示：“飞腾将始终坚持‘核心技术自主创新，产业生态开放联合’的发展理念，聚焦信息系统核心芯片，支撑信息安全和产业发展，实现国家信息安全的目标。”

国产CPU正大步迈向新阶段

CPU（中央处理器）作为计算机系统的核心和大脑，堪称国之重器，其自主创新是实现安全可控的核心。回顾我国CPU技术的发展历程，可以说是“起步于十五，发展于十一五、十二五，成熟于十三五”。近年来，在国家集成电路产业政策和大基金投资等多重措施支持下，一批CPU设计企业逐渐成长起来。

这其中，以飞腾的发展最具代表性。经过20余年的技术积累，该公司已形成产品谱系最为齐全的自主创新CPU，主要包括高性能服务器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入式CPU三大系列，为从端到云的各型设备提供核心算力支撑，为我国构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础。2019年，基于飞腾处理器的解决方案新增410多个，兼容认证的软件商新增150多家。
 

图1：飞腾产品路线图

作为中国最早获得 ARMv8 指令集架构授权的设计厂商，飞腾自主设计了CPU系列产品。需要强调的是，飞腾的CPU芯片，架构和国际主流ARM指令集接轨，但其内核并不是ARM架构公版内核，而是完全自主研发的“飞腾内核”。架构和国际主流接轨，保证了芯片接口的通用性，产品能更好地融入国际市场和生态环境；自主研发内核，则保障了芯片的自主性和可控性。
 

图2：飞腾自研内核发展情况
 

目前，基于飞腾产品的整机系统已经在政府办公设备、企业服务器、电信交换机、互联网存储、云计算平台等多个领域推广应用，CPU产品已累计部署超过20万片。2019年，飞腾的发展进入了爆发式增长，主营业务收入同比增长5倍，预计2020年将持续保持高速增长。

今年1月17日，******来到天津滨海-中关村协同创新展示中心，听取窦强博士汇报了飞腾CPU的发展历程、产品特点、生态建设和应用情况。******对飞腾取得的成绩给予了肯定，并对飞腾未来的发展做出了指示，他说道:“高质量发展要靠创新，我们国家再往前发展也要靠自主创新。”

图3：窦强博士向******汇报工作
 

******的重要讲话，释放了我国将进一步加快推进信息技术国产化进程的信号。也引发了一个新的思考：在新的时代背景下，自主创新这条路怎么走？特别是基础核心芯片技术，该如何顺应时代发展，取得新的突破？

打造从端到云的全栈解决方案

云计算、大数据以及人工智能技术的迅速发展，计算在人们生活和工作中的实现和使用方式也逐步发生改变。飞腾站在系统建设全局需求的角度思考出发：芯片的自主创新应该是适应技术发展潮流，拥抱全新计算模式的创新升级，为此，飞腾确立了从端到云的全栈解决方案思路，而这也给CPU带来了更高的要求。

终端设备对CPU的要求

目前，飞腾终端形态已涵盖笔记本、台式机、一体机、瘦客户机、移动平板、电子白板等。用户对办公软件、安全软件、浏览器、多媒体、通信软件、游戏软件、行业应用软件、插件支持、外设支持的要求越来越高，这对芯片应用级性能及其生态建设提出了更高要求，主要体现在以下三方面：

1、更高性能、更低功耗、更好体验
对于终端设备的使用环境，不仅要求芯片计算性能更高，更重要的是，对于应用级的2D图形、3D图形以及系统综合性能等指标要求提升。从获得的第三方数据分析来看，飞腾上一代桌面芯片FT-1500A/4在应用级测试中领先同期同类型桌面芯片，在系统综合性能测试中表现占优。而新一代桌面芯片FT-2000/4的计算和应用性能又比上一代成倍提升，能够给用户带来更好的体验，发布3个月内，已有57款各种形态的整机正在研制或已经量产，可以说是未来一段时间内自主处理器市场性能最优的一款桌面芯片。
 

图4：飞腾最新高性能桌面处理器FT-2000/4

 
2、融合移动生态
移动互联网时代，芯片能否融入移动生态成为未来能否赢得用户和市场的关键。飞腾在满足传统办公和业务应用的前提下，与生态伙伴合作，对传统Linux操作系统生态进行扩展，打通了Linux与移动操作系统的应用交互运行能力，扩展了软硬件生态。
 

图5：飞腾移固融合方案，一键从Linux切换安卓

3、更高安全可信机制
飞腾内置可信技术，将我国自主创新的可信计算3.0（一种主动免疫的可信计算标准）与飞腾CPU多核架构相结合，对计算机实施全方位的主动可信验证，保障完成计算任务的逻辑组合不被篡改和破坏。

云计算对芯片的需求

1、高性能、强单位功耗算力
随着各行业信息系统建设逐步向云环境迁移，对云端服务器、存储、网络、安全等设备的性能提出了更高要求。飞腾新一代服务器芯片FT-2000+/64比上一代FT-1500A/16计算性能提升5.5倍，单位功耗算力提升近2倍，更为高效绿色。不仅芯片在不断升级，飞腾所支持的服务器产品形态也在逐步扩展，包括均衡型服务器，还有支持PB级存储扩展的存储型服务器、超高密度计算型服务器、集成动环监控的机柜级数据中心和便于快速部署的模块化数据中心等。
 

图6：飞腾高性能CPU发展计划：多路、单核性能大幅提升、更高能效

2、硬件辅助虚拟化支持能力
虚拟化技术是云计算技术的基础，在虚拟化环境中，多个VM（Virtual Machine，虚拟机）运行在同一台服务器上，因此可以更加有效地共享资源，消减成本。在FT2000+/64服务器上对比了虚拟机双核（采用KVM虚拟化）和宿主机双核在基准测试中的效率比值，平均约为97.5%左右，为基于KVM虚拟化的云平台性能提供了强有力的支撑。

图7：飞腾平台KVM硬件辅助虚拟化效率

3、容器化支持能力
随着应用系统的不断演进，基于容器技术对应用进行微服务化架构的改造，成为下一步应用提高性能的重要技术支撑。飞腾CPU支持容器平台，包括开源软件、商业软件；支持容器编排软件；还包括支持基于容器平台的各类开发环境；兼容支持基于容器平台的代码管理、部署管理、运维、监控等软件。基于飞腾CPU的容器化平台，已经平滑移植超过10万个容器镜像，除了开源软件，很多商业应用软件选择飞腾CPU作为底层技术架构开发并发布了自己基于容器平台的产品，并且进行了商业化应用。值得一提的是目前在国内CPU技术架构中，基于飞腾平台进行容器化应用的软件是品类最全、性能最优的。

4、多核支持能力
对于KVM虚拟化来说，一个虚拟机至少占用1~2个物理处理器核，那么在一个计算节点上要支持多虚拟机并行运行，实现高虚拟机密度，就必须要有较多的物理处理器核；对于应用容器虚拟化，多核结构可以支持实现更多应用容器的并行高效管理；而其他各类对于计算能力有要求的场景，如大数据等，CPU可以提供较多的核心支持能力亦是应用高质量运转的基础和保障。飞腾CPU支持硬件辅助虚拟化，支持云计算裸金属的部署方式，Guest操作系统可以直接调用硬件计算资源，在国产CPU中是少数支持硬件辅助虚拟化的芯片厂商。

5、活跃的体系架构生态
飞腾CPU坚持“核心技术自主创新，产业生态开放联合”的发展道路，兼容ARMv8架构，具有活跃、成熟的生态。
 

表1：主流操作系统发行版对各类芯片架构支持情况

终端全栈解决方案

飞腾通过性能强大、低功耗的桌面CPU，构建了终端全栈生态。终端全栈架构包括硬件层、固件、操作系统及驱动层和应用层。

图8：基于飞腾平台的终端全栈架构图
 

云计算全栈解决方案

云计算整体架构包括基于飞腾CPU的基础设施层、IaaS、PaaS、SaaS，同时，还包括整个平台的安全管理、运维管理及相应标准的制定和遵循。

图9：基于飞腾平台的云计算全栈架构图

全流程软硬件服务支持

软硬件协同设计正在成为趋势，通过相应的技术支持/服务降低设计难度、提升芯片易用性也正在成为必不可少的服务。

便于客户基于飞腾平台开展硬件设计，保障设计的正确性和成功率，在产品设计各个环节，飞腾均提供相应的设计资料和支持服务。
 

表2：不同产品设计阶段，飞腾可提供的支持及实际效果

对我国发展CPU的建议

CPU 处理器是信息时代的技术制高点，是数字世界的信息基因，是大国崛起的国之重器。我国CPU虽然起步较晚，但以飞腾为代表的国内企业已经形成了产业化成果，并构筑了丰富成熟的生态体系，显现出了重塑产业生态的影响力。不过正如窦强博士在主题演讲中所说，“虽然我们的芯片已经基本可用，但是我们跟国外企业的差距仍然是巨大的”，这也是我国CPU技术不容忽视的现状。

2019年是不平凡的一年，中国市场在这一年迎来了 IT 产业发展的重大机遇。飞腾此次的生态伙伴大会盛况空前，原计划800人的会场，实际参会达到近2000人，着实是国产CPU繁荣前夜的有力证明。在大会上发布的飞腾安全平台架构规范PSPA 1.0，也展示了国产CPU从基本的软硬件规范出发，进一步打造安全处理器、安全硬件平台的决心。只有做到安全、可信，才能被行业认可并得到规模采用，才能为科学的网络安全乃至国家安全提供有力支撑。

随着人工智能、5G、边缘计算、区块链等技术的发展和成熟，新的计算需求正在产生，这是CPU百年难遇的机会。国产CPU应该在新型多核处理器体系结构、大规模片上互连网络、 高带宽低延迟存储并行技术等方面继续加大创新力度。围绕党政、金融、电力、通信、轨道交通等核心关键领域，注重与网络安全、云计算、大数据、人工智能等优势企业联合，提供更为全面的解决方案和更具性价比的产品和服务。

根据飞腾未来五年的规划来看，在资金和人力投入、技术/产品创新、生态建设、市场开拓以及全国布局方面，面对激烈的市场竞争都进行了较为完善的规划。下一步，飞腾将进行企业混改和股份制改革，打通资本市场股权融资渠道，持续投入150亿以上用于新品研发、生态建设和区域客户保障，团队规模预计扩大到3000人以上，建立市场化激励机制，目标是到2024年营收超过100亿元。

“山再高，往上攀，总能登顶；路再长，走下去，定能到达。”——窦强博士以这句话作为演讲的结尾，希望与生态合作伙伴齐心协力，携手开创计算新时代，做新时代的攀登者！