曹陽(yáng)

摘 要 處理器是所有數(shù)字電子產(chǎn)品的核心所在，處理器的技術(shù)水平也代表著國(guó)家電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。近年來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)處理器的發(fā)展，我國(guó)出現(xiàn)很多研究單位，這些單位主要是對(duì)處理器進(jìn)行研究的，在研究的同時(shí)還對(duì)處理器的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。本文主要是對(duì)國(guó)產(chǎn)處理器的研究進(jìn)行討論，再對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀及現(xiàn)階段的主要問(wèn)題提出了解決措施。

關(guān)鍵詞 處理器 國(guó)產(chǎn) 芯片

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

中央處理器（Central Processing Unit）是所有數(shù)字電子產(chǎn)品的技術(shù)核心，在國(guó)際上Intel和AMD兩大公司引領(lǐng)著處理器的生產(chǎn)，并且占據(jù)著生產(chǎn)市場(chǎng)的半邊天。目前我國(guó)的全體公民都希望由我國(guó)自主研發(fā)的處理器可以出現(xiàn)在國(guó)際上，終于在大家的共同努力下，由中國(guó)科學(xué)院研發(fā)的龍芯面世了，并且取得了不小的反響，相信在不久的將來(lái)我國(guó)的處理器也可以與國(guó)際的處理器相抗衡。

1CPU的概念

在CPU產(chǎn)品中主要由兩項(xiàng)核心技術(shù)組成，CPU指令集和CPU架構(gòu)，并且根據(jù)CPU指令集的特點(diǎn)分為兩大體系：CISC和RISC。CISC的缺點(diǎn)是難維護(hù)難調(diào)試并且其研制周期長(zhǎng)，所以大眾普遍使用RISC。根據(jù)統(tǒng)一的RISC指令，實(shí)現(xiàn)CPU的使用可以采用不同的架構(gòu)。到目前為止，世界上不同的架構(gòu)公司只有三種，x86架構(gòu)、MIPS架構(gòu)、ARM架構(gòu)。我國(guó)國(guó)產(chǎn)的CUP從類(lèi)型上可以分為大中小型。

2國(guó)產(chǎn)處理器

2.1定點(diǎn)指令系統(tǒng)

我國(guó)第一個(gè)具有研發(fā)自主權(quán)的微型處理器，對(duì)其自主定義了RISC系統(tǒng)，并且采用了存儲(chǔ)形式的寄存結(jié)構(gòu)，我國(guó)首次推出的微型處理器，在設(shè)計(jì)上采用的是UniCore16系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一直以來(lái)國(guó)產(chǎn)處理器零的突破。目前我國(guó)的指令系統(tǒng)具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，共包括16位、32位、64位定點(diǎn)指令系統(tǒng)。

2.2申威處理器

申威處理器的簡(jiǎn)稱(chēng)“SW處理器”，采用的指令集源于RISC系統(tǒng)，在我國(guó)擁有完全的自主研發(fā)權(quán)，此研發(fā)項(xiàng)目的啟動(dòng)基金也受到國(guó)家的資金支持，產(chǎn)品分為單核、雙核、四核、十六核等，我國(guó)自主研發(fā)的首次公開(kāi)面世的處理器就是用的十六核，其運(yùn)算能力可以達(dá)到每秒千萬(wàn)次，并且其頻率也達(dá)到了我國(guó)國(guó)產(chǎn)CPU的極限。申威處理器的使用多數(shù)用于高性能桌面上，或是國(guó)產(chǎn)服務(wù)器上。

2.3龍芯處理器

龍芯處理器的研發(fā)，大力推動(dòng)了我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)科學(xué)院堅(jiān)持自主研發(fā)，所以在研究所的堅(jiān)持下走上了創(chuàng)新之路，成立了專(zhuān)門(mén)的龍芯研討小組，并且購(gòu)買(mǎi)了MIPS指令使用權(quán)，從此開(kāi)始了龍芯微處理器的研發(fā)。

（1）龍芯一號(hào)是單核的微處理器，低成本、低功耗是它的主要特征，最高頻率可達(dá)到270MHz，定點(diǎn)字長(zhǎng)最大可達(dá)到32位，是我國(guó)第一個(gè)配有IEEE754標(biāo)準(zhǔn)的部件，也是我國(guó)第一個(gè)通過(guò)基本測(cè)試的CPU微型處理器。龍芯一號(hào)的產(chǎn)品有1A、1B、1C三種，1A和1C是主頻為300MHz的處理器，主要用于防火墻或是數(shù)字式航空航天領(lǐng)域。

（2）龍芯二號(hào)系列的產(chǎn)品比較多，例如龍芯2E，龍芯2E是單核CPU，是主頻為1GHz的處理器，使用的半導(dǎo)體為90nm的設(shè)計(jì)工藝，最大可達(dá)到64位的MIPS指令，結(jié)構(gòu)為四發(fā)射動(dòng)態(tài)超標(biāo)量超流水線，其訪問(wèn)機(jī)制是動(dòng)態(tài)訪問(wèn)的形式，在使用性能方面也相當(dāng)于中檔的InterP4處理器，西方國(guó)家對(duì)于中國(guó)自主研發(fā)的這款處理器已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了其生產(chǎn)權(quán)，這也是中國(guó)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域上一個(gè)偉大的突破。這款處理器只能運(yùn)用在低成本的電腦中，同時(shí)也是中國(guó)電子核心技術(shù)首次對(duì)外進(jìn)行授權(quán)。

（3）龍芯三號(hào)的成功研制，對(duì)我國(guó)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有著重要的意義，同時(shí)也標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)CPU正式進(jìn)入了多核時(shí)代。我國(guó)的曙光龍騰服務(wù)器就是使用了龍芯3A產(chǎn)品，這是一臺(tái)擁有自主研發(fā)權(quán)的服務(wù)器，最大的特點(diǎn)在于其安全性較強(qiáng)，可以消除我國(guó)數(shù)據(jù)信息在國(guó)防領(lǐng)域的安全隱患，同時(shí)也加強(qiáng)了自我掌控能力，在應(yīng)用時(shí)應(yīng)與應(yīng)用軟件配套使用。龍新三號(hào)缺乏操作系統(tǒng)對(duì)它的支持，所以在開(kāi)發(fā)時(shí)增加了開(kāi)發(fā)難度。

3現(xiàn)階段處理器面臨的主要問(wèn)題

（1）國(guó)產(chǎn)處理器缺乏軟件支持

在對(duì)處理器進(jìn)行研發(fā)時(shí)，應(yīng)該與配套的應(yīng)用軟件一起使用，如果缺少操作系統(tǒng)對(duì)處理器的支持，那么其開(kāi)發(fā)難度將會(huì)加大，還在一定程度上加劇了其工作量，所以對(duì)軟件的支持與國(guó)產(chǎn)處理器的研制有十分重要的意義。

（2）性能較弱

國(guó)產(chǎn)處理器無(wú)論是在生產(chǎn)上，還是在應(yīng)用測(cè)試上都存在一些困難，其總體水平與國(guó)際水平還有一定的差距。例如在主頻的限界上，國(guó)產(chǎn)CPU一般可在1.6GHz，而國(guó)際上的主流處理器已經(jīng)超過(guò)了4GHz。性能較弱，國(guó)家對(duì)于軟件的重視程度不夠，這也是國(guó)產(chǎn)處理器未能快速發(fā)展的原因之一。

4結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在面臨著來(lái)自各方面的壓力，這也正預(yù)示著國(guó)產(chǎn)處理器還有很長(zhǎng)的一段路要走。處理器的研發(fā)不是一個(gè)人或是短時(shí)間內(nèi)就可以發(fā)展起來(lái)的，而是需要大量的人力以及財(cái)力，以推動(dòng)國(guó)家對(duì)處理器研發(fā)的重視。處理器體現(xiàn)的是一個(gè)國(guó)家科技水平強(qiáng)弱，大到關(guān)系著整個(gè)國(guó)家的信息安全，發(fā)展我國(guó)自主研發(fā)的處理器是體現(xiàn)我國(guó)科學(xué)進(jìn)步的最佳方式，然而國(guó)產(chǎn)處理器這條路任重而道遠(yuǎn)。

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