摘 要：為了建立能夠讓政府用得放心的信息系統(tǒng)，保障國(guó)家信息網(wǎng)絡(luò)的安全，由中科院研發(fā)的龍芯處理器是讓中國(guó)擁有自主的微處理器當(dāng)前得到了一定的推廣，其擁有十分重要的競(jìng)爭(zhēng)力。概述了現(xiàn)代“龍芯-Linux”計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)與結(jié)構(gòu)，分析了“龍芯-Linux”的政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，重點(diǎn)探討了“龍芯-Linux”的政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持高職專業(yè)建設(shè)的應(yīng)用目標(biāo)與措施。

關(guān)鍵詞：龍芯-Linux；政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；高職專業(yè)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的日趨復(fù)雜，建設(shè)現(xiàn)代化政府，培養(yǎng)綜合性高素質(zhì)人才成為目前我國(guó)教育的重點(diǎn)。同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)蓬勃發(fā)展，政府被賦予廣泛的社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理職能，政府規(guī)模也急劇膨脹。而隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，信息技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)推動(dòng)政府改革提供了一種技術(shù)上的支持。因此，許多國(guó)家的政府和學(xué)者將電子政務(wù)發(fā)展的過程看作是對(duì)原有的政府模式進(jìn)行改造的過程。在這樣一個(gè)時(shí)代背景下，我國(guó)在積極推動(dòng)本國(guó)政府電子政務(wù)建設(shè)。2001年，中科院計(jì)算所成立了一支專門開發(fā)設(shè)計(jì)我國(guó)自主CPU的課題小組，取名“龍芯”。采用龍芯CPU，將有助于消除我國(guó)在政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持開發(fā)方面的安全困惑，改變?cè)谛畔踩I(lǐng)域的被動(dòng)局面。本文具體探討了“龍芯-Linux”的政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持要求與相應(yīng)的課程教學(xué)要求?，F(xiàn)報(bào)告如下。

一、現(xiàn)代“龍芯-Linux”計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)與結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代化政府的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，而政府信息化的建設(shè)則是現(xiàn)代化政府的核心與關(guān)鍵。計(jì)算機(jī)是政府信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，擁有一個(gè)中國(guó)“芯”的龍芯電腦自問世以來，以其高品質(zhì)、低功耗、個(gè)性定制等特點(diǎn)受到用戶的廣泛追捧。

1.龍芯計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況

Loongson是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所設(shè)計(jì)的通用CPU，采用精簡(jiǎn)指令集，類似于MIPS指令集，最早在2002年開始使用，龍芯2號(hào)速度最高為1GHz。龍芯3號(hào)于2008年秋季推出成品，而設(shè)計(jì)的目標(biāo)則在多核心的設(shè)計(jì)。龍芯1號(hào)是一顆32位元的處理器，內(nèi)頻是 266 MHz。2005年龍芯在微軟授權(quán)和幫助下，完成了BSP支持包的設(shè)計(jì)，并通過了微軟的NSTL內(nèi)部測(cè)試，從而成為第一款事實(shí)上全面支持Windows CE系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)通用處理器。龍芯2號(hào)于2003年正式完成并發(fā)布，龍芯2號(hào)是64位元處理器，內(nèi)頻為300 MHz至500 MHz，500 MHz版約與1GHz版的Intel Pentium III、Pentium 4擁有相近的效能水平。龍芯3是第一顆多核心的龍芯處理器，處理器采用65nm制程。龍芯3A的工作頻率為900MHz-1 GHz，頻率為1 GHz時(shí)雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值達(dá)到每秒160億次，單精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值每秒320億次。龍芯3A集成了四個(gè)64位超標(biāo)量處理器核、4MB的二級(jí)緩存、兩個(gè)DDR2/3內(nèi)存控制器、兩個(gè)高性能Hyper Transport控制器、一個(gè)PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控制器。龍芯3A的指令系統(tǒng)與MIPS64兼容并通過指令擴(kuò)展支持X86二進(jìn)制翻譯。當(dāng)前龍芯3號(hào)在包括服務(wù)器、高性能計(jì)算機(jī)、低能耗數(shù)據(jù)中心、個(gè)人高性能計(jì)算機(jī)、高端桌面應(yīng)用、高吞吐計(jì)算應(yīng)用、工業(yè)控制、數(shù)字信號(hào)處理、高端嵌入式應(yīng)用等產(chǎn)品中具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

2.龍芯計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)

龍芯處理器主要包括三個(gè)系列：龍芯1號(hào)處理器及其IP系列主要面向嵌入式應(yīng)用，龍芯2號(hào)超標(biāo)量處理器及其IP系列主要面向桌面應(yīng)用，龍芯3號(hào)多核處理器系列主要面向服務(wù)器和高性能機(jī)應(yīng)用。龍芯3A是龍芯3號(hào)多核處理器系列的第一款產(chǎn)品，是一個(gè)配置為單節(jié)點(diǎn)4核的處理器，采用65 nm工藝制造，最高工作主頻為1 GHz，主要技術(shù)特征如下：片內(nèi)集成1個(gè)LPC、兩個(gè)UART、1個(gè)SPI、16路GPIO接口；片內(nèi)集成32位100MHzPCIX/66MHzPCI；每個(gè)16位的HT端口拆分成兩個(gè)8路的HT端口使用；片內(nèi)集成兩個(gè)16位800 MHz的Hyper Transport控制器；片內(nèi)集成兩個(gè)64位400 MHz的DDR2/3控制器；通過目錄協(xié)議維護(hù)多核及I/ODMA訪問的Cache一致性；片內(nèi)集成4 MB的分體共享二級(jí)Cache（由4個(gè)體模塊組成，每個(gè)體模塊容量為1 MB）；片內(nèi)集成4個(gè)64位的四發(fā)射超標(biāo)量GS464高性能處理器核。

3.龍芯計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

EJTAG（Enhanced Joint Test Action Group）是MIPS公司根據(jù)IEEE1149.1協(xié)議的基本構(gòu)造和功能擴(kuò)展而制定的規(guī)范，是一個(gè)硬件/軟件子系統(tǒng)，在處理器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一套基于硬件的調(diào)試特性，用于支持片上調(diào)試。龍芯3A集成的GS464是一款實(shí)現(xiàn)64位MIPS64指令集的通用RISC處理器IP，同時(shí)其支持MIPS公司的EJTAG調(diào)試規(guī)范，這使得EJTAG調(diào)試龍芯3A成為可能。事實(shí)上，龍芯3A處理器同時(shí)提供了符合MIPS標(biāo)準(zhǔn)的EJTAG接口和ARM標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口。

二、“龍芯-Linux”的政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展

龍芯電腦是以我國(guó)自主開發(fā)的龍芯CPU為核心的教育定制電腦，是我國(guó)第一部全部自主開發(fā)的教育教學(xué)電腦，采用Linux操作系統(tǒng)，針對(duì)政府領(lǐng)域提供全方位、深層次的典型應(yīng)用方案?！褒埿?Linux”的政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)用中具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用開源Linux操作系統(tǒng)，集成國(guó)產(chǎn)應(yīng)用軟件，為了增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)感，對(duì)圖形操作、音視頻媒體解碼、常用圖形解碼進(jìn)行了優(yōu)化；龍芯電腦更加易于維護(hù)與使用，方便遠(yuǎn)程管理并且屏蔽了大量的電腦病毒，使用戶在使用過程中沒有后顧之憂。龍芯電腦在整個(gè)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程中均遵循嚴(yán)格的質(zhì)量控制和測(cè)試規(guī)范，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適應(yīng)振動(dòng)、跌落、沖擊等惡劣環(huán)境，保證散熱設(shè)計(jì)符合高熱高濕等惡劣環(huán)境。龍芯電腦采用高效、穩(wěn)定電源方案和高可靠PCB設(shè)計(jì)問題，電源性能在很大程度上影響板級(jí)系統(tǒng)的可靠性，計(jì)算機(jī)因外部干擾引起的故障中80%以上是因?yàn)殡娫吹脑蛟斐傻?；龍芯電腦采用性價(jià)比高的非隔離集成開關(guān)電源方案，提高了產(chǎn)品的使用壽命，保證了質(zhì)量。

龍芯作為國(guó)產(chǎn)的CPU，不可避免地面臨著起步較晚、經(jīng)驗(yàn)較少的困難。無(wú)論是軟件還是硬件，每一個(gè)新的設(shè)計(jì)，每一個(gè)新的嘗試，都新鮮卻又可能碰到難以預(yù)料的問題與故障。在龍芯電腦的發(fā)展中，原有龍芯上使用的PMON和操作系統(tǒng)內(nèi)核之間耦合性較強(qiáng)，且沒有規(guī)范的接口，這造成不同板卡之間的內(nèi)核不能互通，同一板卡之間不同版本的PMON和內(nèi)核需要嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，否則可能會(huì)導(dǎo)致更新了內(nèi)核和PMON后系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)。同時(shí)，我們看到國(guó)際上針對(duì)固件設(shè)計(jì)也有不同規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，比如由Intel倡導(dǎo)的UEFI規(guī)范，由IBM的PowerPC上使用的FDT標(biāo)準(zhǔn)等，所以這套規(guī)范并不是一個(gè)如何設(shè)計(jì)固件的規(guī)范，而是側(cè)重于固件和內(nèi)核之間的接口，只要符合這個(gè)接口，無(wú)論你的固件采用何種設(shè)計(jì)方式，遵循何種規(guī)范都可保證能夠啟動(dòng)系統(tǒng)。

三、“龍芯-Linux”的政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持高職專業(yè)建設(shè)的應(yīng)用

1.應(yīng)用目標(biāo)

通過對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)課程體系的改革，提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；了解政府部門對(duì)計(jì)算機(jī)信息處理的需求。研究政府部門的計(jì)算機(jī)體系從“美國(guó)芯”到“中國(guó)芯”的轉(zhuǎn)換，所要求的硬件、軟件支持環(huán)境及人員培訓(xùn)的辦法。

2.應(yīng)用措施

（1）豐富的課程主題引入方式

在高職相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)中，新課引入方式呈現(xiàn)出不同的教學(xué)風(fēng)格，有用游戲方式引入、復(fù)習(xí)式引入、主題式引入等。如今的高職信息技術(shù)教材內(nèi)容普遍偏重于軟件操作，加之許多學(xué)生平時(shí)很少能夠有機(jī)會(huì)接觸到計(jì)算機(jī)內(nèi)部組成部件，造成他們?cè)凇褒埿?Linux”學(xué)習(xí)方面有一定的困難，為了使學(xué)生能基于一定的硬件知識(shí)，更多地去了解“龍芯-Linux”，我們可以選擇有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件相關(guān)的教學(xué)主題，深入淺出，消除了學(xué)生對(duì)“龍芯-Linux”硬件的陌生感。

（2）呈現(xiàn)教師示范作用

雖然現(xiàn)在教學(xué)過程中特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，把更多的時(shí)間留給學(xué)生，但教師的教學(xué)示范作用是不可去除的。而小組合作探究是信息技術(shù)課中運(yùn)用最多的教學(xué)手法，然而，是只流于表面形式，還是起到了真正的教學(xué)效果。在教學(xué)過程中，對(duì)學(xué)生的鼓勵(lì)和評(píng)價(jià)方式是較為關(guān)注的熱點(diǎn)問題，有的教師為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，設(shè)置了很多物質(zhì)性的獎(jiǎng)品，有的教師用五角星和集體鼓掌的方式等，各種鼓勵(lì)方式層出不窮。

（3）建立政府計(jì)算機(jī)支持人才多方培養(yǎng)的機(jī)制

政府計(jì)算機(jī)支持人才培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，一個(gè)完善的培訓(xùn)機(jī)制的建立也需要在探索中不斷完善。我們可能沒有能力提出一個(gè)完全正確的解決機(jī)制，但可以針對(duì)問題提出一些相應(yīng)的解決對(duì)策，期望在學(xué)術(shù)界以及工作中不斷討論、改進(jìn)。最基本的是樹立一個(gè)長(zhǎng)期培養(yǎng)的意識(shí)，改變?cè)瓉淼呐囵B(yǎng)機(jī)制，僅僅通過短期培訓(xùn)就能滿足政府計(jì)算機(jī)支持工作的需要是不現(xiàn)實(shí)的，而在工作中自然而然學(xué)會(huì)的能力也不能完全滿足政府計(jì)算機(jī)支持需要的復(fù)合型人才的能力要求。所以，樹立這種長(zhǎng)期培養(yǎng)的意識(shí)是十分必要的，應(yīng)在不同的時(shí)期組織循序漸進(jìn)的理論和實(shí)踐的培訓(xùn)，以適應(yīng)政府計(jì)算機(jī)支持不斷發(fā)展的需要，學(xué)習(xí)最先進(jìn)的技術(shù)和理論。其次，可以建立政府計(jì)算機(jī)支持人才多方培養(yǎng)的機(jī)制，通過高校、政府、專門培訓(xùn)機(jī)構(gòu)共同為政府計(jì)算機(jī)支持人才的培養(yǎng)提供有效途徑，多個(gè)方向?yàn)檎?jì)算機(jī)支持的需要輸送人才。比如，高校在培養(yǎng)政府計(jì)算機(jī)支持專業(yè)的學(xué)生時(shí)提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使其在理論和實(shí)踐“共同的澆灌”中成長(zhǎng)；需要單位為政府計(jì)算機(jī)支持方面的工作人員提供更多培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，也增加各地的交流項(xiàng)目，使其工作之后也能主動(dòng)地學(xué)習(xí)，完善自己的知識(shí)儲(chǔ)備，適應(yīng)電子政務(wù)發(fā)展的需要。同時(shí)，培訓(xùn)機(jī)構(gòu)積極開展工作，可以通過專業(yè)講師或者有見地的專家為更多的人提供培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，一方面培訓(xùn)專業(yè)的技術(shù)，另一方面也增加了思想碰撞的機(jī)會(huì)，為政府計(jì)算機(jī)支持的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供更多的創(chuàng)意和啟發(fā)。

總之，“龍芯-Linux”的政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，我們需要在高職教學(xué)中加強(qiáng)各方面的建設(shè)，培養(yǎng)各種人才，以保證政府計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持的高效進(jìn)行。

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？誗編輯 韓 曉