中國(guó)新超算徹底告別進(jìn)口CPU 國(guó)產(chǎn)芯片已可與國(guó)外抗衡

　　日前，飛騰已經(jīng)完成FT-2000plus服務(wù)器CPU的研制工作，飛騰公司的合作伙伴正在積極研發(fā)相應(yīng)的整機(jī)產(chǎn)品。FT-2000plus這款芯片是以FT2000為基礎(chǔ)的改進(jìn)版本，雖然在單核性能上和Intel還存在一定差距，但在多核性能上，已經(jīng)達(dá)到Intel服務(wù)器CPU E5 主流產(chǎn)品的水平。

　　據(jù)傳，國(guó)防科大正在研發(fā)的1000P超算天河3號(hào)(性能指標(biāo)是神威太湖之光的8倍)，其原型機(jī)的CPU或?qū)⒉捎肍T-2000或其后繼產(chǎn)品作為主控CPU?？紤]到在天河2A上，國(guó)防科大已經(jīng)用自主研發(fā)的加速器矩陣2000取代Intel的Xeon Phi計(jì)算卡。從今往后，天河系列超算也將和神威系列超算一樣，徹底告別國(guó)外CPU或加速器，實(shí)現(xiàn)芯片的全國(guó)產(chǎn)化。

　　(網(wǎng)傳天河3號(hào)原型機(jī)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，板上有2片F(xiàn)T-2000，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家告訴筆者，這是誤傳)

　　FT-2000系列芯片是厚積薄發(fā)的結(jié)果

　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)某些企業(yè)熱衷于“走捷徑”，先后與Intel、IBM、ARM、高通等國(guó)外芯片巨頭技術(shù)合作或合資，有的公司把國(guó)外的CPU IP授權(quán)買(mǎi)回來(lái)做集成，就宣傳是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，甚至還有公司將國(guó)外的芯片包裝一下變成國(guó)產(chǎn)芯片。

　　雖然這種走捷徑的做法可以在短時(shí)間內(nèi)拿出性能不錯(cuò)的芯片，但由于國(guó)外公司始終懷有“教會(huì)徒弟、餓死師傅”心理，不會(huì)將最先進(jìn)的技術(shù)授權(quán)給中國(guó)，而且國(guó)內(nèi)單位在拿到國(guó)外技術(shù)授權(quán)后，容易陷入知其然，不知其所以然的困境，不具備技術(shù)發(fā)展的可持續(xù)性，在國(guó)外公司開(kāi)發(fā)出下一代產(chǎn)品之后，只能再次引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。

　　相比之下，飛騰選擇了較為困難的自主研發(fā)道路，雖然發(fā)展會(huì)慢一些，但更具后勁。早在十多年前，飛騰就基于IA-64指令集設(shè)計(jì)CPU，之后又以Sparc開(kāi)源代碼為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了FT-1000和FT-1500兩款CPU，F(xiàn)T-1000被用于天河1號(hào)超算，F(xiàn)T-1500被用于天河2號(hào)超算。在2012年前后，飛騰選擇了ARM陣營(yíng)，獲得了ARM指令集授權(quán)，可以基于ARM 64指令集設(shè)計(jì)自己的CPU。并在數(shù)年時(shí)間里先后開(kāi)發(fā)出了FTC660、FTC661兩款CPU核，以及FT-1500A/4、FT-1500A/16、FT-2000、FT-2000plus等CPU。

　　FT-1500A/4被用于PC和筆記本，采用28nm制造工藝。集成了4個(gè)FTC660 CPU核，主頻1.5GHz—2.0GHz，集成了2MB二級(jí)cache和8MB三級(jí)cache，集成了2個(gè)DDR3-1600存儲(chǔ)控制器，可提供25.6GB/s訪存帶寬，最大功耗為15W。

　　FT-1500A/16被用于服務(wù)器，采用28nm制造工藝。集成了16個(gè)FTC660 CPU核，主頻1.5GHz，集成了8MB二級(jí)cache和8MB三級(jí)cache，集成了4個(gè)DDR3-1600存儲(chǔ)控制器，可提供51.2GB/s訪存帶寬，最大功耗為35W。

　　FT-2000采用28nm制造工藝，可被用于超算計(jì)算節(jié)點(diǎn)和高性能服務(wù)器。集成了64個(gè)FTC661處理器核。工作主頻1.5GHz—2.0GHz。集成了32MB二級(jí)cache，擴(kuò)展支持128MB三級(jí)cache。支持16個(gè)DDR3-1600存儲(chǔ)控制器，可提供204.8GB/s訪存帶寬。

　　最新的FT-2000Plus采用了臺(tái)積電16nm制造工藝，主頻為2.0GHz—2.4GHz，集成了64個(gè)FTC661處理器核。為了提高集成度，拋棄了L3cache，將DDR4內(nèi)存控制器集成到了片內(nèi)。目前，飛騰系列CPU已經(jīng)形成了一個(gè)家族，可滿(mǎn)足黨政軍多個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際需求。

　　足以和Intel主流服務(wù)器抗衡 CPU 在國(guó)內(nèi)ARM服務(wù)器CPU中處于領(lǐng)跑位置

　　根據(jù)實(shí)際測(cè)試FT-2000在2GHz主頻下，采用GCC4.8編譯器，SPEC2006的測(cè)試成績(jī)分別為SPECint_rate2006：570、 SPECfp_rate2006：482，與Intel Xeon E5-2695v3相當(dāng)。

　　而最新的FT-2000Plus因?yàn)閯h除了L3導(dǎo)致在SPEC測(cè)試中某些子項(xiàng)分?jǐn)?shù)下降，把集成DDR4等改進(jìn)帶來(lái)的提升抹平了，使FT-2000Plus在同主頻下與FT-2000的性能相差不大。那飛騰公司為何要這么做呢?原因應(yīng)該是為了商業(yè)化，提高FT-2000plus的集成度可以方便主機(jī)廠，降低開(kāi)發(fā)FT-2000plus整機(jī)產(chǎn)品的成本。不過(guò)，在使用了更好的臺(tái)積電16nm制造工藝之后主頻可以最高穩(wěn)定到2.4G，使FT-2000plus相對(duì)于FT-2000還是有不小的性能提升，能夠滿(mǎn)足高端服務(wù)器和超算主控CPU的性能要求。

　　近年來(lái)，不少?gòu)S家都開(kāi)始著手開(kāi)發(fā)ARM服務(wù)器CPU。在國(guó)內(nèi)，華為和華芯通也在著手開(kāi)發(fā)ARM服務(wù)器CPU。不過(guò)，就目前而言，飛騰的ARM服務(wù)器CPU在性能上處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。

　　華芯通是中國(guó)大陸與高通成立的合資公司，從高通手中獲得了源碼并基于該源碼設(shè)計(jì)自己的CPU。不過(guò)，由于華芯通北京研發(fā)中心啟用時(shí)日尚短，正式商用產(chǎn)品問(wèn)世尚需時(shí)日。

　　相比之下，華為研發(fā)ARM服務(wù)器CPU的時(shí)間要早得多，而且在北京和美國(guó)都有研發(fā)中心，已經(jīng)有產(chǎn)品Hi1612問(wèn)世。雖然在宣傳上，華為聲稱(chēng)Hi1612是“自主研發(fā)”，“除存儲(chǔ)單元外均具有完整知識(shí)產(chǎn)品”，但其實(shí)上，這款服務(wù)器CPU采用臺(tái)積電16nm制造工藝，其內(nèi)核是ARM Cortex A57。

　　而且Hi1612的性能也比較一般，也許是因?yàn)槿A為缺乏服務(wù)器CPU設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這款服務(wù)器CPU的性能相對(duì)有限，以飛騰的FT2000作參照，華為的這款服務(wù)器CPU在制造工藝領(lǐng)先2代的情況下，以FT2000一半的功耗實(shí)現(xiàn)了不足FT2000一半的性能。

　　不過(guò)，據(jù)小道消息，華為的下一款A(yù)RM服務(wù)器正在研發(fā)中，而且位于龍芯公司斜對(duì)門(mén)的華為北京研發(fā)中心已經(jīng)拿ARM Cortex A72修改了至少2個(gè)版本(華為有錢(qián)，買(mǎi)了ARM的“大禮包”)，加上位于美國(guó)的研發(fā)中心可以提供技術(shù)支持，在有ARM Cortex A72為基礎(chǔ)的情況下，華為的下一款A(yù)RM服務(wù)器CPU的性能值得期待。

　　結(jié)語(yǔ)

　　誠(chéng)然，F(xiàn)T-2000/FT-2000plus還是存在一些短板的，比如單線程性能偏弱。無(wú)論是FT2000，還是FT-2000plus，雖然在多線程性能上達(dá)到了Intel中高端服務(wù)器CPU的性能，但在單線程性能上，還是有不小的差距——即便主頻控制在2.5GHz，Intel的服務(wù)器CPU的SPECint_base2006的成績(jī)也在25以上，而FT2000的SPECint_base2006只有12.4(@2.0GHz)，F(xiàn)T-2000plus預(yù)計(jì)也只有14+分(@2.4GHz)。

　　軟件生態(tài)也是一個(gè)問(wèn)題，由于飛騰選擇了跟隨ARM生態(tài)的道路，使飛騰的商業(yè)化推廣很大程度上取決于ARM生態(tài)的完善情況。而在服務(wù)器生態(tài)上，ARM和X86相比差距較大，這也非常不利于FT-2000/FT-2000plus的商業(yè)化。

　　不過(guò)，萬(wàn)事開(kāi)頭難，迄今為止，湖南長(zhǎng)城銀河公司、湘計(jì)海盾公司、航天706所已經(jīng)推出了基于新一代飛騰微處理器的自主可控產(chǎn)品。

　　(飛騰CPU整機(jī)產(chǎn)品)

　　長(zhǎng)城銀河公司就開(kāi)發(fā)出了EF111系列計(jì)算服務(wù)器、智恒AF21B一體機(jī)、致翔NF15N筆記本電腦和世恒KF510系列桌面型臺(tái)式計(jì)算機(jī)等整機(jī)產(chǎn)品。其中，EF111系列計(jì)算服務(wù)器基于全新一代國(guó)產(chǎn)FT2000 Plus 處理器的高性能服務(wù)器，可應(yīng)用于ERP、高性能數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬化和商業(yè)智能、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。航天科工二院 706所也推出天玥64核高端機(jī)架式服務(wù)器。

　　根據(jù)公開(kāi)資料顯示，天河3號(hào)的原型機(jī)已經(jīng)選定FT-2000系列芯片作為其計(jì)算節(jié)點(diǎn)上使用的CPU。這不僅對(duì)天河超算擺脫進(jìn)口芯片掣肘是一個(gè)好消息，對(duì)于FT-2000來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)非常好的廣告。