龙芯中科胡伟武:LoongArch正成为与X86/ARM并列的顶层开源生态系统

作者:程琳琳 责任编辑:王鹤迦 2022.04.21 10:26 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)进入2022年,人们普遍关注的不仅有疫情进展,还有俄罗斯的近况。苹果、英特尔、Meta、亚马逊、谷歌、微软、奈飞、索尼、AMD、台积电等,涉及互联网、软件、半导体等多个领域的科技巨头,均宣布对俄罗斯断供、暂停在俄罗斯的业务。俄罗斯甚至一度在根服务器领域面临被除名的危险。

西方国家的反复无常也给紧邻俄罗斯的我国的科技工作者们亮起了警报:如果我们也被制裁了,我们是否有反击的能力呢?中国工程院院士倪光南强调,我们要认真反思这次美国科技巨头对俄罗斯制裁,尤其是网络战范畴的制裁,并基于此研究如何应对这类制裁,如何进行反制。

早在2016年的“419”讲话中,我国就明确了“关键信息基础设施是经济社会运行的神经中枢,是网络安全的重中之重,也是可能遭到重点攻击的目标”。为此要“加快构建关键信息基础设施安全保障体系”。反观当下的全球通信业,电脑使用和升级Intel和微软说了算,手机使用和升级ARM、谷歌和苹果说了算。这种状态显然不利于发展自主可控的信息技术产业生态。

因此要构建自主信息技术体系,实现我国信息产业高质量发展,就要构建独立于Wintel体系和AA体系的安全可控的信息技术体系和产业生态。“我国信息产业面临改革开放以来最大的变局,推出自主指令系统是建立自主体系的需要,更是实现技术自由的必要条件。”在4月19日第五届关键信息基础设施自主安全创新论坛上,龙芯中科董事长胡伟武基于龙芯二十一年的科研历程以及当前国际国内形势总结出了这一论断。

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发力开源,龙芯中科将自主进行到底

指令系统、生产工艺(材料和设备)是信息产业的两个最重要基石,其中指令系统的自主可控极为重要。胡伟武表示,我国不可能基于国外指令系统建设自主信息产业生态。2022年的4月19日也是龙芯中科正式发布自主指令系统LoongArch一周年。龙芯中科发布的自主指令系统架构LoongArch,已经通过权威机构系统的知识产权分析,做到了既自主又兼容,并充分融合主流指令系统X86、ARM等的主要特点。

科技自立自强并非闭门造车,为了降低产业链难度,做好芯片与操作系统之间的软硬结合,龙芯同时具备了“2+3+3+2”的十大技术能力,第一个“2”即BIOS、操作系统内核能力;第二个“3”指的是三大编译器社区GCC、LLVM、GOLANG;第三个“3”指的是虚拟机Java、javaScript、.NET;最后一个“2”则是两大二进制翻译系统LATX、LATA。

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在掌握上述关键技术的基础上,龙芯中科与国际开源软件界开展了紧密合作。目前LoongArch架构得到了国际开源软件社区的广泛认可与支持,LoongArch正在成为与X86/ARM并列的顶层开源生态系统。胡伟武表示,希望到2022年底,开源社区对LoongArch的支持基本完善。

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 龙芯中科正在基于LoongArch的软件生态思路,打造自主编程框架。

首先,龙芯中科会提供基础版开源操作系统。胡伟武表示,龙芯除了要提供像BIOS、内核、编译器、虚拟机、浏览器、图形库这些核心模块技术赋能下游产业链外,还要规范硬件的兼容性,通过统一系统架构,实现操作系统硬件的兼容。实现硬件对一个操作系统,不管谁的主板,装上就能跑起来,像windows那样,无需不断适配。

其次,龙芯通过高效二进制翻译系统消除指令系统壁垒,实现广泛兼容。与苹果的Rosetta以及Intel的Houdini翻译器一样,龙芯中科基于自主研发的LoongArch指令集,开发了二进制翻译系统LAT,支持X86和ARM平台的软件在龙芯平台上运行。另外,通过软硬件结合大幅提高二进制翻译效率。

龙芯通过二进制翻译、浏览器插件兼容等关键技术,解决了IE时代应用在国产操作系统上无法兼容的普遍问题,实现基于IE ActiveX插件技术的网银、媒体等IE的网页应用能够直接在龙芯平台运行。同样是通过打印系统模拟支持、二进制翻译、异构驱动统一管理技术这套系统,解决了大量打印机只有Windows驱动,没有Linux驱动的问题,为国产操作系统环境下的打印机利旧使用提供了切实好用的解决方案。

最终,龙芯形成充分考虑兼容需求的自主编程框架。胡伟武表示,Linux的开放特性同时会引起应用的兼容性问题,而龙芯打造了一套兼容框架,通过打包格式兼容、API环境兼容、内核升级兼容等技术,实现跨Linux版本的应用兼容。让开发者在Linux平台上只需一次开发,就可以各处使用。比如支持源码、现有二进制程序,以及对音频、视频、外设、打印机、输入法等完全支持。

以更大生态建设力度实现科技自立自强

但仅仅有兼容框架是不够的,胡伟武认为,归根到底,我们要形成自主的编程框架,才能解决应用与系统平台无休止的适配,因为现有的应用都是基于别人的平台写的,这就是为什么安卓、Windows、iOS就不存在是否匹配问题,因为它们分别有自己编程框架和编程语言。所以,只有我们使用了自主编程框架编写应用,才能终止无休止的适配。认识到了编程框架对自主信息体系建设的重要性,龙芯正在形成自己的编程框架,预计在明后年推出。

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构建自主可控的产业生态才是我国信息产业独立自主的长久之计。上万亿的投入、几千万人付出巨大努力的结果,如果仅培养出一个百亿级(千万台电脑/年)的CPU企业,那是得不偿失的。但是如果培养出第三套信息技术体系和产业生态,那就赚了。面向未来,LoongArch生态制定了一系列计划。

一是持续推动在国际上游社区创立LoongArch分支,成为与X86/ARM并列的分支,Binutils、GCC、GDB、LLVM、浏览器、媒体播放器等已并入上游社区,争取2022年全面完成上游社区LoongArch架构并入。

二是持续开展二进制翻译系统研发和优化,浏览器兼容IE应用、兼容Windows打印机驱动、.NET已经可用,通用二进制翻译平台2022H1基本可用,2022年底可用,2025年消除指令系统间的壁垒。

三是开展自主编程语言和编程框架的研究,调研Windows、IOS、Android编程框架。

四是LoongArch开源计划,有组织(兼容)的开放,部分处理器IP核(Cortex A53以下性能)源码免费开放,高校核心课程迁移,实验平台迁移,相关竞赛迁移,已简化形成几十条指令的小系统。

封锁吧!封锁它十年、八年,中国的一切问题都解决了!胡伟武表示,经过21年的发展,龙芯的自主CPU和操作系统基本完成“补课”,CPU通用处理性能逼近市场主流产品水平,推出自主指令系统LA,基本建成基础软件技术体系。如今龙芯中科的发展正在迈入新阶段,争取在“十四五”期间努力完成“三个转变”,即从技术“补课”到生态建设的转变,从政策性市场到开放市场的转变,从跟随性发展的“必然王国”到自主发展的“自由王国”的转变。

胡伟武表示,龙芯中科愿以LoongArch为契机,坚持建设国家自主信息体系,做国家信创事业的坚强底座,创自主体系安全发展“芯”篇章,深度布局产业链配套和应用生态,在自主创新的奋斗征程中一往无前。


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