“天河2号”想挑战Intel的中国芯片公司 从模仿到超越的旅程 _ 游民星空 GamerSky.com

　　随着天河2号成为全球运算最快的超级计算机，并在2015年国际超级计算机大会上蝉联5连冠，国防科大和飞腾CPU逐渐走进我们的视野。国防科大研究计算机技术起步于50年代末，50多年来，国防科大在心酸和泪水、鲜花与掌声交织之中，艰苦奋斗，自强不息，一步一个脚印地走出了从模仿到超越的旅程。

国防科大计算机学院

　　计算机学院起步于1958年，1966年成立全国第一个电子计算机系，1971年扩建成计算机系兼研究所，1999年成立计算机学院。学院下设计算机科学与技术系、网络工程系、计算机研究所、软件研究所、微电子与微处理器研究所、网络与信息安全研究所、并行与分布处理国家重点实验室和银河计算机工厂。

　　计算机学院是研制国产计算机的老牌单位，在陈赓大将任哈军工校长期间，就开始着手计算机研发。在上世纪60-70年代，先后研发出安装有分时操作系统和汇编语言、FORTRAN语言及标准程序库的441B系列计算机，该型计算机在软件和硬件方面实现全部国产化，共生产100余台，在科研和教学领域稳定运行10年以上。

　　在80年代后又先后研发了银河系列、天河系列超级计算机，技术底蕴深厚。共获部委级三等奖以上科技进步奖500多项，其中国防科技成果特等奖1项、国家发明二等奖1项、国家科技进步一等奖6项、二等奖13项、部委级科技进步一等奖82项、二等奖151项。在国家5次教学成果评奖中，学院获得特等奖1次，一等奖2次，二等奖1次。“计算机体系结构”、“软件工程”、“编译原理”、“计算机网络”、“计算机原理”和“操作系统”6门课程被评为“国家级精品课程”。《计算机前沿领域的研究》获全国图书一等奖，《编译原理》获国家优秀教材一等奖，《并行算法》获第七届中国图书奖。

善于“借鉴”的国防科大

　　因80年代迷信“造不如买、买不如租”、“市场换技术”等理论，国防科大放弃了自主芯片的研发转而大量外购国外芯片。

　　在80、90年代，国防科大的银河1、银河2、银河3超算都没有中国芯。

　　因此，研发自己的CPU就成为国防科大的一项紧迫任务。相对于从零开始自主研发，“借鉴”国外的产品，将技术消化吸收后，站在巨人的肩膀上显然拥有更高的研发效率，而且国防科大科研任务多、时间紧、任务重、资金少、科研力量有限，当年在不考虑商业应用，主攻军用和超算领域的情况下，飞腾“借鉴”国外产品自然成为国防科大计算机学院的必然选择。

　　之后，国防科大和一直深耕Mips和Alpha并扩展了指令集，建设自主体系的龙芯和申威不同，飞腾一直没有一条很明确的技术路线，先后仿制过德仪、INTEL、SUN等公司的产品，前后产品基本没有多大延续性。

　　飞腾这种路线虽然在发展初期占优势，并能较短的时间内拿出性能不错的芯片，还能锻炼一批技术人才，但是因为缺乏技术延续性和技术积累，很容易导致后劲不足和难以构建自己的生态体系。

　　举例来说，国防科大先后仿制过德州仪器的DSP、Intel的安腾和Pentium MMX，在imagine基础上研制过流处理器，仿制过UltraSPARC T2，也有自主研发的飞腾ARM处理器和矩阵2000（DSP），先后换了X86、Epic（VLIW）、SPARC、ARM四个指令集，虽然这些产品都属于银河飞腾系列，但是彼此之间完全没有什么关系。

飞腾（Sparc）与天河2号

　　飞腾（Sparc）有飞腾1000和飞腾1500两款产品。Sun在被甲骨文收购前将UltraSPARC T2开源，国防科大遂对其进行仿制和改良，成功研发出飞腾1000和飞腾1500两款产品，并用于天河超算中作为计算节点前端处理器。

　　飞腾1000为65nm工艺制造，八核64线程，晶体管数目达到3.5亿个。芯片主频800MHz-1GHz，拥有3个HTT直连总线接口，4个独立的DDR3内存通道，带宽达到32GB/s，8个PCIE 2.0通道。

　　飞腾1500是对飞腾1000的改进升级，是一款40nm的16和芯片，主频也提升到1.8G，最大功耗65W，双精浮点144G。

　　据统计，天河1号使用了2048片飞腾1000作为计算节点前端处理器，天河2号使用了4096片飞腾1500作为计算节点前端处理器。

　　相对于天河2大量采用的Intel芯片，为天河2号55Pflops超强运算能力打下坚实基础的架构设计——高效异构协同计算技术、高效易用的用户编程环境、网络连接等方面技术能力才更值得我们关注。