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14秒!中國人自己的CPU+作業系統,實作一次飛躍

1秒,2秒,3秒……幾家北京信創企業的“碼農”圍坐在一台筆記本電腦前,屏住呼吸,全神貫注,心髒仿佛都随秒針同頻跳動。

到了第14秒,電腦桌面順利“點亮”,實驗室裡頓時一片歡騰。

從各自為戰,到攥指成拳,統信聯合産業上下遊企業,協同推進國産作業系統研發。

技術快速疊代中,國産作業系統開機時長一步步縮短,終于在2022年實作14秒飛躍。

2022年3月,搭載着龍芯3A5000 4核處理器、統信UOS作業系統、昆侖BIOS固件的同方筆記本電腦實作14秒開機時長的飛躍性突破,代表着“中國芯”“中國魂”的計算機正從“可用”邁向“好用”,在英特爾、微軟占據多年的資訊技術産業江湖裡拓展着中國人的一席之地。

14秒!中國人自己的CPU+作業系統,實作一次飛躍

向“14秒”飛躍的每一行代碼裡,暗藏着幾代“北京碼農”的創意與雄心。代表北京“軟實力”的他們,有的已是奮戰幾十年的白發先生,有的還是剛剛入行的翩翩少年,資訊技術應用創新鍊條上的一道道難關,正在他們的并肩奮戰中取得關鍵性突破。

龍芯CPU走出“至暗時刻”

開機速度是計算機性能給使用者留下的第一印象。10年前,打開一台搭載着國産硬體、軟體的計算機,需要10分鐘、甚至更長時間。

CPU(中央處理器)是計算機的心髒,想要給計算機提速,勢必先過這一關。中國人有自己的CPU嗎?

有。2002年8月10日淩晨,安裝着“龍芯1号”CPU的計算機成功啟動,終結了中國人完全依靠進口CPU制造計算機的曆史。2010年,中科院與北京市攜手出資成立龍芯中科公司,期望研發成果加速産業化落地。

但是,僅過了兩年多,龍芯中科便陷入“至暗時刻”。

學術味很濃的龍芯團隊一直将目光聚焦在提升CPU性能上,遲遲沒有拿出符合市場主流需求的通用CPU。研發的高投入,讓公司資金吃緊,甚至一度開不出工資,導緻人才流失。

“這次危機逼着我們認清了現實。”創始人胡偉武意識到,“下海”創業的龍芯研發人員放棄了中科院的編制,卻忘了關注市場的真正需求。也就是說,組織上雖然轉型了,但觀念還沒有跟上。

14秒!中國人自己的CPU+作業系統,實作一次飛躍

中科院計算技術研究所總工程師、龍芯總設計師胡偉武

當時,市場主流CPU是多核設計,英特爾主打雙核、四核,龍芯為了技高一籌,做起了八核。胡偉武坦言,“人多力量大”的前提是每個人都得強,龍芯雖然是八核,但每核的性能都不如人。龍芯的CPU在當時不被市場接受,原因很簡單——不好用。

走了幾年的彎路,龍芯終于放下“身段”,将目光投向工業控制領域CPU,之後又在資訊化領域成功應用。在不斷試錯和疊代中,龍芯在2015年收入破億元,首次實作盈虧平衡。

2015年到2020年,龍芯性能提高了10倍,這才有了支撐14秒開機的可能。開機時長縮短至14秒的同方電腦,所搭載的CPU正是龍芯3A5000系列,其性能已經逼近開放市場CPU的主流水準。

國産作業系統初長成

對于廣大計算機使用者來說,Windows作業系統的經典圖示深深刻在了記憶中。CPU是電腦的心髒,作業系統則是靈魂。如果說龍芯對标的是英特爾,那麼誰能對标微軟?

2011年,當胡偉武正在為更高水準的CPU奮力一搏時,統信軟體公司總經理劉聞歡決定從頭創業,打造國産作業系統。

“如果把攻克晶片技術比作攀登喜馬拉雅山,解決國産作業系統就是探索馬裡亞納海溝。”在此之前,他在一家資訊安全企業工作了十幾年,愈發感覺到倘若解決不了作業系統瓶頸,資訊安全隻能是紙上談兵。

同一時期,中國誕生了一批抱着同樣理想的軟體公司。但理想豐滿,現實骨感,第一波嘗鮮的人發現,搭載國産作業系統的計算機不僅速度慢,更無法如Windows一樣正常聊天、辦公、打遊戲。雖然不斷有國産新系統上線,但面對技術的差距和市場的殘酷選擇,這些軟體企業接二連三地倒下。

攻克難關無法靠一己之力解決。要解決開機慢、續航短這些使用者痛點,必須CPU、作業系統等行業聯合攻關。

2019年,國内多個作業系統廠家聯合組建的統信軟體技術有限公司成立,總部就設在北京經開區信創園,并在武漢、上海、廣州等多地設立技術支援機構、研發中心和通用軟硬體适配中心。

14秒!中國人自己的CPU+作業系統,實作一次飛躍

從各自為戰,到攥指成拳,統信聯合産業上下遊企業,協同推進國産作業系統研發。技術快速疊代中,國産作業系統開機時長一步步縮短,終于在2022年實作14秒飛躍。

“國産作業系統與國際頂尖廠商産品之間的差距,已經從曾經的10年甚至更長縮減到了3到5年。”劉聞歡表示。

如今,統信作業系統已經在銀行、電信營運商等多個重點行業落地,最新的家庭版也在今年年初亮相。但新生的國産作業系統,仍面臨上遊開源社群“斷供”風險,進而波及到産業的可持續發展。

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“究其原因,是國内基于Linux開源系統的根社群在國外。”劉聞歡說,根社群能助力作業系統廠商擺脫上遊開源社群的掣肘,在資訊安全層面獲得更好的保障。形象地說,就是“供應鍊”也要安全。

實作14秒開機後兩個月,在立足全球三大自主開源社群基礎之上,統信釋出了中國首個桌面作業系統根社群“深度(deepin)社群”,從“根”出發,掌握開源作業系統的發展權、上遊社群主導權,吸引全球愛好者為國産作業系統貢獻代碼和創意。

“養”出自主化産業鍊

2014年,受國人追捧的Windows XP系統停止服務,一時間,大量企業和個人使用者亂了陣腳。雖然停服後多數功能仍然可以正常使用,但無法獲得微軟漏洞更新檔和系統更新支援,很容易受到病毒和黑客攻擊。

6年後,Windows 10停服,上演了一模一樣的情形。這更加激發了北京打造自主信創産業體系的動力。

月曆翻回到30年前,還是中科院博士生的胡偉武因為實驗需要使用剛剛從國外引進的高性能計算機,但這台計算機的密碼掌握在外國人手中,使用時需要在一個玻璃房子裡被監視操作。

14秒!中國人自己的CPU+作業系統,實作一次飛躍

中科院計算技術研究所總工程師、龍芯總設計師胡偉武接受央視專訪

這個畫面深深刻在了他的心裡。是以,在龍芯剛剛起步的時候,凡是能想到的知名公司,都來找胡偉武談技術授權合作。“我把這些行為了解為‘繳槍不殺’!”他看到技術授權背後,是讓龍芯放棄創新研發的能力,是以果斷拒絕。

14秒!中國人自己的CPU+作業系統,實作一次飛躍

30年後,當年的紅衣少年變成了白發先生,胡偉武啟動了又一次更徹底、更艱難的“創業”。

全球資訊産業主要建構在Wintel(微軟-英特爾聯盟)和AA(安卓-ARM)兩大基于指令集及晶片設計的生态體系上,想要生産與其相比對的CPU,先得拿下指令集“授權”。

“要想做完全自主創新的CPU,必須在指令集這個底層技術層面也實作自主。”2021年,龍芯中科正式釋出龍芯自主指令系統架構LoongArch,實作其生态建設的重大技術突破,這标志着龍芯中科在自主資訊技術體系和産業生态建設方面從跟随式發展走向完全自主發展。

支援14秒開機時長的龍芯3A5000,正是采用LoongArch自主指令系統架構,不再需要國外授權。

一個接一個的創新突破,淬煉着北京信創産業鍊:中興資料庫、國科天迅航電總線協定晶片、青藤雲安全等一批全球對标産品誕生,國産資訊技術體系初步成型,北京經開區通明湖畔的國家信創園,已集聚全國90%以上的資訊技術頭部企業,形成覆寫高性能晶片、作業系統、資料庫、整機終端、系統內建、網絡安全服務等全産業鍊的信創産業生态。

14秒!中國人自己的CPU+作業系統,實作一次飛躍

北京經開區國家信創園統信軟體技術有限公司“生态适配排程中心”

“有些産品像養豬,一年就能出欄吃肉;有些産品像養牛,三年就能犁地幹活了;我們的産品像養孩子,得養二十年才能成材。”胡偉武把技術攻關比作“養孩子”,生動濃縮了資訊技術突破的艱難過程,也預示了信創産業自主化依然任重道遠。

奮戰多年的“北京碼農”們,仍需要以更大力度的創新突破,才能對标國際一流,為中國經濟數字化轉型和産業鍊更新鑄就堅實“底座”。

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