國(guó)產(chǎn)CPU：放手一搏正當(dāng)時(shí)

　　我國(guó)在這一產(chǎn)品領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)卻嚴(yán)重依靠進(jìn)口，成為我國(guó)走向電子強(qiáng)國(guó)必須克服的一道硬坎。邁過(guò)了這道坎，它就會(huì)變成一扇通往電子強(qiáng)國(guó)新境界的大門(mén)，把我們領(lǐng) 入另外一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。CPU(Central Processing Unit)是計(jì)算機(jī)的中央處理核心，也是所有數(shù)字類(lèi)電子產(chǎn)品的中央處理核心。 信息技術(shù)發(fā)展到今天，沒(méi)有CPU的電子整機(jī)產(chǎn)品是難以適應(yīng)今后的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)的。

　　當(dāng)你在商場(chǎng)購(gòu)物，刷了一次卡，假如你可以跟隨卡上的信息一起“旅游”一趟的話(huà)，你將可以看到：第一站，讀卡器上的CPU把你的卡信息傳送到商場(chǎng)的服務(wù)器的CPU;第二站，商場(chǎng)的服務(wù)器CPU又把你的卡信息傳遞到周邊的公用社區(qū)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器CPU;第三站，周邊公用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器CPU經(jīng)過(guò)一番或者多番服務(wù)器CPU周轉(zhuǎn)，將卡信息傳遞到國(guó)家的銀行結(jié)算中心服務(wù)器CPU;第四站，國(guó)家結(jié)算中心CPU將卡信息傳遞到你所在開(kāi)戶(hù)銀行服務(wù)器CPU，先由該開(kāi)戶(hù)行CPU對(duì)你的信息進(jìn)行計(jì)算、分析身份合法性和驗(yàn)證等，以便決定是否準(zhǔn)許你劃款,再由所在開(kāi)戶(hù)銀行服務(wù)器的CPU將分析驗(yàn)證和處理的結(jié)果信息沿相反方向返回到你所在購(gòu)物商場(chǎng)收款機(jī)CPU，收款機(jī)CPU再將購(gòu)物信息傳遞到打印機(jī)的CPU打印出你的消費(fèi)單據(jù)。

　　有些開(kāi)戶(hù)銀行的服務(wù)器CPU還會(huì)同時(shí)把相關(guān)信息發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)，穿越多個(gè)區(qū)域的骨干網(wǎng)程控交換機(jī)CPU、局域網(wǎng)交換機(jī)CPU、路由器CPU、用戶(hù)交換機(jī)CPU等，最后到達(dá)你的手機(jī)CPU，再由手機(jī)CPU將信息發(fā)送到手機(jī)顯示屏上。

　　每一站電子整機(jī)功能，都是由軟件程序和CPU的協(xié)調(diào)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的。整機(jī)中的其他功能，都是為了確保整機(jī)CPU能夠穩(wěn)定工作而設(shè)定，這就像人身體中各器官是為了保證大腦活動(dòng)的道理一樣。

　　不同整機(jī)和不同應(yīng)用領(lǐng)域中所用的CPU規(guī)格會(huì)有所不同。在個(gè)人終端類(lèi)電子產(chǎn)品中，市場(chǎng)需求的整機(jī)數(shù)量多，但單機(jī)CPU擔(dān)負(fù)的職能相對(duì)簡(jiǎn)單些，要求也相對(duì)低些;在骨干網(wǎng)絡(luò)、中繼網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器中，對(duì)CPU的可靠性、安全性、運(yùn)算速度等要求就高很多;在大型、超大型計(jì)算機(jī)中，由于計(jì)算機(jī)速度和計(jì)算量十分巨大，需要由許多CPU一起組成并行模式的計(jì)算機(jī)，來(lái)處理復(fù)雜的問(wèn)題。

　　CPU是如此重要，沒(méi)有CPU就沒(méi)有獨(dú)立自主的信息化和國(guó)家信息安全可言。然而我國(guó)在這一產(chǎn)品領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)卻嚴(yán)重依靠進(jìn)口，成為我國(guó)走向電子強(qiáng)國(guó)必須克服的一道硬坎。邁過(guò)了這道坎，它就會(huì)變成一扇通往電子強(qiáng)國(guó)新境界的大門(mén)，把我們領(lǐng)入另外一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。

　　技術(shù)尋覓：美國(guó)公司壟斷的專(zhuān)利武器

　　“CPU指令集”和“CPU架構(gòu)”是CPU產(chǎn)品中兩項(xiàng)最重要的核心技術(shù)，是美國(guó)公司壟斷世界CPU市場(chǎng)最重要的知識(shí)產(chǎn)權(quán)武器。

　　CPU工作、CPU與CPU之間的通信靠“指令”來(lái)進(jìn)行，全部控制CPU運(yùn)行指令的集合就是“CPU指令集”。

　　現(xiàn)今，RISC指令集已成為世界公認(rèn)的CPU標(biāo)準(zhǔn)指令。由于發(fā)源于美國(guó)，像IBM、Intel、微軟等公司，他們先入為主，占盡了有利位置，現(xiàn)已成為這些公司壟斷這一領(lǐng)域的最基本方式之一。后來(lái)者即使掌握了同樣的技術(shù)，也要與已經(jīng)流行的產(chǎn)品相兼容，才能進(jìn)入到主流產(chǎn)品領(lǐng)域，被市場(chǎng)用戶(hù)所接受，否則產(chǎn)品將很難打開(kāi)銷(xiāo)路。

　　CPU架構(gòu)，就像文章的篇章結(jié)構(gòu)，或者像樓房的主體結(jié)構(gòu)，是為了實(shí)現(xiàn)CPU指令集的全部功能、進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前必須規(guī)劃好的。有了合理的架構(gòu)，再將指令集中一個(gè)個(gè)“指令單元”安排到架構(gòu)的相關(guān)位置，使它們能夠高效、協(xié)調(diào)地運(yùn)行。這就同大樓中相互聯(lián)系緊密的功能房間要盡量靠近些，以盡量減少日常工作時(shí)的往來(lái)時(shí)間、提高辦公效率的道理是一樣的，并不神秘，也不難理解。

　　根據(jù)CPU的應(yīng)用目標(biāo)及對(duì)象，可以使用不同的架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，有些功能的指令如果在某些特定的場(chǎng)合用不到也可以省略，這樣可以最大限度地減少CPU芯片的面積，用最少的內(nèi)部電子元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用目標(biāo)，使產(chǎn)品的制造成本達(dá)到最小。

　　在統(tǒng)一的RISC標(biāo)準(zhǔn)指令集的前提下，可以用不同的架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU產(chǎn)品。目前，世界3家著名的具有不同架構(gòu)的CPU公司是：

　　(1)目前居統(tǒng)治地位的Intel公司的X86架構(gòu)。自1978年6月Intel發(fā)布了首個(gè)8086處理器，X86架構(gòu)CPU現(xiàn)已統(tǒng)治和主導(dǎo)世界CPU市場(chǎng)30多年。Intel公司是世界CMOS半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)明者，是世界最高水平的半導(dǎo)體制造公司。其經(jīng)營(yíng)模式主要以研發(fā)并生產(chǎn)通用CPU成品的方式供應(yīng)其他電子整機(jī)廠家，主要用戶(hù)遍布世界。其最新推出的第三代酷睿處理器Ivy Bridge，采用了22納米CMOS工藝，內(nèi)含14億個(gè)晶體管，并首次采用了3D晶體管技術(shù)，開(kāi)始在立體方向進(jìn)行布線(xiàn)布局。

　　(2)另一種是MIPS架構(gòu)，其知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸美國(guó)MIPS公司所擁有。1985年第一塊MIPS處理器(R2000)誕生后，原本主要用在高端服務(wù)器領(lǐng)域，現(xiàn)在也開(kāi)始向中低端消費(fèi)領(lǐng)域發(fā)展，積極推出適用于數(shù)字家庭、網(wǎng)絡(luò)、單片機(jī)和其他應(yīng)用的產(chǎn)品，目前MIPS架構(gòu)版本主要有MIPS32和MIPS64兩款。該公司經(jīng)營(yíng)模式主要以嵌入式設(shè)計(jì)服務(wù)和向用戶(hù)提供CPU架構(gòu)使用授權(quán)的方式來(lái)進(jìn)行。

　　(3)ARM公司(Advanced RISC Machines Limited)于1990年成立，其設(shè)計(jì)出了適合多種應(yīng)用整機(jī)的嵌入式CPU，其經(jīng)營(yíng)模式是只出售CPU的“硬核”，這種設(shè)計(jì)好的CPU產(chǎn)品，用戶(hù)無(wú)法對(duì)其進(jìn)行更改，用戶(hù)要么直接在芯片廠進(jìn)行流片生產(chǎn)，要么嵌入到用戶(hù)正在開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)中，被稱(chēng)為“可用于生產(chǎn)芯片的技術(shù)授權(quán)”。一般情況下ARM不出售“CPU架構(gòu)”服務(wù)，因?yàn)檫@是ARM的看家本領(lǐng)。ARM在低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域居世界領(lǐng)先地位。

　　這3種架構(gòu)CPU技術(shù)在發(fā)展中相互借鑒、相互補(bǔ)充、不斷提高，推動(dòng)世界CPU市場(chǎng)由過(guò)去Intel一家獨(dú)大向技術(shù)日益普及、產(chǎn)品更加多極和應(yīng)用更加個(gè)性化方向發(fā)展。