CPU信息领域我们是否还能有原创能力？

姜咏江

信息领域极速发展的几十年，我们曾经由于战略的失误，可以说极大地损失了中国计算机科学工作者的原创能力。

上个世纪70年代初，我们称为自行研制的“DJS130小型机，应当是中国开始研制系列化计算机的重要里程碑。”这种里程碑式的研制是发生在计算机诞生的初期，是在计算机应用尚未普遍展开的时期，是在计算机基本上还处于原型机的阶段。因而DJS130的研制对中国计算机事业的发展无疑意义重大。DJS130小型机虽然是一种仿制的产物，但其开创自己研发计算机的道路是完全正确的。图1是网上传播的DJS130逻辑框图与参考的CPU设计逻辑，可见这种研究还是深入到了CPU的内部结构。

图1  DJS130逻辑框图与参考的CPU设计逻辑

我赞扬这种从原创出发是研究精神，因为那是追赶的起跑脚步。我时常幻想，如果当时我们国家能够重视这种基础性研究的发展，中国的计算机现在的发展也不至于落后到如此地步。

不知当时听了谁的话，自己研制计算机的工作被买计算机所取代了。一种只要搞好软件设计的“软件什么都能做”的思想占据了上风，从80年代起，整个中国就成了一个巨大的计算机产品消费市场。此种情况一直延续了到本世纪，我们的一些精英才如梦初醒，才意识到自己设计制造计算机核心部件CPU的重要性。然而时过境迁，此时的计算机已经形成了巨大的产业，计算机以微型机为代表的产业已经到了无处不用的地步。计算机的工艺、结构也发生了前所未有的变化，超大规模集成电路工艺一下子将我们限制住了。我们根本就没有这种电子设备，更不要提计算机设计制造工艺了。面对工艺精细复杂的计算机核心器件制造设备，再聪明的中国计算机科学家大概也只能望洋兴叹，甘当国外的打工者而已。

DJS130设计的那个时代，基本上还是晶体管电路为主的天下，那时我们许多人都可以参与设计和制作。到了超大规模集成电路时代，我们的落后几乎到了要出局的地步。没有设计制作工具和原材料，我们如何能够参与计算机的核心器件CPU设计？“苍天饿不死瞎家雀”。随着超大规模集成电路工艺的发展，一种能够方便电子电路设计的集成电路芯片FPGA出现了。这等于在计算机设计的历史进程中又给了我们中国人一次难得的机会。与此同时，象MIPS这样的授权CPU设计软件公司公开了他们的设计。于是中国人才有机会再次进入CPU设计的行列，中国科学院计算所研制出了“龙芯”，当时确实让中国人激动了很长一段时间。

在龙芯的鼓舞之下，科技部、工信部又提出了中国“核高基”重大发展计算机核心软硬件的战略。记得当时有工信部的同志跟我说，这是要在短时间内形成中国的CPU拳头产品，在世界计算机核心器件市场上获得有竞争力的产品。“龙芯”CPU已经生产几代了，然而连中国的市场都没有站住脚。以耗资巨大的大兵团作战的“核高基”也快有十年的时间了，然而仅处于一种不断追赶先进的状态，其前途大概还是要不断地追赶下去吧？

反映在计算机科技界的问题，基本上是“跟风研究”占了了主导地位，因而很难有真正的创新出现。毋庸讳言，跟风研究对市场来说是有立竿见影的效果，但对于能使国力增强的战略性科研来说，无疑是一种落后的做法。就拿前几年计算机科学理论研究的973来说，人家提出“虚拟计算机”，我们就研究虚拟计算机；人家提出“网格”，我们就马上跟着研究网格；人家提出“云计算”，我们就立即跟着研究云计算；人家提出“物联网”，我们就立即跟着研究物联网；人家提出“数据挖掘”，我们就跟着研究数据挖掘；人家提出“大数据”，我们就跟着研究大数据……曾几何时，我国的计算机科学研究成了阵阵的风？

其实追风研究说到底只是一种学习而已，至于国家投入那么大经费去搞所谓的理论研究吗？我们这些花费了巨资的理论研究成果是什么？除了花钱发表几篇论文，还有什么创新的成果吗？每次国外的“新概念”和“新方法”，带来的都是人家市场产品的推销，我们只是跟在后面摇旗呐喊，鼓动国家花钱买人家的产品，或者从中获得一点小利而已。

应该看到，几十年迅速发展起来的计算机科学与产业，不仅仅是改善了人类生活那么一个简单的问题。从国家战略的角度来看，这是关系到国家民族生死存亡的科学重器。现代科技产品无不同计算机紧密结合在一起的，大到航天飞机、无人机、导弹、等战略战术武器，小到百姓生活用品，没有用到计算机的高科技产品几乎没有。

计算机最根本的东西是CPU。这一点我们似乎已经认识到了，然而对CPU的设计制造的认识却远远不够。对计算机CPU原始设计的认识远远不够。不要以为我们造出了与美国等国家一样的CPU产品，我们就不用害怕他们了。想想看，是人家发明者认识得清楚，还是后来的学习者清楚？拿我们学习不透的CPU产品与人家成熟的、并不断改进的CPU产品比拼，我们有胜算吗？

计算机从诞生到现在，也不过70多年的时间。虽然在这70多年的时间内，计算机在突飞猛进地发展着，但对计算机的核心器件CPU 的研究远没有停止过。特别是到了片上多处理器的时代，有诸多的问题尚未得到满意的解决。这些未解决的问题给计算机的应用带来了巨大的损失和麻烦。其中所谓的操作系统软件不仅带来了巨大的非必要时间消耗，而且使计算机病毒到处泛滥。这是旧有的计算机核心设计理念和方法造成的。巨大的世界商业市场利益使西方的企业并不愿意去否定原有设计，而是在尽可能地修修补补。这种情况使我们进入先进的计算机核心设计创造了一个绝好机会。

商业市场行为可以赶时髦，可以跟风，可以为了商业、企业的利益尽情地忽悠。而我们搞强国强军，保证国家民族生死存亡的科学家，不能被那些非本质的忽悠所迷惑。我们应当认清科学发展的来龙去脉，认清开辟信息世界的计算机产品的重要性。认清楚CPU在所有智能产品中的决定性作用。我们应该认真去寻找那些具有独特设计，功能巧妙，安全可靠的、高效的计算机核心CPU的理论和方法。与此研究同时，我们要鼓动国家将超大规模集成电路设计工艺设备搞上去，只有这样中国才有可能在本世纪成为真正的强国。

在信息时代，计算机核心技术犹如战略核武器一样，具有决定敌我双方谁胜谁负的关键性作用。愿我们能够认识到这一点。我们还有计算机CPU原创的机会，这是一个能够掌控国家命运的就会。只要我们同心协力，甚至要用举国之力做出我们的努力，我们就一定能够成功，不然我们就只能够空谈世界强国之梦了。

2015-2-21