CPU、操作系统OS行业报告：龙芯、飞腾、鲲鹏、海光、兆芯；：麒麟 OS&统信 UOS（37页）

行业报告下载 2020年04月09日 06:57 管理员

基于国产平台的云计算全栈架构：随着云计算的发展，政府、金融、电信等各个行业都在逐步从传统信息系统“烟囱式”的建设方式向私有云、公有云环境进行迁移。云计算的核心就是利用以虚拟化为代表的技术进行计算、存储、网络等资源的配置管理和弹性扩展。云计算整体架构包括：基于国产 CPU 的基础设施层，如整机、网络、存储等；IaaS 层--包括操作系统和云管理平台；PaaS 层--主要是通过使用容器环境对应用软件进行微服务化定制封装，使用 DevOps 理念对云原生应用进行持续部署和集成，使用容器编排工具对容器进行统一集群管理；SaaS 层包括政府、金融、电信等各行业业务软件。此外，还包括整个平台的安全管理、运维管理及相应的标准制定遵循。根据上述信创产业架构，我们按照自下而上的架构顺序，对参与其中的主要国产厂商进行了梳理（不完全统计），绘制出如下信创产业全景图。我们相信，随着信创产业范围的不断扩大，将会有越来越多的国内厂商参与其中，从而构建起庞大而丰富的信创产业应用生态。

CPU（Central ProcessingUnit）中央处理器，是计算机的运算和控制核心（Control Unit），它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器内部主要包括运算器（ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。 CPU 指令集分类 CPU 依靠指令来计算和控制系统，每款 CPU 在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统，从大类划分上可分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两种。 1）以 X86 系列为代表的 CISC 指令集。CISC 指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。复杂指令集系统的优点是控制简单，处理高级语言和特定任务能力强，缺点是结构过于复杂、指令集利用效率不高、执行速度慢。 2）以 ARM 架构为代表的 RISC 指令集，小众的 MIPS、Alpha 采用也是 RISC 指令系统。相对于复杂指令系统，精简指令系统（RISC）保留使用频率高的指令，对不常用的指令功能通过组合指令来完成，以此提高程序处理速度，同时 RISC 架构 CPU 采用超标量和超流水线结构，大大提升了并行处理能力。中高档服务器中普遍采用 RISC 架构的 CPU，特别是高档服务器全都采用 RISC 架构的 CPU。如 PowerPC 处理器、SPARC 处理器、 PA-RISC 处理器、MIPS 处理器、Alpha 处理器等。智能手机处理器需要高效率低功耗，主流的 ARM 处理器采用的也是 RISC 架构。指令集是一套软硬件之间的语言规范，国际上曾经有不下十种指令集，经过残酷的市场竞争，目前通用领域得到广泛使用的指令集只有 Intel 的 X86 和英国 Acorn 公司的 ARM。由于知识产权的限制，早期国产 CPU 在公开领域一直没有途径使用这两种指令集，早期国产 CPU 的三驾马车，飞腾、龙芯、申威，不得已分别选择了 SPARC 指令集、MIPS 指令集、ALPHA 指令集。这三种指令集之所以可以以极其低廉的价格（比如 SPARC 给飞腾的授权价只有 99 美元，ALPHA 不要钱）授权，是因为它们的生态环境很弱，需要吸引合作伙伴来共同打造生态才能生存。然而，十余年过去，受到 Intel 和 ARM 的双重碾压， SPARC、MIPS、ALPHA 的生态系统越来越凋零，导致使用上述指令集的国产 CPU 的生态环境建设十分艰难。