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1、内容目录1、安可是必然趋势，国产生态成型61.1、 自主可控具有必要性与紧迫性6事关国家平安，成为国家战略6112、美国持续加大技术封锁，自主可控重要性凸显71.2、 从党政军向重点行业拓展，市场空间释放 71.3、 我国计算产业自主可控生态成型 82、基础硬件122.1、 CPU：计算机运算与控制中心 12龙芯：自主可控最高的MIPS架构CPU 162.1.1、 华为龌鹏：性能最高的国产ARM架构CPU 17飞腾：ARM架构，生态最健全的国产CPU 182.1.2、 海光：国产X86架构CPU主力军20、兆芯：基于X86架构，信创份额较小 212.1.3、 、申威：基于alpha架构，主要应
2、用于超算领域 222.2、 GPU：计算机图显核心23221、景嘉微：国产GPU主要参与者 242.3、 存储器：计算机数据储存中心26同有科技：主打通用存储，存储全产业链布局27232、易华录：以数据湖为核心，打造存储生态 29紫晶存储：国内光存储领先企业 303、基础软件313.1、 操作系统：自主可控生态构建的核心31麒麟OS：操作系统国家队 343.1.1、 统信软件：统一操作系统UOS代言人373.2、 数据库：自主可控的关键环节403.3、 中间件：分布式架构必要的基础软件 43331、 东方通：国内中间件整体市场领导者 45332、宝兰德：以电信行业为基础，向政府、银行领域拓展4
3、6333、普元信息：软件基础平台领导者 474、重点推荐个股505、风险提示50超过150家企业成为鳏鹏计算产业的参与者。图6:华为鲸鹏计划合作伙伴2蹈dssphGCOWAY 京卫双HARZSNEH7cmMCTusnn Orfg电号iivastioziY2iMMCi *MBNiSSSIH*CElt千WJI MlYI5A曲ktaficntoooraAnyChedCauqQoscmnasrtweMiMMMtJU/KMsurnmo*U man金.OSunftw 网 , 一国MT叫CHOTfr 5*0VHMK，aTKHSUSE丽0mmGxmhTRSBMM史叁豆Aq-息丕受wubuntu*.一 fMMM
4、ate广Gv if tVDTK Qua?rtSroi 12i2XSKY* ev-W-x0型网IIW。佳格SllDcCavmaiiei酎心mcmPCIWMi30名 lotiSi U IOJ u/eewon JIMSBOMCJimi0皿CSGU2 一 turn B73LOCUMOQomgoduo图7：计算机基本硬件进程运算器输入设备控制器存储器输出设备CPU主机系统I/O系统代码段 数据段指令指令2 指令3指令k指令n数据I 数据2数据加指令地址指令计数器指令寄存器控制单元资料来源：华为官网、2、基础硬件2.1、CPU :计算机运算与控制中心中央处理器CPU ( Central Processin
5、g Unit)是计算机的运算和控制核心。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，计算机系统中所有 软件层的操作，最终都将通过指令集映射为CPU的操作。中央处理器主要包括 两个局部，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系 的数据、控制的总线。控制器是CPU核心，由它把计算机的运算器、存储器、 I/O设备等联系成一个有机的系统，并根据各部件的具体要求，适时地发出各种 控制指令，控制计算机各部件祖东、协调的工作。图8 : CPU工作原理CPICPI内存资料来源:资料来源：CSDN、指令集是CPU用来计算和控制计算机系统的指令的集合。指令就是控制计算机 执行某种
6、操作（如加、减、传送、转移等）的命令，指令系统反映了计算机具有 的基本功能，是计算机硬件、软件的主要分界面。指令系统是计算机硬件设计的 主要依据，也是计算机软件设计的基础，每一种新型CPU在设计时就规定了一 系列与其他硬件电路相配合的指令系统，是CPU性能表达的一个重要标志，不 同CPU设计厂商的指令集均不相同，而且不兼容。指令集一般可分为复杂指令集（CISC ）和精简指令集（RISC ）两种：复杂指令集（CISC ）: CISC的思想是通过庞大且复杂的指令系统，来到达增强 计算机的功能、提高机器速度的目的。在CISC微处理器中，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
7、序串行执行的。顺序执行的 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。Intel的X86架构系列即采用的CISC指令集思 想。精简指令集（RISC ）:相比CISC而言，RISC的指令系统相对简单，只要求硬 件执行很有限且最常用的那局部指令，大局部复杂的操作那么使用成熟的编译技术, 由简单指令合成。同时RISC型CPU还采用了一种叫做“超标量和超流水线结 构”，大大增加了并行处理能力，提高了程序处理速度。目前在中高档服务器中 普遍采用RISC架构的CPU,例如Compaq （康柏,即新惠普）公司的Alpha. HP公司的PA-RISC、旧
8、M公司的Power PC MIPS公司的MIPS和SUN公司 的Spare均采用RISC思想，主流的ARM的CPU也采用RISC。表4:复杂指令集与精简指令集比照资料来源:复杂指令集（CISC ）精简指令集（RISC ）指令系统复杂，庞大简单，精简指令数目一般大于200一般小于100指令格式一般大于4一般小于4寻址方式一般大于4一般小于4指令字长不固定等长可访存指令不加限制只有LOAD/STORE指令各种指令使用频率相差很大相差不大各种指令执行时间相差很大绝大多数在一个周期内完成优化编译实现很难较容易程序源代码长度较短较长控制器实现方式绝大多数为微程序控制绝大多数为硬布线控制软件系统开发时间较
9、短较长自主研发指令集难度大。CPU研发是资本和技术高度密集的领域。中国2017 年用于集成电路研发总投入约45亿美元，缺乏Intel年研发投入的50%。ARM 作为一家只对芯片进行设计却并不生产的企业，2017年的研发总投入也超过了 5亿美元。不同的指令集无法兼容，假设过分强调指令集的自主开展，之后还要面 临重新搭建生态系统的挑战，考虑到Wintel和AA成熟生态在市场的领先地位， 竞争难度非常大。因此指令集授权+自主研发CPU的模式是一种可行的自主可控路径。自主研发CPU需要获得指令集授权，指令集授权方式主要有指令集架构授权和 IP核授权，其中指令集架构授权自主可控程度更高：指令集架构授权，
10、指可以对指令集架构进行大幅度改造，甚至可以对指令集进行 扩展和缩减。由亍架构只是设计理念，对被授权企业研发能力要求非常高，设计 中出现任何错误，都将造成投资失败。目前国内购买架构授权的企业均是芯片研 发能力领先的企业。如华为、飞腾、龙芯和中威等。IP核授权 指可以以一个内核为基础然后在加上自己的外设，由此形成自主MCU (微控制单元)。被授权企业没有权限对内核进行改造，这种方式对企业的研发能力要求比架构授权低，但自主可控性也不高。表5:国产CPU的三种路径资料来源:指令集授权方式优点问题自主可控程度IP核授权技术门槛低，性能起点 高，可依赖于生态环境平安性低、购买本钱高低架构授权可进行大幅度改
11、造，安 全性高技术要求较高、生态构建 较难较高自主研发高度自主可控技术要求高、生态构建难高X86和ARM的CPU架构得到广泛商业化使用。目前，只有Intel公司的X86 架构和英国Acorn公司的ARM架构得到广泛地使用。由于知识产权的限制，早 期国产CPU厂商无法获得授权使用这两种架构。早期厂商飞腾(现转向ARM)、 龙芯、申威不得已分别选择了 SPARC指令集、MIPS指令集、ALPHA指令集。 然而，这三种指令集的生态非常弱小，在强大的Wintel (Windows+lntel)生态 和AA (Android+ARM)生态的打压下，都逐渐停止了开展，退出CPU市场， 选择上述指令集的国产
12、CPU厂商，在建立生态上也面临巨大挑战。Intel和AMD为X86架构主要参与者，指令集不对外开放。Intel公司是全球最 大的个人计算机零件和CPU制造商，AMD公司那么专门为计算机、通信和消费 电子行业设计和制造各种创新的微处理器。Acorn向全球CPU设计厂商开放 ARM指令集架构授权和IP核授权。在国产芯片厂商中，华为鳏鹏和飞腾获得了 ARM公司64位ARM V8指令集的架构授权，有权设计、生产、销售ARM v8 兼容处理器产品。龙芯获得了 MIPS架构授权、申威获得了 ALPHA架构授权, 自主研发处理器内核，并在此基础上，对相关架构指令集进行了拓展。表6 :全球主要CPU架构资料来
13、源:架构名称授权公司推出时间授权方式国内主要被授权企业X86Intel. AMD、VIA1978IP核授权兆芯（VIA）、海光（AMD合资）ARMAcorn1985指令集授权海思（V8永久授权）、飞腾（V8永久授权）MIPS美国MIPS1980指令集授权+自研龙芯SPARCSUN1987飞腾（曾经使用过，现转为ARM）AlphaDEC1992指令集授权+自研申威X86架构一统PC和服务器CPU Intel占据绝对优势。上世纪90年代，复杂 指令集和精简指令集阵营展开了激烈的市场竞争，英特尔凭借和微软的合作 （Wintel体系），并且在新产品中融入了一些精简指令集的优势，利用强大的生 态占据了服务器和PC端绝大多数的市场份额。目前，PC和服务器CPU市场 已被X86架构占据，全球每年X86服务器出货量占比到达99.5%以上，销售金 额占比在90%以上，X86架构CPU主要厂商为Intel和AMD。截止2019年第 四季度，Intel在X86服务器CPU市场份额到达95.5%, PC端为81.7%,为绝 对的市场龙头。除AMD外，其他厂商份额不到0.1%。图9 : Int
