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集成电路应用 第 36 卷 第 4 期（总第 307 期）2019 年 4 月 5Set Computer）和精简指令集 RISC（Reduced Instruction Set Computer）[1]。
CPU 架构见表 1 所示。
在 CISC 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序串行执行的。
顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。
RISC 是在 CISC 指令系统基础上发展起来1 引言中央处理器 CPU（Central Processing Unit）是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件，其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。
自 1971 年世界上第一块微处理器 4004 在 Intel 公司的诞生，CPU 的发展走过了近 50 年的历程，目前占主流市场的仍然是 Intel 和 AMD 两大公司。
虽然国产 CPU 近几年呈现百花齐放的局面，但其性能与国外相比还有一定的差距，应用领域还十分狭小，这就造成我国在高性能处理器方面仍然依赖于进口，这不仅存在着木马、漏洞和后门等严重安全隐患，还可能成为被监视和控制的对象。
自“震网”和“棱镜门”事件后，“中兴事件”再次为我们敲响警钟，国产处理器的发展必须走自主可控的道路。
指令集是存储在 CPU 内部，对 CPU 运算进行指导和优化的硬程序。
一般将其分为两大体系结构，复杂指令集 CISC（Complex Instruction基金项目：航天测试发射关键设备自主可控技术及应用课题（1600070688）。
作者简介：马威，航天工程大学，工程师，硕士，研究方向：航天测试。
姚静波，航天工程大学，副教授，研究方向：检测技术与自动化装置。
收稿日期：2019-03-07，修回日期：2019-03-22。
摘要：分析表明发展核心技术是强国之道，核心技术受制于人是国家安全的最大隐患。
CPU 是电子设备的核心，掌控着信息领域的安全命脉，发展国产 CPU 必须走自主可控之路。
计算机行业CPU生态价值与机遇研究报告：1国内外CPU发展回顾1.1技术及生态是CPU发展的关键因素CPU系计算机运算及控制核心中央处理器（CPU，CentralProcessingUnit）是一台计算机的运算和控制核心，其功能主要是完成对计算机指令的执行和对数据的处理，CPU与内部存储器、输入/输出设备被认为是电子计算机三大核心部件。
目前几乎所有冯·诺伊曼型计算机的CPU的工作流程可以分为：提取指令、指令编译、指令执行、访问主存并读取操作数、写回等五个阶段。
CPU的几大主要结构在过程中的作用如下：控制单元（ControlUnit）作为CPU的控制中心，负责将存储器中的数据发送至运算单元并将运算后的结果存回到存储器中，其一切行为均来自于指令。
运算单元（Arithmetic/LogicUnit）可以执行算术运算和逻辑运算。
它执行来自于控制单元的命令。
存储单元（Registers、Cache）是CPU中数据暂时存储的位置，其中寄存有待处理或者处理完的数据。
寄存器（Registers）较内存相比，可以减少CPU访问数据的时间，也可以减少CPU访问内存的次数，有助于提高CPU的工作速度。
1.2X86架构生态优势显著，非86架构生态不断完善X86架构：占据主要服务器及桌面端X86架构（TheX86architecture）是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。
X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的，美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的CPU—i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的X87芯片系列数学协处理器则另外使用X87指令，以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。
虽然随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium4(以下简为P4)系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel 公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集，所以它的CPU仍属于X86系列。
2020年国产CPU芯片行业分析报告2020年6月目录一、看好服务器处理器市场增长及相关处理器国产化进程 (6)1、算力成为新的生产力 (6)2、服务器用处理器芯片是未来主要增长点 (7)3、看好服务器CPU及AI芯片的进口替代机会 (9)4、国产CPU生态链 (11)（1）服务器 (11)（2）云服务 (13)（3）操作系统 (13)（4）数据库 (14)（5）中间件 (15)二、国产CPU的发展现状 (17)1、X86架构（海光、兆芯）：专利授权壁垒高但生态完备，国产芯片与海外相比仍有差距 (17)2、ARM架构（华为鲲鹏、飞腾）：充分适应服务器多核心高并发场景，但生态环境仍需完善 (19)3、RISC-V（阿里平头哥）：全新开源指令集，IoT切入市场，生态尚需构建 (22)4、MIPS（龙芯）：架构更新较慢，生态由国产厂商龙芯继承 (25)4、X86替代最先落地，看好未来大厂推动下ARM/RISC-V架构处理器的国产化机会 (26)三、AI芯片市场发展情况更新 (28)1、云端AI芯片：产品综合能力要求突出，行业竞争格局开始清晰 (30)2、边缘AI芯片：各类应用百花齐放，竞争格局分散 (31)四、主要国产AI芯片企业介绍 (34)1、地平线：专注边缘AI芯片，提供性能功耗领先的智能驾驶芯片 (34)2、燧原科技：专注云端AI训练芯片，与腾讯云服务深度合作 (35)3、黑芝麻：致力于AI自动驾驶计算平台，与多家一线车企合作 (37)4、嘉楠科技：ASIC 区块链计算设备与RISC-V 架构边缘AI芯片 (38)五、新计算方式 (38)1、通用计算暂不会被取代，异构计算等蓬勃发展 (38)2、存算一体 (40)3、光子计算 (42)国产CPU和AI芯片是发展人工智能和云计算等“新基建”的核心技术之一。
根据测算，2019年全球处理器芯片市场规模达到1,280亿美元，占全球半导体销售额的31%。
浅谈我国自主研发的CPU和操作系统的发展概况及前景物理学院臧雨宸随着“棱镜门”事件的曝光，越来越多的人意识到信息安全是一个国家的核心安全。
在很多领域，我国开始使用自主研发的中央处理器和操作系统，例如“龙芯”CPU和OS操作系统等等。
发展概况2001年5月，在中科院计算所知识创新工程的支持下，龙芯课题组正式成立。
2002年8月10日，首片龙芯1号芯片X1A50流片成功.龙芯最初的英文名字是Godson，后来正式注册的英文名为Longstanding。
龙芯CPU由中国科学院计算技术所龙芯课题组研制．由中国科学院计算技术所授权的北京神州龙芯集成电路设计公司研发，前期批量样品由台湾台积电生产。
尽管今天的“龙芯”还存在着诸多问题，与目前主流CPU 相比性能上还有不少差距,还不能与Intel和AMD的CPU在PC 市场上竞争，但坦率讲，今天“龙芯”的境遇已经比当年的“联想汉卡”好多了。
回想当年的“联想汉卡”是由做大型机出身的毫无产业经验的科研人员一块一块的手工焊接而成、又一块一块的人工检测。
据说1986年，联想第一线销售人员每天接到的投诉电话和定货电话几乎一样多----每卖出100块“汉卡”，就有30块出问题；而今天的“龙芯”不仅获得了中科院重大知识创新项目和国家863计划的支持，通过了严格的成果鉴定、基准程序测试和产品测试，可进入商品化生产；还得到了各地政府和企业的大力支持，已在江苏省常熟市建立了产业化基龙芯一号CPU IP核是兼顾通用及嵌入式CPU特点的32位内核，采用类MIPS III指令集，具有七级流水线、32位整数单元和64位浮点单元。
龙芯一号CPU IP核具有高度灵活的可配置性，方便集成的各种标准接口。
图1显示了龙芯一号CPU IP 核可配置结构，其中虚线部分表示用户可根据自己的需求进行选择配置，从而定制出最适合用户应用的处理器结构。
主要的可配置模块包括：浮点部件、多媒体部件、内存管理、Cache。
中国芯片产业深度分析报告：一文看懂国产芯片现状随着信息科技的普及和计算机技术的日新月异，芯片产业作为信息产业的核心和基石，成为现代世界不可或缺的基础设施之一。
虽然中国已是世界第二大经济体，但在芯片技术领域仍然依赖进口。
为了提升自主研发与核心技术创新能力，中国政府近年来不断加大对芯片领域的投入力度，加速国产芯片的产业化和商业化，提升中国芯片产业的影响力和竞争力。
本文将就中国芯片产业的现状进行深入分析，并结合国内外最新的发展趋势和产业背景，对未来发展进行展望。
一、中国芯片产业的发展历程和现状1、芯片产业出现的历史芯片产业是由电子工业和计算机工业结合而衍生出来的。
早在20世纪50年代，美国就开发出第一颗晶体管，并在1960年代开始出现了大规模集成电路（LSI）。
1971年，英特尔公司推出了第一颗微处理器，从而奠定了个人电脑时代的基础。
芯片产业随着计算机技术的进步而快速发展，成为信息产业的核心和基石。
2、中国芯片产业的发展历程随着信息技术的进步，中国政府逐步重视芯片产业的发展。
1997年，《中长期科学和技术发展规划纲要》第一次提出要“打造千亿美元的芯片产业”。
2000年，中国政府制定了“中国集成电路产业发展的若干政策”，明确提出“重点支持和带动国家集成电路产业的发展”，并制订了一系列政策支持和优惠措施。
但是长时间以来，中国芯片产业仍然面临诸多挑战，包括缺乏核心技术、人才短缺、资金不足等问题。
对此，中国政府出台了一系列政策，加大对芯片产业的投入力度，并提出“大力发展集成电路产业，加快推进自主创新，推动产业转型升级”的目标。
同时，国内很多企业也开展了自主研发芯片的工作，一些成功的案例包括海思、展讯、紫光海斯半导体等。
3、中国芯片产业的现状目前，中国芯片产业整体仍然处于初级阶段，以代工为主要产业形态，核心技术自主创新能力相对较差，尚未成为行业领导者。
从市场规模和占有率来看，中国芯片市场与国际巨头相比差距较大。
CPU技术调研报告CPU技术调研报告一、引言CPU，全球通用的计算机核心部件，是计算机系统的“大脑”，对整个计算机系统的性能起着至关重要的作用。
随着科技的进步和计算机应用的不断发展，CPU技术也在不断改进和创新。
本报告将对当前CPU技术进行调研分析，探讨其发展趋势和应用前景。
二、现状分析1. 多核技术当前，多核处理器成为了主流，主流CPU供应商如Intel和AMD都推出了多核处理器产品。
多核处理器通过将多个CPU核心集成到一颗芯片上，实现了多个线程的并行计算，提高了计算机的运行效率。
2. 集成度提升随着半导体工艺的发展，CPU的集成度不断提升。
从单芯片到多芯片集成、3D堆叠技术的应用，使得CPU的核心数逐渐增加，面积不断缩小，功耗降低，计算能力得到进一步提升。
3. 向AI方向发展人工智能的快速发展对CPU技术提出了更高的要求。
当前的CPU架构不太适合进行AI计算，因此一些新的CPU架构如TPU、FPGA等开始应用于AI计算中。
这些架构在特定的计算任务上表现出更好的性能和效率。
三、发展趋势1. 高效能未来的CPU技术将继续追求高效能。
随着物理限制和功耗来到，CPU供应商将集中精力在推动性能的提升、功耗的降低上。
通过改进微架构、优化指令流水线、增加缓存等方式，提高指令执行效率，提升计算性能。
2. 专用化随着人工智能和物联网技术的发展，对于特定应用场景的需求也越来越多。
CPU供应商将更加注重研发针对特定应用场景的专用CPU，以提升计算效率和适应特定任务的需求。
3. 多模块架构未来的CPU架构将更加注重多模块的设计。
通过将不同类型的核心如通用核、专用核、协同核等组合成一个整体，实现在不同场景下的最佳计算性能和能耗平衡。
这种多模块架构可以更好地适应各种应用需求。
四、应用前景1. 云计算随着云计算的普及，对于计算能力的需求也越来越大。
在云计算领域，CPU将继续扮演重要角色。
未来的CPU技术将以提升计算性能、降低能耗为目标，为云计算提供更高效的计算能力。
三十余载CPU 巨头竞争史指引国产芯片发展之路国产CPU芯片产业发展分析投资要点：•5CAVE 洞见研究体系下跟踪发现，2017 年半导体行业由于下游智能手机拉动不在，但服务器市场却出现回暖，Intel 个人计算部门前三季度ASP 同比显著提升。
中短期内云数据中心架构的需求和长期AI 的算力需求都离不开CPU 处理器。
•2017Q3 AMD 扭亏为盈，新产品对Intel 发起挑战。
AMD 在今年第三季度终于实现扭亏为盈，录得净利润7100 万美元。
AMD Q3 季度能有这样的表现，主要功劳应该还是Ryzen 处理器的。
此外AMD Epyc 服务器处理器争抢Intel 盘踞多年龙头独占地位的服务器处理器市场竞争态势将逐步升温。
Epyc 产品线为AMD 带来了庞大的成长潜能，并正对英特尔形成新的挑战。
•Intel 和AMD 两家公司的发展历史就是整个CPU 发展的历史。
指令集竞争的关键不是靠技术，而是依靠市场。
虽然Intel 加大研发使得复杂指令集处理器在性能上后来居上，但是重要的是Intel 坚持产品兼容性，长久以来积累了能够在此处理器上运行的软件，减小客户的更换成本，使得客户追随Intel 的产品（安卓和塞班手机操作系统的竞争也类似）。
•2017 重磅事件之一莫过于Intel 和AMD 再次合作。
这次合作不是授权代工，而是采用CPU+GPU 打造最强移动平台处理器。
Intel 在2017 年11 月7 日发布第八代酷睿高性能处理器Kaby Lake-G，其中G 代表“Graphics”，Intel 的CPU 将和AMD 的GPU 集成在同一基板上。
Intel第一次采用EMIB 技术，将CPU 和GPU 封装在同一基板上，利用PCI-E 3.0 高速总线连接，可以使不同工艺的模板高速互通。
AMD 可能通过此次合作有望重返高端笔记本领域，甚至两家公司可能会继续合作推出新产品。
•参照处理器的发展历史，国产服务器厂商有望通过合作切入核心芯片市场。
中国CPU行业市场规模及行业实现国产替代三大因素分析一、CPU市场规模我国CPU市场规模和潜力非常大，庞大的整机制造能力意味着巨量的CPU采购。
据数据统计，2018年国内智能手机产量高达13.69亿台，计算机整机产量也达到3.2亿台。
虽然近些年，计算机整机和智能手机产量增长都出现瓶颈，由于这两类产品体量庞大，CPU的需求量大且单品价值非常高，市场规模依然非常可观。
2016-2018年我国智能手机产量及增速数据来源：公共资料整理相关报告：发布的《2019-2025年中国CPU行业市场运营态势及发展前景预测报告》2014-2018年我国电子计算机整机产量及增速数据来源：公共资料整理服务器CPU伴随着整机出货的快速成长，需求量增长也较为迅速。
数据显示，2018年国内服务器出货量达到330.4万台，同比增长26%，其中互联网、电信、金融和服务业等行业的出货量增速也均超过20%。
另外，国内在物联网、车联网、人工智能等新兴计算领域，对CPU也存在海量的需求。
2019年1-7月我国集成电路进口额结构数据来源：公共资料整理2019年1-7月我国处理器进口额来源地排序数据来源：公共资料整理美国企业（英特尔、AMD、高通等）是我国CPU产品的主要供应商，其中直接从美国本土进口的CPU芯片体量也比较大。
2019年前7个月，我国累计从美国进口处理器64.87亿元，占到我国从美国芯片进口额的84%，占比非常之高。
对美国处理器的过度依赖，成为我国信息产业发展的一大软肋，在当前贸易战持续的大背景下，影响已经十分明显。
2019年1-7月我国从美国的芯片进口额结构数据来源：公共资料整理采用国外的CPU产品，国内用户对其内部逻辑、软件代码缺乏控制，存在逻辑炸弹、软件后门等安全性问题。
同时，在一些关键基础设施、武器装备等领域，由于使用周期非常长，相当长时间内可能都不需要对信息系统（包括CPU等元器件）进行升级换代，这和消费级产品存在着根本性的差异，其对供应链安全的要求远远大于性能要求。
