改革开放40年来，中国的信息产业发展取得了长足的发展，产业规模庞大，但中国的信息产业大而不强也是业界共识。“不强”体现最为明显的就是“缺芯少魂”，这一点在这两年美国对中国的打压中显露无疑。如何解决这一困境，产业界产学研用各个环节都在努力。龙芯中科作为国内自主芯片研发企业，二十多年来，一直寻求突破之道。在4月19日第五届关键信息基础设施自主安全创新论坛上，龙芯中科董事长胡伟武就发表了《LoongArch生态建设》的演讲。胡伟武在演讲中明确提出，中国只有建立自主信息体系，中国的信息产业才会强大起来。胡伟武透露，经过20年的发展，以龙芯为代表的自主CPU和操作系统基本完成“补课”进入了一个新阶段，中国信息自主体系建设已开始迈入新征程。
构建自主信息技术体系的必要性和重要性
在多次的演讲和采访中，胡伟武都会反复提及中国构建自主信息技术体系的重要性和必要性。这个自主信息技术体系是独立于Wintel体系（微软+英特尔）和AA体系（ARM+安卓）的安全可控的信息技术体系和产业生态。
为什么要新建立一套中国自己的信息技术体系？按理说，目前无论是Wintel体系，还是AA体系，产业生态已经非常成熟和完善，国内业已形成两条技术路线，各大行业已经深度应用，中国的信息产业高度融入国际体系，此时提另建技术体系，改弦易辙显然有很大阻力。
然而近两年随着欧美对中国科技封锁力度越来越大，特别是美国对中国信息领域高科技术企业不断打压，断供芯片、软件等核心技术，中国信息产业界终于明白，要想不被别人卡脖子，就得要在芯片和操作系统方面实现自主。所以，建立中国自己的信息技术体系，不是我们要另起炉灶，而是被逼之下不得不做的事情。
而国家早就未雨稠缪，早在2017年6月，中国就开始实施《网络安全法》；2021年9月，国务院颁布了《关键信息基础设施安全保护条例》，根据这个安全保护条例有八大行业，包括电信、能源、交通、金融、水利、电子政务、公共服务、国防科工等这些行业的信息系统要使用国产CPU和操作系统，来保障信息安全。
从另一个层面讲，构建自主信息技术体系是我国信息产业高质量发展的需要。胡伟武算了两笔帐：2011年，中国信息产业百强的利润总和是美国苹果公司的40%，也就是说像华为、中兴、联想、阿里、腾讯、百度这些都加起来干一年，苹果公司只要干5个月就够了；2021年苹果公司的利润是946亿美元，国内百强利润总和目前还没公布，但可以肯定的说，中国信息产业百强的利润总和也不到苹果公司一家的利润。
2017年我国规上工业企业（规上工业企业就是年销售收入2000万以上的工业企业），平均利润率是6.5%，IT产业平均利润率为5.4%，这与我们平时印象大不相同，在许多人看来，甚至IT界的都自我感觉良好，以为自己是高端产业，从业者都是高端白领，其实IT产业的利润率不如建筑行业、纺织行业这些基础行业，IT白领的利润产出率不如建筑行业工人，不如纺织女工。这也说明了我们国家信息产业是低质量的，虽然大但不强。
所以，在这样的背景下，胡伟武认为，无论是外部形势逼迫，还是内部发展需求，中国的信息产业正在面临着改革开放以来最大的变局，中国必将也一定要建立自己的信息技术体系。只有构建自主体系才能推动我国自主信息产业快速发展。“Wintel体系和AA体系已经给我们做了很好的证明，如果能培养出第三套信息技术体系和产业生态，那中国的信息产业一定会做大做强 ”，胡伟武说。
自主指令系统构建自主信息技术体系的基石
在思考如何培养出自己的信息技术体系和产业生态问题时，胡伟武发现了一个有趣的现象：在电脑领域，做芯片的赚钱——英特尔2018年净利润是210亿美元，联想只有6亿美元；在手机领域，做芯片的不赚钱——苹果卖手机赚了595亿美元（利润），而中国的展锐卖手机芯片的销售收入是16亿美元，基本没有利润。但问题是，展锐和英特尔都是卖芯片的，英特尔一年卖的PC电脑芯片约2亿多片，展锐一年卖手机芯片也在2-3亿片，为什么英特尔赚的比展锐多的多？
为什么美国企业做就赚，中国企业做就不赚？答案就在于：产业主导权。胡伟武认为信息产业本质上是解决方案的产业，这个解决方案决定用户习惯和产业主导权，电脑怎么用，电脑什么时候升级，英特尔和微软说了算；手机怎么用和什么时候升级，由ARM、谷歌和苹果说了算，中国企业只是跟随者，没有产业主导权。
中国企业要想有产业主导权，就得建立自主信息体系，建立自主信息体系，就要形成一整套的解决方案（如上图）。
在这个解决方案里，中国信息产业表现最好的在应用和整机两块。所以我们看到中国移动互联网应用琳琅满目，出现了腾讯、阿里、字节、美团这样的头部企业，在整机领域有华为、小米、联想等巨头。在CPU芯片、操作系统软件我们比较弱，但也有海思、海光、展锐、飞腾、麒麟等企业，经过二十年的发展，也已经慢慢做起来了。只不过因为美国的制裁打压，业界这两年比较关注“缺芯少魂”的问题。其实在指令系统和生产工艺(材料和设备)才是我国信息产业真正的短板，它们是比CPU芯片、操作系统软件更基础的东西。
胡伟武说，指令系统和生产工艺(材料和设备)是信息产业的两个最重要基石，特别是指令系统自主信息产业绕不过去的话题，不仅是建立自主体系的必需，更是实现技术自由的必要条件。
龙芯中科的突破
龙芯要做自主指令系统。
指令系统就是计算机软硬件之间的语言，是计算机一个最重要的标准。它从语言的角度，有点像自然语言，比如中文、英文。在胡伟武看来，中国不可能基于国外指令系统建设自主信息产业生态，基于国外指令系统的信息产业支撑不了中华民族伟大复兴 。
胡伟武举例说，中国人可以用英文写文章，用英文写一本书去卖，可以有版权，有版税，可以赚钱的，但不可能用英文发展出自己的民族文化来。指令系统也一样，中国企业可以用国外的指令系统，通过授权，或者通过合资，做产品卖，但是不可能基于国外的指令系统做自己的生态。欧美在信息核心技术对中国的态度是：做跟班可以，想超过不行。华为被打压，主要原因是开始超越西方了。
而在这一领域，国内绝大部分芯片企业都选择基于X86和ARM的兼容指令系统，少数如龙芯中科，坚持自主指令系统。究竟是走自主还是走兼容道路，国内也争论了15年。
两者都有优劣。但胡伟武认为中国企业在做指令系统时，要摒弃丫鬟思维，要克服奴才心态。
但龙芯做自主指令系统也面临一个最大的问题，就是和X86、ARM设备的兼容问题。因为毕竟在市场上，基于X86和ARM的设备占主流，如果基于龙芯的设备要进入市场，必须和基于X86和ARM的设备兼容，这就要求芯片底层的指令系统要兼容。胡伟武率领团队探索了许久，终于理出一个思路：只要具备2+3+3+2十大能力，就能做一个既自主又兼容的指令系统。
2021年龙芯中科正式发布了自主指令系统架构LoongArch，这一系统已经通过权威机构系统的知识产权分析，做到了既自主又兼容，并充分融合主流指令系统X86、ARM等的主要特点。
胡伟武介绍说，为了降低产业链难度，做好芯片与操作系统之间的软硬结合，龙芯同时具备了“2+3+3+2”的十大技术能力，第一个“2”即BIOS、操作系统内核能力；第二个“3”指的是三大编译器社区GCC、LLVM、GOLANG；第三个“3”指的是虚拟机Java、javaScript、.NET；最后一个“2”则是两大二进制翻译系统LATX、LATA。
在掌握上述关键技术的基础上，龙芯中科与国际开源软件界开展了紧密合作。目前LoongArch架构得到了国际开源软件社区的广泛认可与支持，LoongArch正在成为与X86/ARM并列的顶层开源生态系统。胡伟武表示，希望到2022年底，开源社区对LoongArch的支持基本完善。
对于LoongArch的生态建设，胡伟武是这样设计的：
首先，龙芯中科会提供基础版开源操作系统。胡伟武表示，龙芯除了要提供像BIOS、内核、编译器、虚拟机、浏览器、图形库这些核心模块技术赋能下游产业链外，还要规范硬件的兼容性，通过统一系统架构，实现操作系统硬件的兼容。实现硬件对一个操作系统，不管谁的主板，装上就能跑起来，像windows那样，无需不断适配。
其次，龙芯通过高效二进制翻译系统消除指令系统壁垒，实现广泛兼容。与苹果的Rosetta以及Intel的Houdini翻译器一样，龙芯中科基于自主研发的LoongArch指令集，开发了二进制翻译系统LAT，支持X86和ARM平台的软件在龙芯平台上运行。另外，通过软硬件结合大幅提高二进制翻译效率。
龙芯通过二进制翻译、浏览器插件兼容等关键技术，解决了IE时代应用在国产操作系统上无法兼容的普遍问题，实现基于IE ActiveX插件技术的网银、媒体等IE的网页应用能够直接在龙芯平台运行。
同样是通过打印系统模拟支持、二进制翻译、异构驱动统一管理技术这套系统，解决了大量打印机只有Windows驱动，没有Linux驱动的问题，为国产操作系统环境下的打印机利旧使用提供了切实好用的解决方案。
最后，龙芯形成充分考虑兼容需求的自主编程框架。胡伟武表示，Linux的开放特性同时会引起应用的兼容性问题，而龙芯打造了一套兼容框架，通过打包格式兼容、API环境兼容、内核升级兼容等技术，实现跨Linux版本的应用兼容。让开发者在Linux平台上只需一次开发，就可以各处使用。比如支持源码、现有二进制程序，以及对音频、视频、外设、打印机、输入法等完全支持。
胡伟武说，龙芯中科愿以LoongArch为契机，坚持建设国家自主信息体系，做国家信创事业的坚强底座，创自主体系安全发展“芯”篇章，深度布局产业链配套和应用生态，在自主创新的奋斗征程中一往无前。
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