昨天全球科技界突发一件极其重磅的新闻,世界三大芯片设计软件厂商新思科技、 楷登电子和西门子集体发声,称美国商务部正式通知他们白宫已解除对华芯片设计软件的禁令,可以继续恢复对华供货。西门子的反应速度最快,刚接到通知还不到两个小时,后台官网就全面恢复了中国客户对其软件和技术访问的权限。对于美国为何会突然解除禁令,目前主流论调有两种,要么是我们拿稀土交换的,要么就是说两国关系好转了,特朗普有意放东大一马。笑死,我们对稀土的管控越来越严,丝毫没有看到放宽的迹象,至于后者纯粹是把懂王太当一盘菜。事实上,美国政府之所以会解除EDA的禁令,除了落实谈判的成果之外,更大的因素跟上个月东大取得的一项重大突破有关。
据央视新闻的报道,6月26日, 我国自主研发的新一代国产通用处理器龙芯3C6000在北京发布。最新发布的龙芯3C6000采用我国自主设计的指令系统龙架构,无需依赖任何国外授权技术,是我国自主研发自主可控的新一代通用处理器。划重点:自主设计的指令系统龙架构!这里先简单科普下指令架构是什么,有什么用。简单来说,指令架构ISA相当于计算机世界的语言规则,它决定了处理器能听懂哪些基本命令。就像中国人用中文词汇交流、美国人用英语单词沟通,CPU芯片也有自己专属的词汇表ISA。程序员写的软件代码,必须翻译成CPU能理解的指令词,硬件才会执行操作。比如你要让CPU算两个数相加,得告诉它把这两个数从内存里搬过来,然后用加法器算,再把结果存回去,这些步骤的规范都已经在ISA里写好了。就像炒菜得规定先放油还是先放菜,ISA给CPU定了操作流程,软件 开发者只要按这个流程写代码,CPU就能正确执行。
如果没有ISA,软件和硬件就成了鸡同鸭讲。假设今天CPU用A规则,明天换B规则,那所有软件都得重写,根本没法用。有了统一的ISA,软件开发者不用管CPU内部怎么造,用了多少晶体管,电路是怎么连的,只需要按ISA写程序,就能在不同符合这个规则的CPU上跑。比如你用手机APP,不管它是高通芯片还是联发科芯片,只要都支持ARM的ISA,APP就能无缝切换。再说个最简单的,为什么我们现在换手机这么方便,不管你是从安卓换到苹果,还是从苹果换到安卓,手机里的数据都能转移过去,本质上就是指令架构的功劳。而对于芯片来说,不同的ISA决定了CPU能干多复杂的活,电脑一般常用x86 ISA,因为它的语言逻辑更充沛,支持各种复杂指令,能处理大型游戏和各种高性能办公软件。像手机、平板电脑这样的移动端设备,用的基本是Arm ISA,因为它能耗低,更省电。还有RISC-V这种开放式的ISA,允许大家自由修改,专门适配物联网、AI这些新场景。
看到这里是不是有朋友要吐槽了,你明明讲的是芯片设计软件,怎么扯到指令架构了?原因很简单:指令架构是研发芯片设计软件最最最重要的基础且没有之一的后缀,可以说你只要能把指令架构搞出来,研发出芯片EDA就很轻松了。 因为芯片设计软件的核心任务,就是让工程师能够按照芯片的指令架构来设计具体的电路实现。没有明确的指令架构,芯片设计软件就不知道该怎么生成电路,也不知道该优化哪些部分。指令架构还决定了芯片的基本功能,比如支持哪些指令、数据怎么存取、寄存器怎么管理等等。而芯片设计软件的工作,就是把这些抽象的功能描述转换成实际的电路结构。举个例子,如果指令架构规定芯片要支持浮点运算,设计软件就得在电路里加入浮点计算单元;如果指令架构要求多线程并行,设计软件就得设计对应的调度逻辑。没有指令架构,设计软件就无从下手,因为它根本不知道芯片该做什么 。
指令架构还直接影响到芯片设计软件的优化方向。不同的架构有不同的侧重点,像IQOO、红魔这些游戏手机的芯片追求高性能和高散热,而给我们父母用的智能机,它的芯片就要求省电。设计软件必须根据这些目标来调整电路设计策略,高性能架构可能需要更多的并行计算单元,低功耗架构则要尽量减少电路开关次数。如果连指令架构都没定下来,设计软件就不知道该往哪个方向优化,自然也就无法生成高效的芯片设计。至于芯片设计软件最核心的兼容性,也是由指令架构决定的,现代芯片往往不是从零开始设计,而是基于已有的架构进行改进或扩展。比如ARM的芯片设计软件必须支持ARM指令集,RISC-V的设计工具也得符合RISC-V的标准。要是指令架构变了,设计软件也得跟着调整,否则生成的芯片可能无法运行现有软件。所以,只有先搞定了指令架构,才能确保设计软件生成的芯片能和整个生态系统兼容。
历史上,每一次指令架构的重大升级,都能带动EDA的突破,2010年RISC-V开源指令集问世时,传统的EDA工具只能针对已知指令集做局部调优,无法触及底层架构逻辑。但由于RISC-V允许自定义扩展,未来肯定会非常流行,搞EDA的厂商不得不进行技术升级,Synopsys新增动态指令配置,Cadence开发可视化分析模块,西门子EDA改造测试算法应对可变寄存器。更明显的是向量指令支持,RVV 1.0发布后18个月内,新思VCS就实现精确仿真,Cadence Xcelium推出自动冲突检测,速度远超ARM NEON时代5年的适配周期。所以说,指令架构是芯片设计软件最重要最关键最核心的基础,只要能把指令架构搞出来,设计软件就有了明确的目标和方向,剩下的就只是如何利用技术手段去实现它。没有指令架构,设计软件就像没有地图的导航,根本不知道往哪走。
由于美国的封锁,东大这些年本就搞出了很多国产EDA软件,如今完全独立自主的龙架构又横空出世,标志着套在我们芯片EDA脖子上的最后一道枷锁已经被彻底砸碎了,至此之后,从指令架构到芯片EDA再到芯片设计和制造,我们可以说是真正的海阔凭鱼跃,天高任鸟飞。美国商务部为啥卡在这个时候给EDA解禁,不就是因为龙架构出来后,中国做出世界一流的芯片EDA没有任何牵绊了,封锁不但没了任何意义,还耽误自家的新思科技和楷登电子在中国赚钱。不然你还真以为是美国大发慈悲,高抬贵手放了我们一马?大错特错!是我们一次又一次的科技突围,一次又一次的置之死地后生,差点把美国那只手给打折,所以他们才不得不抽手跑路。请记住,大国竞争不讲仁慈,只认实力。
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