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）

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。