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编者按：申威作为特种领域的引领者，其发展历程和最新进展均体现了其在国产CPU领域的重要地位。国内第一套自主的芯片指令集其实是申威的SW64，第一款采用自主指令集的国产芯片其实是申威SW26010。让我们一起揭开中国第一套自主指令集申威SW64的神秘面纱，了解一下申威产业联盟相关情况以及近期发布的多项新计划。
申威处理器是由中国电子科技集团有限公司（简称“中国电科”）旗下的子公司无锡先进技术研究院研发的。无锡先进技术研究院是申威处理器的研发单位，而对外代理则由中电科申泰信息科技有限公司负责。
申威处理器采用自主指令集，具有完全自主知识产权，设计生产全流程均在国内完成，具有天然的基因安全、信息安全和自主可控等特点，不受国外技术授权限制和在生产上无国外制裁风险。
往期回顾：
01
申威处理器自2003年启动研制项目以来，经过多年的发展，已经成为国内自主程度最高的CPU之一。以下是其发展历程的详细介绍：
萌芽期：2002年，党和国家领导人决策研制国产处理器，2003年第一代申威处理器完全兼容Alpha指令，实现了自主设计的突破。
核高基是“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”的简称，是国务院在2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中设立的16个重大专项之一。申威处理器作为核高基专项的一部分，依托国家信息安全发展战略，主要从事全国产自主可控高性能申威处理器的产业化推广和小型超级计算机的研发生产。
基于Alpha指令集进行拓展，申威处理器形成了高度自主可控的技术路线。自2006年首颗申威处理器“SW-1”研制成功以来，申威科技不断推动产品的迭代与升级，目前已经形成了包括服务器、桌面、嵌入式等多个应用场景的产品线。
起步期：2010年开始，针对信息系统自主可控需求，申威团队研发了以服务器处理器为核心的申威通用处理器，推出了世界上首款实用的16核处理器。申威处理器在核心电子器件、高端通用芯片等领域突破关键技术，特别是在高性能计算领域，申威处理器的应用使得中国在该领域达到国际先进水平。
发展期：经过20多年的发展，申威形成了成熟的指令集研发设计体系，其通用处理器产品已发展到第四代，可量产服务器处理器、桌面处理器、嵌入式处理器、处理器套片等全系列产品。目前，申威处理器不仅在高性能计算领域有所应用，还逐步向商用市场拓展，推动了产业化进程，提升了我国电子信息产业的核心竞争力。
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众所周知，目前龙芯推出了100%自研的指令集LoongArch，并基于LoongArch推出了龙芯3A5000系列，彻底与MIPS说拜拜了。为此，芯联芯非常不爽，将龙芯起诉至法庭，称龙芯侵犯了MIPS的知识产权，不过龙芯已经获得了胜利，正式证明自己的LoongArch，是自研的，为发展扫清了一切障碍。
很多人表示，龙芯的LoongArch或许是国内第一套自主指令集，而龙芯3A5000，或许是首款采用自主指令集设计出来的国产芯片。但其实还真不是的，龙芯3A5000只能算第二款，而LoongArch也只能算是国内第二套自主指令集。
第一款采用自主指令集的国产芯片是申威SW26010，而国内第一套自主的芯片指令集是申威的SW64。首款申威处理器的代号是"SW-1"，于2006年研制成功。但在当时，申威的处理器采用的是DEC公司的Alpha架构，而SW-1采用130nm制程，主频仅为900MHz。而在研制了这一款芯片之后，申威觉得使用别人的指令集，会存在安全问题，于是开始研究自己的指令集，设计了申威指令系统SW64。
后来申威CPU持续升级，推出了SW1600、SW1610，但这两款CPU中，使用了SW64指令集，但也兼容了Alpha指令集，不能算是全自主指令集的国产芯片。
转折点是2015年，当年4月份美国看到中国超算太厉害了，于是制裁中国四家超算中心以及国防科技大学，禁止Intel等美国公司向中国出口高性能计算芯片。
意味着中国的超级计算机不能使用intel的芯片了，怎么办呢？这时候大家想到用申威芯片顶上去。
但如果采用Alpha指令集后，估计会有安全隐患，于是决定不再使用Alpha指令集，全部切换成自研的SW64，于是就推出了SW26010芯片，这就是国内真正第一颗采用自主芯片指令集的芯片。
而采用40960颗申威26010芯片的超级计算机“神威·太湖之光”，在2016年取代“天河二号”登上全球超算榜首，算力排名全球第一，让申威处理器，全球瞩目。我国科研人员，也依托“神威·太湖之光”超级计算机的应用成果首次荣获“戈登·贝尔”奖，荣获全球超级计算机第一名，实现零的突破，并连续4年保持这一成就。作为中国首个采用国产自研架构的计算机芯片，这一成就也标志着申威在超算领域的领先地位。
这是实打实的真功夫，似乎比到处广而告之自己是唯一自主的中国路线更有说服力。
03
申威自主指令集SW64是中国自主研发的处理器指令集，具有完全自主知识产权，设计生产全流程均在国内完成，确保了技术上的自主可控。申威自主指令集SW64的推出时间可以追溯到2010年，当时申威团队在研制第二代申威处理器时，已经不再参考、兼容Alpha相关指令系统，而是根据应用需要，自主设计实现指令系统，同时基于此构建了申威自主基础软件生态。
申威自主指令集SW64的技术优势表现在几下几个方面：
完全自主知识产权：SW64是国内首个完全自主设计的芯片指令集，相较于之前的Alpha架构，更能保障国家信息安全。
支持多种运算：支持8位、16位、32位、64位和部分256位整数运算，以及IEEE 754单精度和双精度浮点运算，包括浮点除法和浮点平方根运算。此外，它还支持256位的整数短向量、浮点短向量运算和AES、SHA、SM3、SM4等密码运算。
安全性：SW64指令集架构的知识产权完全可控、自主性更高、安全性更强，核心技术可自主迭代发展。
申威自主指令集SW64的应用场景主要是在高性能计算领域取得了显著成就，另外就是大数据和云计算领域。申威威鑫H8000处理器基于SW64指令集架构，面向大数据、云计算领域，适用于高性能计算服务器、存储服务器和AI服务器等整机产品。
目前，申威处理器广泛应用于政府、金融、能源、电信、医疗等关键领域，推动了国产化产品在这些领域的应用。申威自主指令集SW64的推出，不仅展示了中国在芯片设计领域的自主创新能力，也为国家的信息安全提供了有力支撑。随着技术不断进步和应用场景的拓展，有望在未来进一步提升其在全球市场的影响力。
04
申威SW26010 处理器完成研发是在 2016 年，而 SW26010-Pro 处理器则是在 2020-2021年之间完成研发。
在 2023 年 11 月 26 日举行的 SC23 高性能计算会议上，我国展示了全新的申威 SW26010-Pro 处理器。这款处理器性能比上一代提高了四倍，是我国采用自主指令集（基于 Alpha 进行扩展），具有完全自主知识产权的处理器系列产品。SW26010-Pro 由 6 个核心组和 1 个协议处理单元（PPU）构成，每个核心组包含 64 个计算处理元素，总计 384 个内核。它支持的内存控制器也已经从 DDR3 升级到 DDR4-3200，并且每个核心组都有自己的内存控制器，配备 16 GB 内存，理论带宽达 307.2 GB/s。一个芯片能访问 96 GB 主内存，相比 SW26010 的 32 GB 实现了显著提升。每颗 SW26010 Pro 的最大 FP64 吞吐量为 13.8 TFLOPS，性能十分强悍。
申威SW26010-Pro处理器是中国自主研发的高性能处理器，广泛应用于超级计算机、服务器等领域。在 2024 年 10 月 24 日的报道中，申威 SW26010-Pro 处理器被提及为全球超算排名第 2 的处理器。这款处理器是神威太湖之光超算所搭载 SW26010 的升级版本，性能比上一代提高了四倍。使用 SW26010-Pro 处理器的超级计算机在全球超算榜单中排名第二，仅次于美国橡树岭国家实验室的 Frontier。SW26010-Pro 的向量执行宽度提升至 512 位，时钟频率从 1.45 GHz 增加到了 2.25 GHz，理论带宽达到了 307.2 GB/s，最大 FP64 吞吐量达到了 13.8 TFLOPS 。以下是关于申威SW26010-Pro处理器的详细参数：
核心组数量：6个核心组。
计算处理元素（CPE）：每个核心组包含64个CPE，总计384个内核。
内存控制器：每个核心组都有自己的内存控制器，支持DDR4-3200内存，理论带宽达到307.2GB/s。
缓存容量：相比前代产品，SW26010-Pro的缓存容量从64KB增加到256KB，以解决内存带宽问题。
主频：CPE频率2.25 GHz。MPE频率2.10 GHz。
内存支持：内存类型支持DDR4内存。每个核心组配备16GB DDR4内存，总共可访问96GB的主存储器。
FP64峰值性能：13.8 TFLOPS，是上一代SW26010的476%，相当于提升了375%。
内存带宽：尽管内存带宽有所提升，但仍未与计算吞吐量相匹配，成为性能瓶颈。
应用场景主要包括：
新一代超级计算机：用于构建新一代的超级计算机，提高中国在国际超级计算机排名中的竞争力。
大数据处理：加速大数据分析和人工智能训练等领域的复杂算法运行。
云计算：适用于云服务提供商，为用户提供更高性能的计算资源。
申威SW26010-Pro处理器通过内存与架构的革新，提供了更高的内存带宽和计算吞吐量，尽管内存带宽成为性能瓶颈，但整体性能显著提升，适用于新一代超级计算机、大数据处理和云计算等领域。
05
2024年9月20日，在申威产品发布暨申威产业发展联盟大会上，申威新一代服务器处理器威鑫H8000及配套芯片、基础软件等新品集中首发。威鑫H8000采用自主指令集架构SW64，是一款高性能通用处理器，内部集成64个第四代申威通用高性能核心，，性能相比前代有大幅提升（具体性能数据暂未完全公开对比），配备国内最高 128MB 三级缓存，最高主频可达 2.5GHz，支持多种内存类型和扩展槽位，实现了高算力卡点突破，综合性能国内领先，在大数据和云计算相关应用场景表现出色。
申威威鑫H8000处理器集适用于高性能计算服务器、存储服务器以及AI服务器等整机产品。以下是关于威鑫H8000处理器的详细参数：
核心与线程：威鑫H8000处理器拥有64个Core4核心，支持128线程，提供强大的并行计算能力。
缓存：配备国内最高128MB三级缓存，大大提高了数据处理速度和效率。
主频：最高主频可达2.5GHz，确保处理器在处理复杂任务时保持高效。
内存支持：支持多达32个DDR4内存槽位，速率最高支持3200MT/s，提供充足的内存资源以满足高性能计算需求。
内存类型：支持ECC UDIMM、RDIMM、LRDIMM内存，满足不同应用场景的需求。
存储支持：支持多种硬盘配置，包括SAS、SATA、NVMe等，提供热插拔功能，方便用户进行存储扩展和维护。
扩展性：提供最多10个PCIe扩展槽位，支持2个OCP3.0标准槽位，可扩展多种PCIe接口卡，包括GPU加速卡等。
功耗与散热：支持N+1冗余风扇和热插拔电源，确保处理器在高负载运行时的稳定性和可靠性。
安全性：支持国密算法SM2/3/4，提升了处理器的安全性和易用性。
威鑫H8000处理器相比上一代处理器，性能有所提升，单芯片集成核心数翻番，性能提高4倍，实现了高算力卡点突破，综合性能国内领先。威鑫H8000处理器的应用场景主要器主要面向大数据和云计算领域，能够满足党政办公、国防装备、金融业务、运营商云网等行业应用需求。
目前，统信UOS服务器版已适配申威威鑫H8000处理器，提供了安全高效、稳定可靠的操作系统支持，共建安全可靠创新生态。
06
申威新一代服务器处理器威鑫H8000与申威SW26010-Pro处理器在性能、架构、应用场景等方面存在显著差异。以下是两款处理器的详细比较和区别：
性能对比
申威SW26010-Pro：相比前代产品，SW26010-Pro在浮点运算和整数运算方面都有显著提升，FP64峰值性能达到了13.8 TFLOPS，是上一代的476%，相当于提升了375%。
申威威鑫H8000：威鑫H8000的性能相比SW26010-Pro有显著提升，综合性能国内领先，但具体的性能数据暂未查询到。
架构差异
申威SW26010-Pro：由6个核心组和1个协议处理单元（PPU）构成，每个核心组包含64个计算处理元素，总计384个内核。支持的内存控制器从DDR3升级到了DDR4-3200，每个核心组都有自己的内存控制器，配备16GB内存，理论带宽达到307.2GB/s。
申威威鑫H8000：基于申威自主指令集架构(SW64)的高性能通用处理器，适用于高性能计算服务器、存储服务器以及AI服务器等整机产品。
应用场景
申威SW26010-Pro：适用于新一代超级计算机、大数据处理、云计算等领域，能够服务于党政、能源、交通、电信和金融等多个关键行业。
申威威鑫H8000：主要面向大数据和云计算领域，能够满足党政办公、国防装备、金融业务、运营商云网等行业应用需求。
其他特点
申威SW26010-Pro：通过内存与架构的革新，提供了更高的内存带宽和计算吞吐量，但内存带宽未能与计算吞吐量相匹配，成为性能瓶颈。
申威威鑫H8000：配备了国内最高128MB三级缓存，面向云数应用扩展虚拟化指令集，全面支持双线程，最高提供128核、2.0GHz主频的澎湃计算能力。
申威威鑫H8000与申威SW26010-Pro处理器在性能、架构、应用场景等方面各有优势，用户可以根据具体需求选择合适的处理器。
07
申威产业发展联盟早在2012年就已经成立，申威产业发展联盟是一个致力于推动申威国产处理器平台产业化发展的组织。它的快速发展阶段和显著活动是在2020年以后，尤其是最近两年。2024年9月20日，申威产品发布暨申威产业发展联盟大会在无锡成功召开。本次大会以“携手奋进 共创未来”为主题，围绕前沿新产品、实践新方案、联盟新成果、产业新趋势等方向，举办了一系列活动，包括1场主论坛、1场展览展示、3场闭门会。会设立申威成果展示区，通过产品互动、案例应用、实物陈列等多元化展示手段，系统展示申威发展历程、生态建设成果、最新研发产品及标杆示范应用。电科云、统信软件、电科金仓等20家联盟成员单位携前沿产品、先进解决方案精彩亮相展区。
申威产业发展联盟是一个由多家企业组成的产业联盟，旨在推动基于申威处理器及相关技术的产业化进程，加强自主创新和生态建设。联盟的主要成员包括多家在信息技术领域具有影响力的企业、科研机构和高校。这些成员覆盖了芯片、硬件、软件、整机系统的各个环节，共同推动申威国产处理器平台产业化发展。以下是部分主要成员的介绍：
安信达：专注于嵌入式固态存储器解决方案与芯片制造商，成为申威产业发展联盟的成员单位，深度融入信创国产化生态圈。
中电科申泰信息科技有限公司：作为申威处理器和相关技术的核心研发单位，中电科申泰信息科技有限公司在联盟中发挥着关键作用。
统信软件：在基础软件领域具有重要地位，与申威处理器平台紧密合作。
电科金仓：专注于数据库和存储技术，是申威产业发展联盟的重要成员之一。
海泰方圆：在信息安全领域具有显著贡献，其红莲花国密浏览器实现了与申威处理器的兼容适配。
从云科技：专注于零信任数据安全解决方案，与申威处理器完成了多个产品的兼容性适配工作。
秒云：在容器云解决方案领域具有领先地位，其容器云平台支持申威处理器。
电科云：在申威产品发布暨申威产业发展联盟大会上展示了他们的前沿产品和先进解决方案，是联盟的核心成员之一。
麒麟信安：作为申威产业发展联盟成员单位，与院士专家、政府领导、科研院校、联盟企业等嘉宾齐聚一堂，共享申威发展新成果。
神州网云信息技术（江苏）有限公司：已正式加入申威产业发展联盟，与联盟内相关企业紧密合作，共建自主创新生态之路。
另外，早在2019年就有一批公司申请成为联盟成员单位：
武汉深之度科技有限公司：专注于操作系统的开发与服务。
无锡宏创盛安科技有限公司：提供信息安全产品和服务。
北京正阳天成科技发展有限公司：从事计算机软硬件开发和技术服务。
北京中科网威信息技术有限公司：专注于网络安全领域。
上海君众信息科技有限公司：提供信息技术服务。
无锡北方数据计算股份有限公司：从事数据处理和存储服务。
北京方正数码有限公司：提供数码产品和技术服务。
北京华胜天成信息技术发展有限公司：提供信息技术解决方案。
北京中宏立达科技发展有限公司：从事科技开发和服务。
成都申威科技有限责任公司：申威处理器的研发和推广。
北京捷世智通科技股份有限公司：提供计算机软硬件开发和技术服务。
江民科技：作为申威产业联盟成员单位，与联盟内相关企业紧密合作，在技术、产品、市场等多方面共同发力发声，围绕申威处理器产品产业化与生态建设携手共进。
从云科技：加入申威产业发展联盟，与联盟内相关企业紧密合作，在技术、产品、市场等多方面共同发力，围绕申威处理器产品，共建自主创新生态之路。
创新科：作为申威产业发展联盟成员，携最新产品及解决方案亮相展会，全面展示信创产业链生态。
目前，申威产业发展联盟的成员单位已突破380家，覆盖了从芯片、整机、基础软件到上层应用的全产业链环节。这些成员在各自的领域内都具有显著的技术和市场优势，他们的加入和贡献对于申威产业发展联盟的生态建设和技术创新起到了关键作用。申威产业发展联盟通过整合申威通用处理器、基础软件、整机产业技术力量，形成共同研发、共同推广的合作机制，推动了技术创新和产业升级。联盟的形成促进了资源共享、产业共建、价值共创，为申威通用处理器在国家重大信息化建设项目中的应用提供了支持。通过建立从芯片到应用、覆盖产业链的自主可控、开放兼容的良好生态系统，提升了申威品牌的市场认可度。联盟力争在五年内形成良性迭代发展势头，确立在国家自主可控及信息安全领域的重要地位。
另外，申威产业发展联盟近期发布了多项新计划，旨在进一步推动信创产业的发展，加强技术创新和生态建设。申威信创产业园一期将于2024年11月正式启用，旨在打造一个全链式产业园，集聚产业链重点企业，精准匹配不同阶段产业化的发展需求。虚谷伟业与申威合作，计划基于打造软硬一体的解决方案，面向市场，共同书写未来新篇章。统信UOS服务器版已适配申威威鑫H8000，携手共建安全可靠创新生态。
2024年9月24日，中国信通院“2024大模型数字生态发展大会”上，申威产业联盟的申威睿思成功入选「人工智能」、「AI大模型」以及「技术开发」三大核心板块，这显示了申威在DPU芯片、人工智能、垂直大模型等先进技术创新与产品研发方面的卓越表现与强劲实力。申威产业联盟的成都申威科技有限责任公司在 2024 年 8 月 29 日宣布，其产品 831 台式机中标“四川省 2024 年台式计算机框架协议采购”项目。这表明申威科技的产品在地方政府采购中取得了一定的市场份额，显示了其产品在本土市场的认可度和应用进展。
这些新计划和新进展将加强申威在信创领域的领先地位，促进产业链上下游企业的协同发展，加速自主可控技术的应用和推广，为信创产业的发展注入新的动力。
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