國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化技術(shù)探析

潘仲毅

摘 ?要：國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件建設(shè)中，人員積極研究國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配及優(yōu)化技術(shù)，提高個(gè)人的專業(yè)水平。鑒于當(dāng)前國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件存在的技術(shù)方向碎片化、生態(tài)體系不完備、集成適配優(yōu)化缺乏機(jī)制等問(wèn)題，提出解決國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件主要問(wèn)題的有效對(duì)策。統(tǒng)一技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，培育國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件應(yīng)用意識(shí)，注重國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化，全面掌握國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件;發(fā)展現(xiàn)狀;存在問(wèn)題;解決策略

中圖分類號(hào)：TP368.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）18-0145-03

Abstract： In the construction of domestic basic software and hardware， personnel actively study the integrated adaptation and optimization technology of domestic basic software and hardware， so as to improve the professional level of individuals. In view of the problems existing in the domestic basic software and hardware， such as fragmentation of technical direction， incomplete ecosystem， lack of mechanism of integrated adaptation optimization and so on， this paper puts forward some effective countermeasures to solve the main problems of domestic basic software and hardware. We should unify the development direction of the technology industry， cultivate the application consciousness of domestic basic software and hardware， pay attention to the optimization of domestic basic software and hardware integrated adaptation， and master the domestic basic software and hardware integrated adaptation optimization technology in an all-round way.

Keywords： domestic basic software and hardware; development status; existing problems; solution strategy

前言

當(dāng)前，以美國(guó)為首的西方國(guó)家興起了一股全球化逆潮，尤其是針對(duì)中國(guó)的高科技禁運(yùn)和貿(mào)易保護(hù)主義，惡化了中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)。一是利用網(wǎng)絡(luò)安全審查、高科技禁運(yùn)等手段遏制中國(guó)企業(yè)掌握核心技術(shù)。二是利用貿(mào)易保護(hù)主義打壓中國(guó)高科技企業(yè)發(fā)展。隨著中興事件的爆發(fā)，中國(guó)自上而下深刻認(rèn)識(shí)到了形勢(shì)的嚴(yán)峻[1]。大力發(fā)展我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)，掌握核心技術(shù)迫在眉睫。在基礎(chǔ)軟硬件方面，我國(guó)嚴(yán)重缺乏技術(shù)積累，如何促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化核心技術(shù)迭代;如何通過(guò)開(kāi)展集成適配技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)軟硬件的集成適配和協(xié)同發(fā)展，用集成優(yōu)化的手段來(lái)補(bǔ)齊單點(diǎn)的短板，是需要國(guó)產(chǎn)化相關(guān)產(chǎn)業(yè)深入探析的。

1 國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件發(fā)展現(xiàn)狀

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件就是從基礎(chǔ)軟件和基礎(chǔ)硬件方面實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化。中國(guó)從“十五”期間開(kāi)始逐步對(duì)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件進(jìn)行資金和政策投入，在過(guò)去的十多年的時(shí)間里國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的發(fā)展飽受質(zhì)疑。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，以國(guó)產(chǎn)龍芯CPU為代表的國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件企業(yè)已經(jīng)用實(shí)踐回答了“國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件該不該做、能不能做、能不能用等問(wèn)題”，已經(jīng)積攢了一定力量，形成了一定勢(shì)力，建立了一些根據(jù)地。總的來(lái)說(shuō)是處于一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，是能看到希望的。

但是國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件發(fā)展情況與應(yīng)用方需求仍存在一定差距;與開(kāi)放市場(chǎng)環(huán)境下應(yīng)用方需求存在較大差距，仍然有漫長(zhǎng)的路要走。在這個(gè)過(guò)程中我們意識(shí)到了很多的困難險(xiǎn)阻，比如我國(guó)基礎(chǔ)軟硬件研發(fā)中存在集成適配性差的問(wèn)題，系統(tǒng)性能得不到保障，桌面終端與服務(wù)器的安全性沒(méi)有達(dá)到實(shí)用性的基本要求[2]。對(duì)于我國(guó)自主發(fā)展信息化產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，我們需要的不單單是做一款產(chǎn)品，而是國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件怎么去搭配？這些產(chǎn)品組合如何去優(yōu)化，以掩蓋單一產(chǎn)品中存在的短板？怎么能讓用戶用起來(lái)不去抵觸？

2 國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件存在的主要問(wèn)題

2.1 技術(shù)方向碎片化

我國(guó)基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)業(yè)生態(tài)呈現(xiàn)碎片化，研發(fā)方向太過(guò)分散。國(guó)產(chǎn)CPU為例，我國(guó)呈現(xiàn)出了“八仙過(guò)海各顯神通”的局面，各類技術(shù)路線并存。有以龍芯和申威為主的純自主研發(fā)路線，以華為海思、飛騰為主的引進(jìn)微架構(gòu)的半自主路線，以兆芯、中科海光、貴州華芯通的合資純引進(jìn)技術(shù)路線，技術(shù)路線過(guò)多，研發(fā)資源較為分散。同為信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)也面臨著這樣的局面，涌現(xiàn)出了很多在Linux基礎(chǔ)上做定制的企業(yè)和產(chǎn)品，企業(yè)力量分散，各自為戰(zhàn)，在應(yīng)用開(kāi)發(fā)和測(cè)試認(rèn)證方面沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。給基于國(guó)產(chǎn)軟硬件的信息系統(tǒng)集成適配帶來(lái)了非常大的工作量和困難。

2.2 生態(tài)體系不完備

當(dāng)前國(guó)內(nèi)形成了“CPU+操作系統(tǒng)”的國(guó)產(chǎn)軟硬件基礎(chǔ)體系，基于國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的PC和服務(wù)器的配套外設(shè)和上層應(yīng)用軟件不完備，缺乏如打印機(jī)、掃描儀、身份證識(shí)別等外圍設(shè)備的支持，大量的上層應(yīng)用軟件，如設(shè)計(jì)畫(huà)圖類軟件、娛樂(lè)類軟件等通用軟件沒(méi)有針對(duì)國(guó)產(chǎn)化PC和服務(wù)器進(jìn)行過(guò)適配，缺乏通用型軟件的支持，國(guó)產(chǎn)化PC和服務(wù)器難以真正應(yīng)用開(kāi)來(lái)，難以形成規(guī)?；?yīng)[3]。同時(shí)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟件多是基于開(kāi)源社區(qū)代碼，對(duì)于核心技術(shù)消化能力不足，在開(kāi)源社區(qū)貢獻(xiàn)有限，單品的性能、用戶體驗(yàn)和穩(wěn)定性都有所欠缺，只能基于開(kāi)源生態(tài)發(fā)展，無(wú)法良好的構(gòu)建自身的生態(tài)系統(tǒng)。

2.3 集成適配優(yōu)化缺乏機(jī)制

當(dāng)前國(guó)內(nèi)CPU、基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件和外圍設(shè)備廠商之間缺乏制度性的合作，組織協(xié)調(diào)和利益分配的機(jī)制尚未成立，關(guān)鍵軟硬件兼容性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口尚未規(guī)范。我們知道，蘋果筆記本的工作主頻很多時(shí)候用的都不高，但是蘋果筆記本的使用流暢度要比很多CPU主頻比它高兩倍的電腦還要流暢，這歸功于蘋果公司強(qiáng)大的集成適配優(yōu)化能力。針對(duì)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配的優(yōu)化目前是非常欠缺的，為用戶服務(wù)的企業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件不熟悉，沒(méi)用過(guò)，沒(méi)有針對(duì)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件進(jìn)行過(guò)適配優(yōu)化方案的探索，導(dǎo)致了搭建基于國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的信息系統(tǒng)的時(shí)候，無(wú)法針對(duì)爆發(fā)的問(wèn)題進(jìn)行解決，用戶體驗(yàn)無(wú)法提升。經(jīng)常性無(wú)法解決問(wèn)題導(dǎo)致用戶口碑較差，長(zhǎng)久來(lái)說(shuō)用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件會(huì)存在一定程度的怨言，不利于國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的發(fā)展。

3 解決國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件主要問(wèn)題的思考

3.1 整合資源，統(tǒng)一技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

當(dāng)前自主信息化產(chǎn)業(yè)生態(tài)碎片化嚴(yán)重，國(guó)家應(yīng)因勢(shì)利導(dǎo)。著力扶持有巨大潛力的重點(diǎn)企業(yè)發(fā)展，形成核心技術(shù)發(fā)展合力。統(tǒng)一國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件各類產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，收縮操作系統(tǒng)和CPU的技術(shù)方向，統(tǒng)一接口、驅(qū)動(dòng)。充分發(fā)揮政府機(jī)構(gòu)、行業(yè)協(xié)會(huì)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的作用，匯集重點(diǎn)企業(yè)形成合力，加強(qiáng)企業(yè)之間的合作。

3.2 應(yīng)用牽引，培育核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)

依托政府和其他特殊領(lǐng)域的市場(chǎng)，打造國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的綜合實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，提升國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)品的功能、性能和用戶體驗(yàn)，構(gòu)建國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件生態(tài)體系[4]。同時(shí)建立國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)品培育機(jī)制，為廠商提供產(chǎn)品孵化市場(chǎng)，擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件上下游生態(tài)圈;積極培育國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件應(yīng)用意識(shí)，除了政府外，在科研機(jī)構(gòu)、高校大力推廣，教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境逐步用國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)代替Windows，改變廣大技術(shù)人員的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用習(xí)慣;依托國(guó)家投資、產(chǎn)業(yè)資金等手段，統(tǒng)籌布局國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

3.3 國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化

拋開(kāi)國(guó)家層面，和國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件相關(guān)企業(yè)最為密切相關(guān)的是系統(tǒng)優(yōu)化，把國(guó)產(chǎn)CPU、操作系統(tǒng)和應(yīng)用層、整機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，以應(yīng)用為牽引，軟硬件結(jié)合，對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。例如龍芯針對(duì)某系統(tǒng)的成果——某數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，HP的X86服務(wù)器需要50分鐘，龍芯服務(wù)器優(yōu)化前8小時(shí)，優(yōu)化后80秒;某圖形應(yīng)用，X86i7平臺(tái)每秒40幀，龍芯平臺(tái)優(yōu)化前每秒不到1幀，優(yōu)化后每秒80幀;某指揮系統(tǒng)（GIS）應(yīng)用，X86i7平臺(tái)每秒20幀，龍芯平臺(tái)優(yōu)化前每秒3幀，優(yōu)化后每秒30幀。這些成果都是通過(guò)優(yōu)化的手段來(lái)取得的，優(yōu)化技術(shù)短板，提高集成適配整體性能。

4 國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化的有效策略

國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化技術(shù)主要涉及到應(yīng)用系統(tǒng)遷移適配、應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化和終端平臺(tái)適配優(yōu)化等三個(gè)方面。

通過(guò)對(duì)前端（終端）和后端（服務(wù)端）軟件的優(yōu)化，使得基于國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)能夠滿足2、5、8秒響應(yīng)時(shí)間行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)由能用向好用的轉(zhuǎn)變，為后續(xù)大規(guī)模推廣奠定基礎(chǔ)。

4.1 應(yīng)用系統(tǒng)遷移適配

應(yīng)用系統(tǒng)遷移適配包括操作系統(tǒng)兼容適配、中間件兼容適配、數(shù)據(jù)庫(kù)兼容適配、Web前端兼容適配、辦公軟件兼容適配的工作。

在已有系統(tǒng)通過(guò)國(guó)產(chǎn)化平臺(tái)可遷移性評(píng)估后，從操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、Web前端、辦公軟件等幾方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行兼容適配，實(shí)現(xiàn)原有系統(tǒng)向國(guó)產(chǎn)平臺(tái)遷移，系統(tǒng)所有功能達(dá)到能用狀態(tài)。

4.2 應(yīng)用系統(tǒng)性能優(yōu)化

應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化包括Web前端優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化、中間件配置優(yōu)化、服務(wù)端代碼優(yōu)化幾個(gè)方面。

從操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、Web前端、服務(wù)端代碼等幾方面對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)提高操作系統(tǒng)I/O效率、提高數(shù)據(jù)庫(kù)緩存命中率，減少I/O訪問(wèn)，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、提升復(fù)雜頁(yè)面交互效率等方面，達(dá)到提升應(yīng)用系統(tǒng)的整體性能，降低系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的目標(biāo)，使遷移到國(guó)產(chǎn)化平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)性能得到較大幅度提升，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)從可用轉(zhuǎn)為好用，用戶使用體驗(yàn)得到明顯增強(qiáng)[5]。

對(duì)于能夠遷移到基于國(guó)產(chǎn)化環(huán)境下的系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)在遷移時(shí)對(duì)國(guó)產(chǎn)化環(huán)境做兼容性適配工作，并在系統(tǒng)遷移后對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化，且系統(tǒng)性能優(yōu)化工作應(yīng)與內(nèi)部測(cè)試工作迭代進(jìn)行。

4.3 終端平臺(tái)適配優(yōu)化

終端平臺(tái)適配優(yōu)化針對(duì)辦公應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)展桌面操作系統(tǒng)、流版簽、瀏覽器、底層基礎(chǔ)軟件及常用外設(shè)自主可控終端優(yōu)化適配，解決自主可控終端性能低，穩(wěn)定性差，難以滿足日常辦公應(yīng)用需求的問(wèn)題。從操作系統(tǒng)開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間、典型流板式文件打開(kāi)時(shí)間、典型網(wǎng)頁(yè)加載時(shí)間、混合文件拷貝時(shí)間等方面提升終端平臺(tái)的性能和易用性。

開(kāi)展桌面操作系統(tǒng)、流版簽、瀏覽器、底層基礎(chǔ)軟件等國(guó)產(chǎn)軟件及國(guó)產(chǎn)打印機(jī)、掃描儀等外設(shè)在國(guó)產(chǎn)化終端平臺(tái)上的適配優(yōu)化工作，突破基礎(chǔ)庫(kù)硬件加速、內(nèi)存駐留、軟件熱點(diǎn)分析、軟件架構(gòu)優(yōu)化、軟件性能瓶頸分析、內(nèi)核調(diào)優(yōu)等關(guān)鍵技術(shù)，提升操作系統(tǒng)及基礎(chǔ)辦公軟件運(yùn)行效率，通過(guò)迭代優(yōu)化實(shí)現(xiàn)終端平臺(tái)的整體性能逐步提升。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文研究國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化技術(shù)，首先介紹國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件發(fā)展現(xiàn)狀，了解中國(guó)對(duì)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件在資金和政策上的投入情況，然后介紹國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件存在的主要問(wèn)題，提出國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件問(wèn)題的解決對(duì)策。重點(diǎn)介紹國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化策略，全面掌握應(yīng)用系統(tǒng)遷移適配、應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化、終端平臺(tái)適配優(yōu)化等技術(shù)，提高操作系統(tǒng)的兼容性，加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)化終端平臺(tái)適配優(yōu)化，穩(wěn)步提升國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件及終端平臺(tái)的整體性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈浩.國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)可信計(jì)算系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)，2018，47（5）：25-27.

[2]閔曉霜.基于國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)的OPCUA服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全，2018，37（12）：75-78+90.

[3]劉軍霞，楊先文，劉俊霞，等.面向國(guó)產(chǎn)OS的PCI采集卡軟硬件設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J].微處理機(jī)，2017（2）：59-63.

[4]馬思源.基于國(guó)產(chǎn)軟硬件的基層政府綜合信息平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦與電信，2017（8）：51-54.

[5]謝淑蓮，李理，徐建春.基于國(guó)產(chǎn)CMC芯片的數(shù)控裝置軟硬件技術(shù)開(kāi)發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2017（1）：165-167.