船海典型軟件在國產(chǎn)CPU上的適配及評估研究

摘" 要：針對船海行業(yè)應(yīng)用軟件技術(shù)自主可控與數(shù)據(jù)安全的需求，聚焦船海典型應(yīng)用軟件在國產(chǎn)CPU硬件上的適配、測試及評估研究，提出上層應(yīng)用軟件在底層國產(chǎn)CPU硬件上的適配、測試及評估方法，構(gòu)建搭載國產(chǎn)操作系統(tǒng)的鯤鵬、飛騰、海光、兆芯、申威及龍芯6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)。以船海典型自研應(yīng)用軟件為對象，在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上開展軟件的代碼改造、編譯及適配，確立典型應(yīng)用軟件的功能及性能評估指標(biāo)，開展相關(guān)指標(biāo)在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)及原有Intel X86 CPU硬件上的測試與評估。研究結(jié)果表明，適配版應(yīng)用軟件在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上的技術(shù)性能存在差異，且與Intel X86 CPU硬件相比，現(xiàn)行國產(chǎn)CPU硬件的技術(shù)性能相對較低，在一定程度上制約軟件的運(yùn)行效能；上層應(yīng)用軟件在底層國產(chǎn)CPU硬件上的適配存在源代碼改造、第三方函數(shù)庫的自研替代及非跨平臺語言的重寫等技術(shù)難點(diǎn)。研究成果能夠?yàn)榇＜捌渌袠I(yè)的應(yīng)用軟件在國產(chǎn)CPU硬件上的適配提供理論方法與技術(shù)實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：船海；應(yīng)用軟件；國產(chǎn)化；適配；評估

中圖分類號：TP312" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）04-0001-09

Abstract： Aiming at the demand for self-controlled technology and data security in terms of marine industry-related application software， the research on the adaptation， test， and evaluation of typical marine application software on domestic CPU has been carried out. The method of adapting， testing and evaluating upper-layer application software on the underlying domestic CPU has been proposed. Six categories of domestic CPU prototypes， including Kunpeng， Phytium， Hygon， Zhaoxin， Shenwei， and Loongson， which are equipped with domestic operating systems， have been constructed. With typical self-developed marine application software as the objects， the code modification， compilation， and adaptation of software were performed on the six types of domestic CPU prototypes. Functional and performance evaluation indexes of typical application software have been defined， and tests of relevant indexes have been carried out on six types of domestic CPU prototypes and the original Intel X86 CPU. The results indicate that there are differences in the technical performance of the adapted version of the application software on six types of domestic CPU prototypes， and the technical performance of the current domestic CPU is relatively inferior compared with that of Intel X86 CPU， which restricts the operation performance of the application software within a certain range; the adaptation of upper-layer application software on the underlying domestic CPU suffers from technical challenges such as code modification， self-research substitution of third-party function libraries， and rewriting of non-cross-platform languages. This paper can provide theoretical methods and technical practice for the adaptation of application software on the domestic CPU in marine and other industries.

Keywords： marine; application software; domestic; adaptation; evaluation

當(dāng)今國際局勢復(fù)雜動蕩，“棱鏡計劃”、俄烏沖突、巴以沖突等重大事件的爆發(fā)，為我國信息安全與核心技術(shù)自主可控敲響了戰(zhàn)略警鐘。實(shí)現(xiàn)行業(yè)上層應(yīng)用軟件在國產(chǎn)底層“CPU+操作系統(tǒng)”基礎(chǔ)軟硬件體系中的適配，是保障我國信息安全與技術(shù)自主可控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1-2]。我國對CPU的設(shè)計研發(fā)已有二十余年，產(chǎn)生了鯤鵬、飛騰、海光、兆芯、龍芯及申威為代表的6類國產(chǎn)CPU[3-4]。在操作系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)方面，從“七五”計劃開始，經(jīng)歷了啟蒙、發(fā)展、壯大和攻堅4個階段，產(chǎn)生了銀河麒麟、統(tǒng)信UOS及中科方德等為代表的國產(chǎn)操作系統(tǒng)[5-6]。目前，國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的性能逐年提高，正在由“可用”向“好用”的階段發(fā)展。但各行業(yè)的上層應(yīng)用軟件高度依賴微軟Windows操作系統(tǒng)和Intel X86 CPU硬件體系（簡稱“Wintel”體系）的固有狀態(tài)幾乎未發(fā)生改變。上層應(yīng)用軟件與國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件尚未形成深度適配及融合滾動發(fā)展之勢，嚴(yán)重制約了國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的生態(tài)建設(shè)及我國信息安全戰(zhàn)略發(fā)展[7]。

目前，已有學(xué)者開展了相關(guān)行業(yè)上層應(yīng)用軟件在國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件上的適配研究。胡志強(qiáng)[7]從網(wǎng)絡(luò)設(shè)施層、基礎(chǔ)軟硬件支撐層、應(yīng)用系統(tǒng)層提出了基于自主可控技術(shù)的國產(chǎn)化替代總體技術(shù)方案，能夠?yàn)閲a(chǎn)化替代工程實(shí)踐提供理論方法。錢褚佳[8]針對廣電行業(yè)的日常辦公軟件、業(yè)務(wù)生產(chǎn)軟件及自主研發(fā)軟件，在龍芯、兆芯及海光3種國產(chǎn)CPU上開展了適配及測試研究，獲得了相關(guān)軟件在不同類型國產(chǎn)CPU上的適配和測試結(jié)果，為廣電行業(yè)的應(yīng)用軟件國產(chǎn)化適配提供了解決方案。但該研究中，僅對原有軟件在國產(chǎn)CPU上直接進(jìn)行了常規(guī)的安裝、啟動、使用及卸載，對無法直接安裝成功的軟件，未開展源代碼的國產(chǎn)化改造。周雄偉等[9]針對4種工業(yè)軟件類型，包含研發(fā)設(shè)計軟件、生產(chǎn)控制軟件、經(jīng)營管理軟件及嵌入式軟件，梳理了國產(chǎn)化替代發(fā)展現(xiàn)狀，提出了工業(yè)軟件的國產(chǎn)化替代措施與相關(guān)建議。該研究僅聚焦于理論分析層面，并未開展軟件國產(chǎn)化適配實(shí)踐應(yīng)用。姚志強(qiáng)[10]針對檔案管理系統(tǒng)，在飛騰、龍芯和海光3種國產(chǎn)CPU上開展了檔案管理系統(tǒng)的安裝測試、功能測試、性能測試及安全性測試，測試結(jié)果均通過。王玉中[11]針對中國鐵建房地產(chǎn)集團(tuán)的2個試點(diǎn)信息系統(tǒng)，構(gòu)建了由國產(chǎn)鯤鵬CPU、麒麟操作系統(tǒng)、東方通中間件和達(dá)夢數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成的國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件適配環(huán)境，開展了2個系統(tǒng)的國產(chǎn)化適配和測試。結(jié)果表明，經(jīng)過適配調(diào)試，構(gòu)建的國產(chǎn)化基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境在功能和性能上具備替代原有X86環(huán)境的可行性。付曉丹等[12]、李越[13]及馮凱亮等[14]以中國鐵路辦公系統(tǒng)為國產(chǎn)化替代試點(diǎn)，開展了辦公軟件和數(shù)據(jù)庫的國產(chǎn)化替代技術(shù)路線與數(shù)據(jù)遷移方案研究，為鐵路信息系統(tǒng)國產(chǎn)化替代提供了技術(shù)支撐。李廷偉等[15]結(jié)合軟件系統(tǒng)的開發(fā)語言、系統(tǒng)架構(gòu)、廠商配合程度等因素，考慮適配難度、適配成本及適配周期的差異，提出了國產(chǎn)化適配策略，但缺少基于相關(guān)軟件的實(shí)踐改造應(yīng)用案例。

綜上，目前關(guān)于上層應(yīng)用軟件在底層國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件上的適配相關(guān)研究存在以下不足：一是諸多研究聚焦于理論分析與方法研究層面，缺少針對上層應(yīng)用軟件在不同類型國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件中的源代碼適應(yīng)性改造實(shí)踐；二是目前的研究均只針對單一或少數(shù)類型國產(chǎn)CPU硬件開展了相關(guān)軟件的適配探索，尚未全面覆蓋6類國產(chǎn)CPU硬件，無法明確行業(yè)軟件在不同國產(chǎn)CPU硬件上的技術(shù)性能差異；三是未形成上層應(yīng)用軟件在國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件上的適配、測試及評估的系統(tǒng)性方法，缺乏基于數(shù)據(jù)要素的評估分析支撐，相關(guān)研究方法和結(jié)論的指導(dǎo)性不足。鑒于此，本文針對船海行業(yè)應(yīng)用軟件技術(shù)自主可控與數(shù)據(jù)安全的國產(chǎn)化適配需求，開展了船海典型應(yīng)用軟件在國產(chǎn)CPU硬件上的適配及評估研究，提出了上層應(yīng)用軟件在底層國產(chǎn)CPU硬件上的適配、測試及評估方法，構(gòu)建了搭載國產(chǎn)操作系統(tǒng)的鯤鵬、飛騰、海光、兆芯、申威及龍芯6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)，以55個船海典型自研應(yīng)用軟件為對象，在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上開展了軟件的代碼改造、編譯及適配，確立了典型應(yīng)用軟件的功能及性能評估指標(biāo)，開展了相關(guān)指標(biāo)在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)及原有Intel X86 CPU硬件上的測試，基于大量的測試數(shù)據(jù)，完成了相關(guān)指標(biāo)在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上的橫向?qū)Ρ确治觯约?類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)與Intel X86 CPU硬件的縱向?qū)Ρ确治?。研究成果能夠?yàn)榇＜捌渌袠I(yè)的上層應(yīng)用軟件在底層國產(chǎn)CPU硬件上的適配提供理論方法與技術(shù)實(shí)踐參考。

1nbsp; 國產(chǎn)化適配及評估研究方法

本文針對55個船海典型自研應(yīng)用軟件在國產(chǎn)CPU硬件上開展適配、測試及評估研究。55個應(yīng)用軟件按學(xué)科方向分類，可分為3類，即水動力學(xué)、結(jié)構(gòu)安全及綜合隱身。按照軟件的功能分類，也可分為3類，即預(yù)報、評價及優(yōu)化。每個應(yīng)用軟件均由2部分構(gòu)成，即核心求解器與人機(jī)交互界面程序。其中，核心求解器是基于船海水動力學(xué)、結(jié)構(gòu)安全或綜合隱身學(xué)科相關(guān)的規(guī)范/經(jīng)驗(yàn)公式/專家知識等方法開發(fā)的程序，人機(jī)交互界面是為用戶提供界面化操作的程序，通過人機(jī)交互界面調(diào)用核心求解器，輸入相關(guān)計算參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的預(yù)報、評估或優(yōu)化等計算功能。從開發(fā)語言的角度分析，人機(jī)交互界面程序統(tǒng)一采用C++編程語言開發(fā)，核心求解器的開發(fā)語言分為5類，包含C++、Fortran、Python、VB及C#，具體信息見表1。

針對本文擬適配的船海典型應(yīng)用軟件，提出了其在國產(chǎn)CPU硬件上的適配及評估研究方法，如圖1所示，具體方法及流程如下。

首先，開展擬定適配的船海典型應(yīng)用軟件的現(xiàn)行“Wintel”底層軟硬件運(yùn)行環(huán)境技術(shù)解析，包括CPU參數(shù)、操作系統(tǒng)類型、第三方函數(shù)庫類型、開發(fā)語言及開發(fā)工具類型等。在明確現(xiàn)有底層軟硬件運(yùn)行環(huán)境后，結(jié)合國產(chǎn)CPU及國產(chǎn)操作系統(tǒng)等，開展國產(chǎn)化底層軟硬件的技術(shù)選型，構(gòu)建船海典型應(yīng)用軟件的國產(chǎn)化基礎(chǔ)軟硬件適配測試環(huán)境。

其次，針對本文擬定適配的船海典型應(yīng)用軟件，開展代碼改造、編譯、測試及評估。需要說明的是，在本文適配的應(yīng)用軟件中，由于軟件的核心求解器采用不同語言開發(fā)。其中，國產(chǎn)CPU能夠支持采用C++、Fortran、Python語言開發(fā)的核心求解器的源代碼編譯，但無法直接支持C#及VB兩類語言的編譯。因此，針對國產(chǎn)CPU能夠支持編譯的語言，先對核心求解器源代碼開發(fā)工具及相關(guān)依賴函數(shù)庫進(jìn)行安裝與適配，然后對源代碼進(jìn)行編譯，依據(jù)報錯信息開展相應(yīng)的代碼改造，對改造完成后的代碼重新編譯，循環(huán)上述步驟直至編譯和結(jié)果驗(yàn)證通過。針對國產(chǎn)CPU無法直接支持編譯的語言，需要分析源代碼特性并重寫為國產(chǎn)CPU能夠編譯的語言，然后依據(jù)上述步驟進(jìn)行適配。完成核心求解器的適配后，對人機(jī)交互界面源代碼進(jìn)行適配，方法與核心求解器適配相似，包含編譯、改造、重編譯及驗(yàn)證等步驟。完成核心求解器與人機(jī)交互界面的適配及驗(yàn)證，即代表應(yīng)用軟件在國產(chǎn)CPU上適配成功。

最后，開展適配成功的應(yīng)用軟件在不同類型國產(chǎn)CPU硬件上的評估分析，確立應(yīng)用軟件的功能和性能相關(guān)評估指標(biāo)，并開展指標(biāo)測試?；跍y試數(shù)據(jù)，對比分析指標(biāo)在不同類型國產(chǎn)CPU硬件上的功能及性能差異，形成評估結(jié)論，為船海領(lǐng)域應(yīng)用軟件的國產(chǎn)化適配落地提供依據(jù)。

2" 國產(chǎn)化軟硬件適配環(huán)境構(gòu)建

在構(gòu)建國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)前，對本文擬定適配的船海典型應(yīng)用軟件的現(xiàn)行基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境進(jìn)行解析，明確CPU硬件配置、操作系統(tǒng)類型、第三方函數(shù)庫類型、開發(fā)語言及開發(fā)工具等，給出相應(yīng)的國產(chǎn)化可行性替代方案，具體見表2。

目前，國產(chǎn)CPU廠商包含6家：飛騰、鯤鵬、海光、兆芯、龍芯及申威[16]。按照架構(gòu)可分為3類：第一類是以龍芯為代表的MIPS指令集架構(gòu)和以申威為代表的Alpha架構(gòu)，自主研發(fā)處理器內(nèi)核，并在此基礎(chǔ)上，對相關(guān)架構(gòu)指令集進(jìn)行了拓展。申威已基本實(shí)現(xiàn)完全自主可控，龍芯部分關(guān)鍵技術(shù)需付專利費(fèi)，創(chuàng)新可信能力最強(qiáng)，但使用群體小，應(yīng)用生態(tài)缺乏；第二類是以飛騰和鯤鵬為代表的基于 ARM 指令集授權(quán)的ARM架構(gòu)。鯤鵬和飛騰獲得了ARM公司64位ARMv8指令集的架構(gòu)授權(quán)，有權(quán)設(shè)計、生產(chǎn)、銷售ARMv8兼容處理器產(chǎn)品。由于獲得架構(gòu)層級授權(quán)，有可能形成自主指令集，且應(yīng)用生態(tài)不斷成熟；第三類是以海光和兆芯為代表的X86架構(gòu)，指令集仍掌握在海外廠商手中，未來擴(kuò)充指令集形成自主可控指令集難度較大。各類國產(chǎn)CPU的信息對比分析見表3[17]。

本文整合國產(chǎn)CPU、操作系統(tǒng)等，組建國產(chǎn)軟硬件適配環(huán)境。構(gòu)建鯤鵬、飛騰、海光、兆芯、龍芯及申威6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)，部署國產(chǎn)銀河麒麟v10操作系統(tǒng)。具體國產(chǎn)軟硬件適配環(huán)境參數(shù)配置及組建方案信息分別如表4和圖2所示。

3" 國產(chǎn)化適配及評估分析

以船海典型應(yīng)用軟件為適配對象，在構(gòu)建的6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上開展軟件的代碼改造、編譯、測試。依據(jù)本文提出的適配方法，闡述應(yīng)用軟件的改造實(shí)踐案例，針對適配完成的應(yīng)用軟件，確立功能與性能評估指標(biāo)，并開展相關(guān)測試。基于測試數(shù)據(jù)，開展相關(guān)指標(biāo)在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上的評估分析。

3.1" 適配與改造案例分析

本文適配的應(yīng)用軟件數(shù)量較多，由于篇幅限制無法對全部軟件的改造案例進(jìn)行分析。因此，以其中的船體振動噪聲快速預(yù)報軟件為例，闡述該軟件在鯤鵬CPU硬件樣機(jī)上的具體改造及適配方法。軟件的代碼改造及適配分為2個方面：一是核心求解器的代碼改造及適配；二是人機(jī)交互界面的代碼改造及適配。具體改造方法如下。

3.1.1" 應(yīng)用軟件的核心求解器改造及適配

１）將原有“Wintel”系統(tǒng)上開發(fā)的應(yīng)用軟件遷移部署在國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上，對軟件的核心求解器源碼進(jìn)行改造。安裝好國產(chǎn)化版的GNU編譯套件工具后，執(zhí)行編譯命令：gfortran -o main maceplate3ok.for（maceplate3ok.for為該核心求解器的Fortran源代碼名稱），生成可執(zhí)行程序并運(yùn)行，產(chǎn)生報錯信息如圖3（a）所示。依據(jù)報錯信息對源代碼進(jìn)行修改。

２）檢查源代碼，發(fā)現(xiàn)源代碼中存在諸多行前的縮進(jìn)有誤，如圖3（b）所示。這是由于源代碼在Windows上開發(fā)，其與國產(chǎn)操作系統(tǒng)存在語法縮進(jìn)規(guī)則不同的差異。因此，采用dos2unix工具，執(zhí)行命令：dos2unix maceplate3ok.for將源Fortran代碼格式轉(zhuǎn)換為適用國產(chǎn)操作系統(tǒng)的格式，再次檢查源代碼，縮進(jìn)錯誤消失，表明格式轉(zhuǎn)換成功。

３）進(jìn)一步分析報錯信息，顯示無法打開“l(fā)aminated STIFFENED PLANTE， 2007/5/22”，查詢該串字符，發(fā)現(xiàn)其為第294行代碼中打開文件“LXJ_VandS2_ok_gon

gkuang2_4.txt”的第一行內(nèi)容。分析第294行代碼，其作用是打開輸入文件STR1，并賦于文件單元號為5。通過查詢資料，在Fortran語言中，1、2、5、6具有特殊含義，盡量避免使用這些特殊字符。因此，鎖定錯誤點(diǎn)出現(xiàn)在文件標(biāo)單元號的定義上，將源代碼第294行輸入文件的標(biāo)示符改為非特殊字符9，同時將所有READ函數(shù)中的文件單元號由5改為9（共計修改25處）。此外，考慮后續(xù)可執(zhí)行程序被調(diào)用時，避免終端交互帶來影響，將終端交互功能去掉，計算結(jié)果直接保存在txt文件中，修改示例如圖3（c）所示。

４）對修改后的源代碼重新編譯，生成可執(zhí)行程序并運(yùn)行，如圖3（d）所示，將國產(chǎn)化適配后的計算結(jié)果與原有結(jié)果進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)保持一致，滿足正確性要求，表明核心求解器改造成功。

3.1.2" 應(yīng)用軟件的人機(jī)交互界面改造及適配

1）完成核心求解器的改造及適配后，對軟件的人機(jī)交互界面程序進(jìn)行改造。人機(jī)交互界面在原有“Wintel”體系上的開發(fā)工具是Visual Studio 2015，但由于國產(chǎn)操作系統(tǒng)不支持該工具。經(jīng)調(diào)研分析，采用Qt Creator作為國產(chǎn)替代開發(fā)工具。在國產(chǎn)CPU樣機(jī)上安裝Qt Creator后，打開人機(jī)交互界面程序的工程文件（包含配置信息和編譯器等），提示“找不到有效的設(shè)置文件”。這是由于在不同計算機(jī)或在不同開發(fā)環(huán)境下打開工程文件時，Qt Creator會根據(jù)當(dāng)前計算機(jī)的配置選擇合適的編譯器，若與工程文件中指定的編譯器不匹配，則需要手動選擇。根據(jù)Qt Creator提示，選擇桌面默認(rèn)的編譯器，編譯模式選擇Release模式，可正常構(gòu)建項目并進(jìn)行編譯，如圖4（a）所示。

2）完成工程文件配置后，對封裝程序進(jìn)行編譯，出現(xiàn)報錯信息qDebug： No such file or directory，表示無法找到qDebug文件。經(jīng)對源代碼進(jìn)行分析，源代碼中的#includelt;qDebuggt;顯示異常，結(jié)合報錯信息提示，鎖定錯誤行代碼。進(jìn)一步分析該錯誤的原因，在原Windows中開發(fā)的程序?qū)Υa的大小寫不敏感，而國產(chǎn)操作系統(tǒng)對代碼的大小寫有嚴(yán)格的控制要求。因此，將#includelt;qDebuggt;更改為#includelt;QDebuggt;，重新進(jìn)行編譯，該問題得以解決，如圖4（b）所示。

3）在解決上述問題后，重新編譯源碼，出現(xiàn)另外的報錯信息ActiveQt/QAxObject： No such file or directory，表明無法關(guān)聯(lián)QAxObject的頭文件。按照上述解決思路，對代碼大小寫進(jìn)行修改后，仍然無法解決問題。對代碼進(jìn)一步分析，該行代碼的功能是用于控制Office辦公軟件，并實(shí)現(xiàn)Word、Excel等文件的讀取操作。由于國產(chǎn)操作系統(tǒng)無法支持上述Office辦公軟件，且考慮適配的應(yīng)用軟件輸入輸出文件格式均為純文本文件，無須Word、Excel等處理功能，對該行代碼進(jìn)行注釋或刪除并不影響應(yīng)用軟件的功能。因此，對報錯行代碼進(jìn)行注釋后，重新進(jìn)行編譯，該問題得以解決，如圖4（c）所示。

4）完成上述代碼改造問題后，重新編譯通過，生成可執(zhí)行程序，打開該程序，人機(jī)交互界面自動彈出，各項功能正常，表明人機(jī)交互界面適配成功，如圖4（d）所示。

5）利用改造完成的人機(jī)交互界面程序執(zhí)行核心求解器的調(diào)用操作，并輸入相關(guān)計算參數(shù)，能夠正常執(zhí)行計算，且計算結(jié)果與原有“Wintel”體系上的結(jié)果保持一致，表明該應(yīng)用軟件適配成功，如圖4（e）所示。

3.2" 功能與性能指標(biāo)測試

針對適配完成的船海典型應(yīng)用軟件，在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上開展軟件的功能與性能測試，測試包含5項：功能項、穩(wěn)定性、可靠性、資源消耗（CPU資源消耗、內(nèi)存資源消耗）和響應(yīng)時間，各測試項的測試方法見表5。

3.3" 功能與性能評估分析

依據(jù)測試數(shù)據(jù)，開展船海典型應(yīng)用軟件在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上的功能與性能橫向?qū)Ρ确治?，以?類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)與Intel X86 CPU硬件的縱向?qū)Ρ确治觯唧w分析結(jié)果如下。

依據(jù)測試數(shù)據(jù)，從功能項、穩(wěn)定性及可靠性3個指標(biāo)進(jìn)行對比分析：在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上適配完成的國產(chǎn)化版應(yīng)用軟件的各項功能均正常且無明顯差異；在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上打開應(yīng)用軟件，連續(xù)運(yùn)行8 h，并定期執(zhí)行軟件計算或其他操作，各類樣機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定；在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上打開應(yīng)用軟件，執(zhí)行非常規(guī)、非法數(shù)據(jù)輸入等操作，均能接收和處理，軟件未出現(xiàn)異常崩潰或閃退現(xiàn)象。綜上分析，國產(chǎn)化版應(yīng)用軟件在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上的功能項、穩(wěn)定性及可靠性無明顯差異。

依據(jù)測試數(shù)據(jù)，從運(yùn)行響應(yīng)時間和資源消耗的角度分析，在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)的橫向?qū)Ρ确治鲋?，針對?yīng)用軟件的響應(yīng)時間，鯤鵬CPU硬件樣機(jī)最短（0.437 s），其次是飛騰、海光及龍芯，三者的響應(yīng)時間存在微小差異，是鯤鵬的2倍左右，申威和兆芯的響應(yīng)時間較長，是鯤鵬的3倍左右。針對應(yīng)用軟件的內(nèi)存資源消耗，6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)均未超過0.2%且無明顯差異。針對應(yīng)用軟件的CPU資源消耗，海光和鯤鵬上的消耗率相對較低，其次是兆芯、飛騰和龍芯，申威的消耗率較高。在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)與Intel X86 CPU硬件的縱向?qū)Ρ确治鲋?，Intel X86 CPU硬件的總體性能優(yōu)于6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)，如圖5所示。

4" 結(jié)論

本文提出了船海典型應(yīng)用軟件的國產(chǎn)化適配方法，構(gòu)建了鯤鵬、飛騰、海光、兆芯、龍芯及申威6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)，開展了55個船海典型應(yīng)用軟件在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上的適配、測試及評估，得出如下結(jié)論：

1）在本文構(gòu)建的國產(chǎn)CPU樣機(jī)適配測試環(huán)境中，適配成功的應(yīng)用軟件在6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)上的功能正常，穩(wěn)定性及可靠性較好，無明顯差異。在運(yùn)行響應(yīng)時間方面，鯤鵬CPU硬件樣機(jī)最短（0.437 s），其次是飛騰、海光及龍芯，三者的響應(yīng)時間存在微小差異，是鯤鵬的2倍左右，申威和兆芯的響應(yīng)時間較長，是鯤鵬的3倍左右。在內(nèi)存資源消耗方面，6類國產(chǎn)CPU硬件樣機(jī)均未超過0.2%且無明顯差異。在CPU資源消耗方面，海光和鯤鵬的消耗率相對較低，其次是兆芯、飛騰和龍芯，申威的消耗率較高。

2）國產(chǎn)CPU硬件的總體技術(shù)性能相比于Intel X86 CPU硬件較低，會在一定程度上制約軟件或系統(tǒng)的運(yùn)行性能。但國產(chǎn)CPU的技術(shù)性能正在通過技術(shù)進(jìn)步、政策支持及市場需求不斷提升和優(yōu)化。建議采用“試點(diǎn)先行、先易后難、逐步替代”的方式，實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用軟件與底層基礎(chǔ)軟硬件的融合滾動適配發(fā)展。

3）目前，國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的生態(tài)建設(shè)仍不完善。上層應(yīng)用軟件在國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件上的適配存在諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，包括但不限于非跨平臺語言的改造及適配、國外閉源函數(shù)庫的自研替代、基于商軟二進(jìn)制軟件的自研替代等。這些技術(shù)挑戰(zhàn)需要下游的應(yīng)用軟件研發(fā)人員聯(lián)合上游的CPU廠商及操作系統(tǒng)廠商等協(xié)同攻克解決。

4）本文研究能夠?yàn)榇＜捌渌袠I(yè)的應(yīng)用軟件在國產(chǎn)CPU硬件上的適配提供理論方法與技術(shù)實(shí)踐參考。但還存在以下局限性。一是本文的結(jié)論與適配測試軟硬件選型、參數(shù)配置及適配軟件強(qiáng)相關(guān)；二是本文適配的船海典型應(yīng)用軟件相對簡單，在大型復(fù)雜應(yīng)用軟件的國產(chǎn)化適配中，涉及的環(huán)節(jié)眾多，包含分布式存儲系統(tǒng)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、中間件、支撐組件、第三方函數(shù)庫、開發(fā)語言及開發(fā)工具等，各個環(huán)節(jié)都需要相應(yīng)的國產(chǎn)化替代解決方案，才能保證適配成功。

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