信创产业发展探究

来源 :装备维修技术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xtb0909
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:本文通过信息技术应用过程中芯片卡脖子问题,阻碍了我国信息技术创新,影响到我国国民经济高质量发展。从技术角度分析信息技术应用核心组成CPU、OS、DB(DBMS)等关键部分,指出信息技术应用创新产业——信创产业发展道路,研发制造国产化的CPU、OS、DB(DBMS),生产制造国产化的桌面终端(PC)、服务器(Server云)系统以及国产化的信息技术应用系统,在政府等关键应用部门及行业,实行国产化,提出信创产业发展路径及展望。
  关键词:路径;信创;芯片;CPU;OS;DB(DBMS);X86;AMD;Linux;5G;Android;IOS;国产桌面终端;国产数据库;国产服务系统(云)
  全球从PC互联网时代发展到移动互联网时代,正向万物互联时代发展。每一代互联网相比上一代,从联网设备的数量到市场规模,都有指数级的增长。每一代互联网都有掌握产业链的龙头公司,从PC时代的英特尔和微软,到今天的ARM和Google,未来谁能掌握核心芯片和操作系统,就将成为新的万物互联时代的产业链霸主。
  信创的核心是改变我国缺“芯”少“魂”的现实,通过自主创新提升信息技术的国际竞争力,推动政府和企业用户加快数字化进程,引领经济发展,实现技术大国、技术强国的理想。
  信创作为我国解决核心技术受制于人以及推动建立中国标准、中国体系、中国方案的重要举措,既是历史发展的必然,也是加快“新基建”进度的必要条件。
  1、信创产业核心框架
  信创产业国产化框架,本文主要从终端应用、云计算(大数据)等几个方面阐述。
  1.1终端应用框架
  终端应用主要包含整机、操作系统、外设、常用软件、行业软件等。
  ①国产整机:采用龙芯、飞腾、鲲鹏、海光、兆芯、申威等国产芯片,按照OEM等形式制造,以台式机、一体机、专用机、笔记本、平板、网络终端等方式提供。
  ②外设固件:采用国产及开源,如:打印机、扫描仪、读卡器、摄像头、高拍仪等
  ③操作系统(桌面云):国产操作系统、开源操作系统、国产移动操作系统。
  ④常用软件:办公(WPS)软件、业务软件、社交软件、视听、图片、安全工具、浏览器、电子邮箱、字典软件、输入法等。
  ⑤行业应用:政府、电信、金融、交通电力、教育、家庭商用等。
  1.2云计算应用框架
  云计算应用框架,主要包含基础设施资源、软件服务、平台服务、基础设施服务等几个方面。
  ①基础设施:整机计算资源、存储设备资源、网络设备资源、通信资源等。
  ②SaaS(Software-as-a-Service,软件服务):基础支撑类(政府)、公共服务类(金融)、管理类(通信)、通用业务类(高新技术电子)、专用业务类(电力交通)、项目管理等。
  ③PaaS(Platform-as-a-Service,平台服务):数据存储(分布式关系DB、多维度分析DB、全文DB、关系DB、分布式内存DB、列式DB)、数据计算(图计算、流计算、离线计算)、中间件(关系DB、分布式内存DB、分布式列DB);应用方面主要是大数据技术及运用,微服务开发环境,Devops(过程、方法与系统的统称)持续集成与部署。
  ④IaaS(Infrastructure-as-a-service,基础设施服务):宿主机HOST OS(国产、开源、商业),容器虚拟化(Guest OS虚拟机,采用国产OS、网络宿主OS),KVM等虚拟化技术(Guest OS虚拟机,采用国产OS、嵌入式OS、移动OS)。
  2、信创产业关键技术及突破
  从信创产业的总体框架来看,关键核心技术从国产整机(Computer)、操作系统(OS)、基础软件数据库三个方面突破。下面逐一分析。
  2.1CPU芯片架构
  当前在全球占据CPU主要地位的是X86,Intel及AMD公司垄断了我国的市场份额。
  X86阵营:Intel及AMD公司。
  ARM阵营:AMD、飞腾、华为、苹果、三星、博通。
  2019年第四季度Mercury Research统计数据表明:在整个消费级X86 CPU市场,包含桌面平台、移动端平台(笔记本和LOT物联网平台)中,所占份额Intel为84.4%,AMD为15.5%,2019年增长率比较平稳,为2.6%,整个消费级X86 CPU市场全年则增长了10%,除此以外VIA(包含兆芯)占据了剩下的0.1%不到的市场。
  Mercury Research:消费级CPU市场份额统计表
  以上分析也表明,信创的首要任务是芯片CPU的研发,CPU研发生产制造是国家战略,CPU技术能否突破,是我国信创产业发展成功的关键。
  经过多年研发,国产CPU取得不小成绩,X86研发生产架构的有上海兆芯(兆芯CPU)、天津海光(海光);AMR架构有华为、天津飞腾;中科院计算机所的MIPS指令集系列龙芯;江南计算所的ALPHA指令集申威系列。
  国产服务器CPU与Xeon Platinum 8180技术参数对比表
  从参数来看:国产自主知识产权的CPU对比Intel还存在巨大差距,虽然成绩不错,关键是生态及应用、市场拓展促进研发突破。
  最重要的参数:指令集和微结构,指令集相当于CPU的设计程序,而微结构相当于CPU设计程序的实现,指令集相对简单,微结构体现技术含量高低。
  整机来说,CPU是关键,是技术含量最高、难度最大的部件,其它內存、GPU、存储器(硬盘)、网卡、显示器等等缺一不可。
  2.2操作系统OS
  操作系统是IT产业的根基所在,谁掌握了操作系统的话语权,谁就掌握了整个 IT 产业的话语权。   操作系统分为桌面操作系统、服务器操作系统、移动操作系统等。
  ①PC桌面操作系统
  从统计数据看Windows占全球的88.17%,其次是苹果Mac OS系统,约占全球的8.59%,而一直有着Windows系统“替代者”美誉的Linux系统,目前也仅有1.55%的市场份额,操作系统国产化任务极其艰巨。
  2019年全球操作系统统计表
  ②服务器操作系统
  据统计,IT服务器领域由Linux、UNIX、Windows三分天下。在服务器操作系统市场占有率方面:Windows server为88%,Linux Server 11%,其它1%。
  国内市场上,Linux(包括CentOS、Ubuntu等)已经占据了80%左右的市场份额,剩下的基本被Windows和Solaris瓜分,在未来国内服务器领域,Linux是大势所趋。
  国内研发的操作系统,都是基于Linux核心的服务器操作系统,对促进国内信创产业操作系统研发有积极的推动作用。
  ③移动智能终端操作系统
  根据Statcounter2020年1月份的操作系统数据统计,全球手机操作系统中,Android遥遥领先,市场占有率近75%,排第二为苹果IOS,其他所有系统市场份额加起来不足1%。
  中国手机操作系统市场中Android领先优势更加明显,市场占有率超过了80%,位列第二位的苹果IOS操作系统占15.57%,其他操作系统全部加起来不足1%,华为鸿蒙操作系统要在手机市场分得一杯羹的难度可想而知!
  ④国内操作系统
  目前国产操作系统均是基于Linux内核仿Windows界面进行的二次开发。主要有统一(UOS)、Deepin、中兴新支点操作系统、红旗Linux、中标麒麟Linux、起点操作系统StartOS、银河麒麟、一铭操作系统、威科乐恩Linux等等。
  从操作系统(PC、Server)、手机操作系统市场情况来看,国产操作系统(PC、Server)要快速突破,形成自主知识产权并据有世界领先技术,短期内是不可能的,手机操作系统关键就看华为鸿蒙操作系统能否突出重围。
  PC桌面及Server,目前以开源Linux内核为核心,开发形成自主知识产权的国产操作系统。从应用来看,国产Linux内核仿Windows界面的操作系统,深度开发不够,应用生态继承性差,前景光明远大,但任务艰巨。
  2.3基础支撑软件数据库
  数据库是基础软件核心之一,是IT产业基础软件三驾马车之一,是“IT 重构”关键部分。
  目前主要国产传统数据库厂商有:南大通用、武汉达梦、人大金仓、神舟通用。
  DB-Engines 2019年9月数据库流行度排行榜发布显示,占据全球前6名的数据库是Oracle、Mysql、Microsoft SQL Sever、PostgreSQl、MongoDB、IBM DB2,未见国产的数据库,其中开源MySQL增长幅度较大,排名第2。
  2019年9月数据库流行度排行
  数据应用快速增长,云计算、大数据应用如火如荼,互联网应用云化,形成了数据就是云的共识,DB-Engines分析已经不能完全反映数据应用的情况。
  摩天轮2020年7月全球数据库热度排行榜
  根据摩天轮2020年7月的分析,国际排名前10依然是国际知名数据库提供商。国内排名来看,国内云数据库发展迅速,TiDB、OceanBase和达梦数据库依旧稳居前三,是国产数据库中的佼佼者。第11-20位,中兴GoldenDB、亚信AntDB和易鲸捷EsgynDB值得关注。
  摩天轮2020年7月中国数据库热度排行榜
  从上述分析来看,国产基础数据库的性能及DBMS方面还处于弱小地位,未来发展道路艰巨。随着我国大数据、云计算、电子商务的快速发展,云数据库成为当下热点,阿里、华为、腾讯等快速崛起,在世界范围内引起极大关注。
  3、信创产业发展路径探索
  通过政府先导,市场为主,逐渐推进信创产业发展。笔者认为,我国信创产业应该从以下几个路径推动:
  3.1以政府公共业务应用为核心,纯国产桌面计算机天钥为主要终端,其它国产终端并存,分三步走
  第一步,2020年至2023年桌面终端采用天钥计算机,主要完成文字处理、文档处理、OA办公等日常工作,每年投入1000万台国产计算机终端应用,以政府采购应用支持其研发生产。
  第二步,2021年开始,三年内逐渐迁移服务器端的政府OA及行政审批業务到国产服务器端(国产云应用服务端),服务器端可以首先采用IOE替换模式,不受IOE体系卡脖子的限制,同时也促进国产服务器及数据库应用技术的创新及发展。
  第三步,考虑到开源软件的风险,2023年逐渐形成国内桌面PC应用、服务器端云数据库应用、业务服务软件全国产化(商业化),形成政府应用全栈式国产化运用。
  ①从小学、中学、大学、科院机构等教育机构逐步覆盖教育系统,多形式国产终端并存,分三步走
  第一步,从2021年开始,国产PC终端逐渐在中小学、大学覆盖,采取先进PC与国产PC混用。许多教育软件,国内国产化厂商还比较少,拥有自主知识产权的教育软件产品在性能方面较差,采用混用模式,经学生体验及教育体验,找出差距,促进国产终端全栈式产业发展。
  第二步,高等教育系统教育模式、专业设置向信创产业倾斜,从基础教育开始抓起,形成自主知识产权意识、中华崛起之意识。专业方面:在IC设计、终端制造、CPU指令集、半导体技术、新材料技术、OS、图形图像、科学计算、Machine Learning、模型设计等方面加强。形式方面:大学课程与研发生产机构挂钩,学用结合,从基础方面坐实信创产业根基。   第三步,到2025年教育系统国产终端应用覆盖90%以上,服务端(云)全国产化。
  ②公共服务部门金融、交通、电信等行业逐渐覆盖,分三步走
  第一步,到2023年,采用去IOE替换模式,逐渐迁移服务器(云)端业务。
  第二步,从2021年开始,经过风险评估,部分服务器(云)端应用采用国产服务器(云端)服务,通过几年时间,逐渐形成全国产运用及服务。
  第三步,大型公共服務及商业企业要学习AWS模式,在WEB应用、数据库(云)、浏览器等方面要投入巨资,开发自主知识产品,替换开源软件。
  ③鼓励奖励家庭、个人使用国产桌面终端
  家庭、个人应用拥有着巨大市场潜力,面向家庭、个人购买国产计算机要有鼓励、奖励措施。终端定价不能过高,尤其与目前主流PC比较;整机桌面系统应用软件方面价格要适中,鼓励体验试用。不能国家支持了,而厂家只看眼前利益,要具有可持续发展的长远布局。
  4、未来路径探究
  未来信创有哪些发展趋势,笔者认为有以下趋势:
  ①基本架构国产CPU将向新模式、新指令体统方面发展,创造出领军世界的行业标准。
  ②在OS上,从仿Windows界面、包装Linux到开发出自主内核的操作系统,比如华为鸿蒙系统等。
  ③在数据服务(云)方面,因着国内大数据、云计算的快速发展,催生出阿里、腾讯、百度等拥有自主知识产权的高性能产品,未来10年内将引领世界。
  ④催生高性能自主WEB服务、浏览器、文档处理等,产生达到甚至超过Adobe系列产品的图形图像处理软件,产生自主的如Python、Java、C++等开发语言平台。
  ⑤在科学计算方面将会出现如MATLAB一样的超级软件。
  ⑥国内硬件开源社区、软件开源社区(如GitHub)将引领全球。
  ⑦信创全产业链形成,能与Microsoft、亚马逊、IBM、Oracle、HP、Intel、AMD等巨头抗衡并共存。
  ⑧5G催生的全生态应用覆盖全国各个领域,智能移动终端将占主要应用终端,AI、工业互联网方面也会引领世界。
  结语:未来发展方兴未艾,北斗卫星应用,探索月球、火星,VR(AR)虚拟现实,3D打印制造,万物互联,无人驾驶,机器人,无代码开发平台,量子计算,神经网络计算等等新技术及应用发展,令人着迷。
  作者简介:
   李亚莉(1970-),女,1992年云南大学计算机专业毕业,目前系云南省信息技术发展中心电子工程师、副科长,中国民主促进会会员。一直从事政府、工业信息技术应用研究,对国产化替代(信息技术创新)方面研究有见解。
  参考资料:
  1、Mercury Research:http://www.mercuryresearch.com/
  2、Statcounter:https://statcounter.com/
  3、DB-Engines:https://db-engines.com/
  4、摩天轮:https://www.modb.pro/dbRank
  5、NetMarketShare
其他文献
摘 要:构建覆盖“人、机、料、法、环”五方面管控要素的综合管控体系,按照“一牌一策、一机一策”指导思想,坚持目标引领、问题导向,以攻关课题为重要抓手,针对卷包设备有效作业率管控中的重点、难点问题进行综合治理,提升卷包设备有效作业率,形成一套适应企业设备管理要求的设备有效作业率管控机制。  关键词:综合管控体系;设备有效作业率;攻关课题  1 前言  设备有效作业率,是衡量企业设备管理水平高低的一项
摘要:随社会经济与科学技术的不断发展,化工行业的发展水平也在持续提升。但化工安全生产与环境保护管理仍然不可忽视,基于此,本文对化工企业安全生产和环境保护管理的概述、化工行业的现状以及化工安全生产与环境保护管理措施进行了分析。  关键词:化工;安全生产;环境保护;管理;对策  1 化工企业安全生产和环境保护管理的概述  当前国内化工行业正在快速发展时期,更开展了很多新项目。化工企业的实际发展中有很多
摘要:本文主要對煤矿机电设备故障的诊断维修以及预防内容进行分析。希望通过相关方案的提出后,能够提高煤矿机电设备运转能力,促进煤矿企业不断发展。  关键词:煤矿;机电设备;故障;诊断维修;预防  引言  在煤矿机电运行的过程中,做好相关故障的诊断与预防工作能够提升机电设备的运转效率,对促进企业的发展有积极作用。因此,对煤矿机电设备故障这单维修以及预防内容分析,寻找出有效的处理方法格外重要。  1煤矿
摘要:现代社会经济快速发展,建筑工程行业不断进步,人们的生活环境得以改善,对房屋建筑的需求也逐渐提升,人们越来越重视房屋建筑的建设质量。地基处理是房屋建筑工程中的重要部分,地基是房屋的基础设施,承载着房屋建筑的重量,地基处理技术应用水平与房屋建筑的整体质量有直接关系。因此,“如何做好地基工程,科学运用地基处理技术,保证房屋建筑工程建设质量”是我们需要重点思考的问题。  关键词:房屋建筑;施工;地基
摘 要:本文对火力发电厂磨煤机热工控制设备常见故障进行了分析和总结,主要包括磨煤机润滑油系统、液压油系统、风门挡板控制回路等,其中引用了一些现实案例,并提出解决问题的对策及预防措施,对提高磨煤机热工控制设备稳定,保证机组安全、经济运行提供一些思路。  关键词:磨煤机 热工控制 油站控制 分析 对策  1 前言  磨煤机是火力发电厂重要辅机之一,是将一定尺寸的煤块干燥、破碎并磨制成煤粉以供给锅炉
摘要:随着社会经济的不断发展,对交通运输行业的要求越来越高,国家对铁路货车的重视也不断加大,铁路货车的行驶速度以及载重能力均获得的有效提升,这也对铁路货车的检修能力提出了更高的要求。货车检修部门必须要结合当前铁路货车运行的要点以及运行形势,探究如何能够更高效地完成检修作业。本文主要针对铁路货车的转向架检修方法进行分析探讨,希望能为铁路货车的长期稳定运行提供一定的参考。  关键词:铁路货车;转向架 
摘要:水利工程作为我国重要的民生工程,如何提高施工质量,保证工程后期安全运行成为相关人员研究的重点内容。施工人员需要完全按照图纸规划要求开展施工作业,科学控制各施工环节及施工流程,不允许出现与施工图纸不符的情况,保证实际作业与设计内容的一致性,进而加强水利工程建设效果。依照现有规章要求,任何不按图施工的行为都会被定义为违约行为。  关键词:水利工程;按图施工;建设效果;违约行为;  施工图纸是设计
摘要:公路工程项目中沥青混凝土路面应用普遍,可满足安全通行需求,且成本较低、使用寿命较长,能够为人们的出行提供便捷,促进公路沿线经济社会的发展。但是,如果在冬季进行沥青混凝土路面的施工,极低的温度会给工程施工带来不利的影响,使得工程存在质量问题,因此,加强冬季施工的质量控制具有现实意义。  关键词:公路工程;沥青混凝土;路面施工技术;质量控制  引言  经济发展离不开便捷运输作为支撑,尤其是在经济
摘要:随着社会经济的飞速发展,使科学技术取得巨大突破。科学技术被应用到电力行业当中,特别是继电器,在电气工程和自动化低压电器中被广泛使用。本文分析了继电器的功能和原理,探讨了电气工程和自动化低压电器中应用继电器,不仅可以提升工作效率,还有助于推动电气工程的稳步发展,对电力行业有重要意义。  关键词:电气工程;自动化低压电器;电路保护  前言:继电器这种电子控制器件,被应用到电力电子设备、遥控、通讯
摘要:黔南立体气候明显,农业发展基础较好。蔬菜是黔南农业产业中的第一产业,也是重点发展的特色优势产业,2018年种植面积259万亩(次),产值111.8亿元,占农业总产值384亿的31%。但由于新品种、新技术、新模式的运用不够,我州蔬菜种植一直处于传统的以单季为主的种植模式,品种不优、复种指数不高、亩产值一直平均保持在多年来创造的10000元、8000元、5000元,即“185”。根据纵深推进农村