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

潘仲毅

摘 ?要：國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件建設(shè)中，人員積極研究國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配及優(yōu)化技術(shù)，提高個人的專業(yè)水平。鑒于當前國產(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)化缺乏機制等問題，提出解決國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件主要問題的有效對策。統(tǒng)一技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，培育國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件應(yīng)用意識，注重國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化，全面掌握國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件;發(fā)展現(xiàn)狀;存在問題;解決策略

中圖分類號：TP368.1 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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

當前，以美國為首的西方國家興起了一股全球化逆潮，尤其是針對中國的高科技禁運和貿(mào)易保護主義，惡化了中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢。一是利用網(wǎng)絡(luò)安全審查、高科技禁運等手段遏制中國企業(yè)掌握核心技術(shù)。二是利用貿(mào)易保護主義打壓中國高科技企業(yè)發(fā)展。隨著中興事件的爆發(fā)，中國自上而下深刻認識到了形勢的嚴峻[1]。大力發(fā)展我國信息產(chǎn)業(yè)，掌握核心技術(shù)迫在眉睫。在基礎(chǔ)軟硬件方面，我國嚴重缺乏技術(shù)積累，如何促進技術(shù)發(fā)展，推動國產(chǎn)化核心技術(shù)迭代;如何通過開展集成適配技術(shù)攻關(guān)，推動國產(chǎn)軟硬件的集成適配和協(xié)同發(fā)展，用集成優(yōu)化的手段來補齊單點的短板，是需要國產(chǎn)化相關(guān)產(chǎn)業(yè)深入探析的。

1 國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件發(fā)展現(xiàn)狀

簡單來說，國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件就是從基礎(chǔ)軟件和基礎(chǔ)硬件方面實現(xiàn)全國產(chǎn)化。中國從“十五”期間開始逐步對國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件進行資金和政策投入，在過去的十多年的時間里國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的發(fā)展飽受質(zhì)疑。經(jīng)過十多年的發(fā)展，以國產(chǎn)龍芯CPU為代表的國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件企業(yè)已經(jīng)用實踐回答了“國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件該不該做、能不能做、能不能用等問題”，已經(jīng)積攢了一定力量，形成了一定勢力，建立了一些根據(jù)地。總的來說是處于一個蓬勃發(fā)展的階段，是能看到希望的。

但是國產(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;與開放市場環(huán)境下應(yīng)用方需求存在較大差距，仍然有漫長的路要走。在這個過程中我們意識到了很多的困難險阻，比如我國基礎(chǔ)軟硬件研發(fā)中存在集成適配性差的問題，系統(tǒng)性能得不到保障，桌面終端與服務(wù)器的安全性沒有達到實用性的基本要求[2]。對于我國自主發(fā)展信息化產(chǎn)業(yè)來說，我們需要的不單單是做一款產(chǎn)品，而是國產(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不去抵觸？

2 國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件存在的主要問題

2.1 技術(shù)方向碎片化

我國基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)業(yè)生態(tài)呈現(xiàn)碎片化，研發(fā)方向太過分散。國產(chǎn)CPU為例，我國呈現(xiàn)出了“八仙過海各顯神通”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技術(shù)路線，技術(shù)路線過多，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)用開發(fā)和測試認證方面沒有統(tǒng)一的標準。給基于國產(chǎn)軟硬件的信息系統(tǒng)集成適配帶來了非常大的工作量和困難。

2.2 生態(tài)體系不完備

當前國內(nèi)形成了“CPU+操作系統(tǒng)”的國產(chǎn)軟硬件基礎(chǔ)體系，基于國產(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、掃描儀、身份證識別等外圍設(shè)備的支持，大量的上層應(yīng)用軟件，如設(shè)計畫圖類軟件、娛樂類軟件等通用軟件沒有針對國產(chǎn)化PC和服務(wù)器進行過適配，缺乏通用型軟件的支持，國產(chǎn)化PC和服務(wù)器難以真正應(yīng)用開來，難以形成規(guī)模化效應(yīng)[3]。同時國產(chǎn)基礎(chǔ)軟件多是基于開源社區(qū)代碼，對于核心技術(shù)消化能力不足，在開源社區(qū)貢獻有限，單品的性能、用戶體驗和穩(wěn)定性都有所欠缺，只能基于開源生態(tài)發(fā)展，無法良好的構(gòu)建自身的生態(tài)系統(tǒng)。

2.3 集成適配優(yōu)化缺乏機制

當前國內(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)和利益分配的機制尚未成立，關(guān)鍵軟硬件兼容性相關(guān)標準和應(yīng)用開發(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大的集成適配優(yōu)化能力。針對國產(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)對國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件不熟悉，沒用過，沒有針對國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件進行過適配優(yōu)化方案的探索，導(dǎo)致了搭建基于國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的信息系統(tǒng)的時候，無法針對爆發(fā)的問題進行解決，用戶體驗無法提升。經(jīng)常性無法解決問題導(dǎo)致用戶口碑較差，長久來說用戶對國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件會存在一定程度的怨言，不利于國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的發(fā)展。

3 解決國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件主要問題的思考

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

當前自主信息化產(chǎn)業(yè)生態(tài)碎片化嚴重，國家應(yīng)因勢利導(dǎo)。著力扶持有巨大潛力的重點企業(yè)發(fā)展，形成核心技術(shù)發(fā)展合力。統(tǒng)一國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件各類產(chǎn)品的技術(shù)標準，收縮操作系統(tǒng)和CPU的技術(shù)方向，統(tǒng)一接口、驅(qū)動。充分發(fā)揮政府機構(gòu)、行業(yè)協(xié)會和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的作用，匯集重點企業(yè)形成合力，加強企業(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，打造國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件的綜合實驗室。通過實驗室環(huán)境，提升國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)品的功能、性能和用戶體驗，構(gòu)建國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件生態(tài)體系[4]。同時建立國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)品培育機制，為廠商提供產(chǎn)品孵化市場，擴大國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件上下游生態(tài)圈;積極培育國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件應(yīng)用意識，除了政府外，在科研機構(gòu)、高校大力推廣，教學(xué)和實驗環(huán)境逐步用國產(chǎn)操作系統(tǒng)代替Windows，改變廣大技術(shù)人員的開發(fā)和應(yīng)用習(xí)慣;依托國家投資、產(chǎn)業(yè)資金等手段，統(tǒng)籌布局國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)業(yè)鏈，促進國家信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

3.3 國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化

拋開國家層面，和國產(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，把國產(chǎn)CPU、操作系統(tǒng)和應(yīng)用層、整機產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)對接，以應(yīng)用為牽引，軟硬件結(jié)合，對全系統(tǒng)進行優(yōu)化。例如龍芯針對某系統(tǒng)的成果——某數(shù)據(jù)庫應(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，優(yōu)化后80秒;某圖形應(yīng)用，X86i7平臺每秒40幀，龍芯平臺優(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平臺每秒20幀，龍芯平臺優(yōu)化前每秒3幀，優(yōu)化后每秒30幀。這些成果都是通過優(yōu)化的手段來取得的，優(yōu)化技術(shù)短板，提高集成適配整體性能。

4 國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化的有效策略

國產(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)化和終端平臺適配優(yōu)化等三個方面。

通過對前端（終端）和后端（服務(wù)端）軟件的優(yōu)化，使得基于國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件平臺的應(yīng)用系統(tǒng)能夠滿足2、5、8秒響應(yīng)時間行業(yè)標準要求，實現(xiàn)國產(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)通過國產(chǎn)化平臺可遷移性評估后，從操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫、Web前端、辦公軟件等幾方面對系統(tǒng)進行兼容適配，實現(xiàn)原有系統(tǒng)向國產(chǎn)平臺遷移，系統(tǒng)所有功能達到能用狀態(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)庫優(yōu)化、中間件配置優(yōu)化、服務(wù)端代碼優(yōu)化幾個方面。

從操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、Web前端、服務(wù)端代碼等幾方面對應(yīng)用系統(tǒng)的性能進行優(yōu)化，通過提高操作系統(tǒng)I/O效率、提高數(shù)據(jù)庫緩存命中率，減少I/O訪問，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、提升復(fù)雜頁面交互效率等方面，達到提升應(yīng)用系統(tǒng)的整體性能，降低系統(tǒng)響應(yīng)時間的目標，使遷移到國產(chǎn)化平臺的應(yīng)用系統(tǒng)性能得到較大幅度提升，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)從可用轉(zhuǎn)為好用，用戶使用體驗得到明顯增強[5]。

對于能夠遷移到基于國產(chǎn)化環(huán)境下的系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)在遷移時對國產(chǎn)化環(huán)境做兼容性適配工作，并在系統(tǒng)遷移后對系統(tǒng)性能進行優(yōu)化，且系統(tǒng)性能優(yōu)化工作應(yīng)與內(nèi)部測試工作迭代進行。

4.3 終端平臺適配優(yōu)化

終端平臺適配優(yōu)化針對辦公應(yīng)用場景，開展桌面操作系統(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)用需求的問題。從操作系統(tǒng)開關(guān)機時間、典型流板式文件打開時間、典型網(wǎng)頁加載時間、混合文件拷貝時間等方面提升終端平臺的性能和易用性。

開展桌面操作系統(tǒng)、流版簽、瀏覽器、底層基礎(chǔ)軟件等國產(chǎn)軟件及國產(chǎn)打印機、掃描儀等外設(shè)在國產(chǎn)化終端平臺上的適配優(yōu)化工作，突破基礎(chǔ)庫硬件加速、內(nèi)存駐留、軟件熱點分析、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)辦公軟件運行效率，通過迭代優(yōu)化實現(xiàn)終端平臺的整體性能逐步提升。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文研究國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件集成適配優(yōu)化技術(shù)，首先介紹國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件發(fā)展現(xiàn)狀，了解中國對國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件在資金和政策上的投入情況，然后介紹國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件存在的主要問題，提出國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件問題的解決對策。重點介紹國產(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、終端平臺適配優(yōu)化等技術(shù)，提高操作系統(tǒng)的兼容性，加強國產(chǎn)化終端平臺適配優(yōu)化，穩(wěn)步提升國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件及終端平臺的整體性能。

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