为什么中国有超级计算机，但是中国的 CPU 不行？
中国在超级计算机领域取得的成就，确实让很多人感到疑惑：一方面我们能造出世界顶尖的“天河”和“神威”，另一方面却似乎在个人电脑和服务器市场的主流CPU上，不如Intel和AMD那么让人信服。这其中的原因，其实是个挺复杂，又很值得聊的话题，它涉及到技术积累、产业链生态、以及历史选择等方方面面。
咱们得先明白，超级计算机和我们日常用的电脑CPU，虽然都是CPU，但它们追求的东西是截然不同的。
超级计算机：极致的并行计算与“专用”的荣耀
超级计算机，或者叫高性能计算（HPC）系统，它更像是一个为了解决特定、极其复杂的科学计算问题而打造的“巨兽”。这些问题可能包括气候模拟、天气预报、新药研发、核聚变模拟、航空航天设计，还有一些军工领域的计算。
在超级计算机领域，中国的优势主要体现在几个方面：
1. 强大的系统集成能力和组织能力： 造超级计算机，不只是造CPU。它是一个庞大而复杂的系统工程。你需要将成千上万个计算节点（包含CPU、内存、高速互联等等）像乐高一样组装起来，并让他们协同工作。这其中涉及到的散热技术、电源管理、网络通信、软件调度等等，都是非常关键的。中国在这方面展现出了极强的工程组织和执行能力，能够集中资源解决这些“大工程”的挑战。
2. 利用现有优秀组件“拼装”和优化： 要知道，即使是中国最顶尖的超级计算机，比如“神威·太湖之光”当初使用的申威（Sunway）处理器，或者“天河二号”使用的Intel至强处理器，其核心的CPU设计和制造，很多时候还是依赖于现有的、成熟的技术和架构。
“天河二号”： 初期大量使用了Intel的至强E5处理器。这是非常成熟、性能强大的商用CPU。中国团队厉害的地方在于，他们用数以万计的Intel CPU，结合自己设计的高速互联技术（THExpress2），以及优化的并行计算软件栈，构建了当时世界上最快的超级计算机。这就像你用世界上最好的发动机，加上自己造的、性能优越的车架和底盘，最终造出一辆赛车。
“神威·太湖之光”： 这是更具自主性的例子。它采用了国产的申威（Sunway）SW26010处理器。这款处理器是基于MIPS架构（后来演进成RISCV的早期版本也是基于MIPS思想）设计的，拥有大量的核心（260个计算核心）。它的设计思路更偏向于“众核”并行计算，就是用非常多数量的相对简单的核心来承担计算任务。虽然在单核性能上可能不如同期的Intel x86处理器那么强劲，但在能耗比和特定并行计算任务上的表现非常突出。关键在于，它的核心架构和制造，虽然也离不开一些国际上的技术支持（比如EDA工具，制造工艺等），但它确实是中国自主设计的一个非常成功的案例，尤其是在面向超级计算机的应用场景下。
3. 软件和算法的优化： 超级计算机的性能发挥，很大程度上取决于软件如何高效地利用硬件资源。中国在并行计算软件、编译器、算法优化等方面也投入了大量研究，能够让这些大规模的计算系统在解决特定问题时发挥出惊人的效率。
为什么中国的“通用”CPU（也就是我们电脑里的CPU）“不行”？
这里说的“不行”，通常是指在PC、服务器、手机等我们日常能接触到的市场，与Intel、AMD、高通等巨头相比，在性能、功耗、生态成熟度、市场占有率等方面存在差距。这背后原因就更多样化了：
1. 漫长且艰辛的技术积累：
指令集架构（ISA）： 像Intel和AMD使用的是X86架构，这是一个历史悠久、指令集非常复杂的架构，经过几十年的演进，优化到了极致。如果你要从零开始设计一个X86兼容的CPU，工作量是极其巨大的。而中国在早期，虽然也尝试过一些自主架构，但积累的深度和广度上，与X86相比有很大差距。
设计经验和人才： 制造高性能CPU需要大量经验丰富的工程师，他们在微架构设计、逻辑验证、电路设计、性能优化等方面拥有深厚的积累。Intel和AMD有几十年积累的庞大人才库，这种人才的培养和留存是非常困难的。中国虽然也在努力培养，但这个“护城河”非常宽。
EDA工具链和IP库： 设计CPU离不开EDA（电子设计自动化）软件，比如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics等，这些工具非常昂贵且高度依赖国外技术。CPU设计还需要大量的IP（Intellectual Property）核，比如内存控制器、PCIe控制器、USB控制器等，很多核心IP也掌握在国外公司手中。即使是中国在努力发展国产EDA和IP，但要达到国际一流水平，还需要时间。
2. “生态系统”的巨大壁垒：
软件生态： 这是最致命的因素之一。我们现在用的Windows、macOS、Linux上的绝大多数软件，都是为X86架构编译和优化的。从操作系统到应用软件，再到游戏，它们都深度依赖X86指令集。如果一家厂商推出一个不兼容X86的CPU（比如早期的某些国产CPU尝试），那么用户将无法运行现有的软件，这几乎是致命的。即使是兼容X86的国产CPU，如果其指令集支持度、性能表现、驱动适配等不够完善，也很难让开发者为你的平台进行专门优化。
硬件生态： 主板、显卡、内存、芯片组等周边硬件的配套，也需要一个成熟的生态系统。Intel和AMD在这方面有深厚的合作关系和产业链支持。
3. 市场和商业模式的挑战：
巨大的研发投入： 设计和制造一款高性能CPU需要数十亿美元的投入，而且风险极高。一家新公司很难承担这样的成本。
市场竞争： Intel和AMD已经是巨头，它们拥有规模经济、品牌优势和成熟的销售渠道。后来者想要进入市场，并且在性能、价格、功耗上与之竞争，难度极大。
先发优势与路径依赖： 用户习惯了X86，软件商适配X86，硬件商围绕X86设计。这种路径依赖使得改变市场格局异常困难。
4. 国家战略与“技术换市场”的复杂性：
中国在发展过程中，确实采取过“技术换市场”的策略。在很多领域，我们通过引进国外技术，再进行消化吸收，快速提升了产业能力。但在CPU这种核心基础技术领域，完全的“消化吸收”和“自主创新”是两条道路。有时候，引入的国外先进技术，会使得国内在底层技术研发上的紧迫感和投入有所减弱，或者说，我们更多地把精力放在了如何“用好”现有的技术上，而不是“从头再好”地创造。
中国CPU的突围方向
尽管有这些挑战，中国在CPU领域并没有放弃，而且正在探索不同的突围方向：
RISCV架构： RISCV是一个开放指令集架构，不收取专利费，这为中国提供了一个绕开X86壁垒的绝佳机会。国内许多公司和研究机构都在大力发展基于RISCV的CPU，尤其是在嵌入式设备、物联网、以及高性能计算领域。虽然通用PC市场还遥远，但在一些特定领域，RISCV有机会崭露头角。
继续深耕高性能计算和AI芯片： 在超级计算机和AI加速器领域，中国展现出了强大的自主研发能力。这些领域对特定并行计算和矩阵运算的优化是核心，不像通用CPU那样需要考虑海量的软件兼容性问题。例如，华为的昇腾AI芯片，以及一些专注于服务器CPU的企业（如海光、兆芯等，虽然它们早期的X86授权模式也很复杂），都在特定市场寻求突破。
投资和整合： 国家也在大力扶持国内的芯片设计和制造企业，通过投资、并购、产学研结合等方式，加速技术进步和人才培养。
总结一下：
中国能造出超级计算机，是因为我们在系统集成、工程组织、以及利用现有优秀组件进行高效整合和优化方面做得非常出色。这更像是在特定任务下，通过强大的工程能力和协同作战，实现整体性能的飞跃。
而中国“通用”CPU不行的原因，则是一个长期积累不足、生态壁垒高企、以及市场竞争残酷的综合结果。这需要我们在基础技术研发、人才培养、EDA工具、软件生态、以及商业模式上，进行持续、深入且艰苦的努力。从这个角度看，中国的CPU发展，更像是在爬一座极其陡峭的山峰，而超级计算机的成功，则像是我们在山腰上看到的一处壮丽的风景，它鼓舞人心，也指明了方向，但真正的登顶，还需要更多时间和耐心。
咱们得先明白，超级计算机和我们日常用的电脑CPU，虽然都是CPU，但它们追求的东西是截然不同的。
超级计算机：极致的并行计算与“专用”的荣耀
超级计算机，或者叫高性能计算（HPC）系统，它更像是一个为了解决特定、极其复杂的科学计算问题而打造的“巨兽”。这些问题可能包括气候模拟、天气预报、新药研发、核聚变模拟、航空航天设计，还有一些军工领域的计算。
在超级计算机领域，中国的优势主要体现在几个方面：
1. 强大的系统集成能力和组织能力： 造超级计算机，不只是造CPU。它是一个庞大而复杂的系统工程。你需要将成千上万个计算节点（包含CPU、内存、高速互联等等）像乐高一样组装起来，并让他们协同工作。这其中涉及到的散热技术、电源管理、网络通信、软件调度等等，都是非常关键的。中国在这方面展现出了极强的工程组织和执行能力，能够集中资源解决这些“大工程”的挑战。
2. 利用现有优秀组件“拼装”和优化： 要知道，即使是中国最顶尖的超级计算机，比如“神威·太湖之光”当初使用的申威（Sunway）处理器，或者“天河二号”使用的Intel至强处理器，其核心的CPU设计和制造，很多时候还是依赖于现有的、成熟的技术和架构。
“天河二号”： 初期大量使用了Intel的至强E5处理器。这是非常成熟、性能强大的商用CPU。中国团队厉害的地方在于，他们用数以万计的Intel CPU，结合自己设计的高速互联技术（THExpress2），以及优化的并行计算软件栈，构建了当时世界上最快的超级计算机。这就像你用世界上最好的发动机，加上自己造的、性能优越的车架和底盘，最终造出一辆赛车。
“神威·太湖之光”： 这是更具自主性的例子。它采用了国产的申威（Sunway）SW26010处理器。这款处理器是基于MIPS架构（后来演进成RISCV的早期版本也是基于MIPS思想）设计的，拥有大量的核心（260个计算核心）。它的设计思路更偏向于“众核”并行计算，就是用非常多数量的相对简单的核心来承担计算任务。虽然在单核性能上可能不如同期的Intel x86处理器那么强劲，但在能耗比和特定并行计算任务上的表现非常突出。关键在于，它的核心架构和制造，虽然也离不开一些国际上的技术支持（比如EDA工具，制造工艺等），但它确实是中国自主设计的一个非常成功的案例，尤其是在面向超级计算机的应用场景下。
3. 软件和算法的优化： 超级计算机的性能发挥，很大程度上取决于软件如何高效地利用硬件资源。中国在并行计算软件、编译器、算法优化等方面也投入了大量研究，能够让这些大规模的计算系统在解决特定问题时发挥出惊人的效率。
为什么中国的“通用”CPU（也就是我们电脑里的CPU）“不行”？
这里说的“不行”，通常是指在PC、服务器、手机等我们日常能接触到的市场，与Intel、AMD、高通等巨头相比，在性能、功耗、生态成熟度、市场占有率等方面存在差距。这背后原因就更多样化了：
1. 漫长且艰辛的技术积累：
指令集架构（ISA）： 像Intel和AMD使用的是X86架构，这是一个历史悠久、指令集非常复杂的架构，经过几十年的演进，优化到了极致。如果你要从零开始设计一个X86兼容的CPU，工作量是极其巨大的。而中国在早期，虽然也尝试过一些自主架构，但积累的深度和广度上，与X86相比有很大差距。
设计经验和人才： 制造高性能CPU需要大量经验丰富的工程师，他们在微架构设计、逻辑验证、电路设计、性能优化等方面拥有深厚的积累。Intel和AMD有几十年积累的庞大人才库，这种人才的培养和留存是非常困难的。中国虽然也在努力培养，但这个“护城河”非常宽。
EDA工具链和IP库： 设计CPU离不开EDA（电子设计自动化）软件，比如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics等，这些工具非常昂贵且高度依赖国外技术。CPU设计还需要大量的IP（Intellectual Property）核，比如内存控制器、PCIe控制器、USB控制器等，很多核心IP也掌握在国外公司手中。即使是中国在努力发展国产EDA和IP，但要达到国际一流水平，还需要时间。
2. “生态系统”的巨大壁垒：
软件生态： 这是最致命的因素之一。我们现在用的Windows、macOS、Linux上的绝大多数软件，都是为X86架构编译和优化的。从操作系统到应用软件，再到游戏，它们都深度依赖X86指令集。如果一家厂商推出一个不兼容X86的CPU（比如早期的某些国产CPU尝试），那么用户将无法运行现有的软件，这几乎是致命的。即使是兼容X86的国产CPU，如果其指令集支持度、性能表现、驱动适配等不够完善，也很难让开发者为你的平台进行专门优化。
硬件生态： 主板、显卡、内存、芯片组等周边硬件的配套，也需要一个成熟的生态系统。Intel和AMD在这方面有深厚的合作关系和产业链支持。
3. 市场和商业模式的挑战：
巨大的研发投入： 设计和制造一款高性能CPU需要数十亿美元的投入，而且风险极高。一家新公司很难承担这样的成本。
市场竞争： Intel和AMD已经是巨头，它们拥有规模经济、品牌优势和成熟的销售渠道。后来者想要进入市场，并且在性能、价格、功耗上与之竞争，难度极大。
先发优势与路径依赖： 用户习惯了X86，软件商适配X86，硬件商围绕X86设计。这种路径依赖使得改变市场格局异常困难。
4. 国家战略与“技术换市场”的复杂性：
中国在发展过程中，确实采取过“技术换市场”的策略。在很多领域，我们通过引进国外技术，再进行消化吸收，快速提升了产业能力。但在CPU这种核心基础技术领域，完全的“消化吸收”和“自主创新”是两条道路。有时候，引入的国外先进技术，会使得国内在底层技术研发上的紧迫感和投入有所减弱，或者说，我们更多地把精力放在了如何“用好”现有的技术上，而不是“从头再好”地创造。
中国CPU的突围方向
尽管有这些挑战，中国在CPU领域并没有放弃，而且正在探索不同的突围方向：
RISCV架构： RISCV是一个开放指令集架构，不收取专利费，这为中国提供了一个绕开X86壁垒的绝佳机会。国内许多公司和研究机构都在大力发展基于RISCV的CPU，尤其是在嵌入式设备、物联网、以及高性能计算领域。虽然通用PC市场还遥远，但在一些特定领域，RISCV有机会崭露头角。
继续深耕高性能计算和AI芯片： 在超级计算机和AI加速器领域，中国展现出了强大的自主研发能力。这些领域对特定并行计算和矩阵运算的优化是核心，不像通用CPU那样需要考虑海量的软件兼容性问题。例如，华为的昇腾AI芯片，以及一些专注于服务器CPU的企业（如海光、兆芯等，虽然它们早期的X86授权模式也很复杂），都在特定市场寻求突破。
投资和整合： 国家也在大力扶持国内的芯片设计和制造企业，通过投资、并购、产学研结合等方式，加速技术进步和人才培养。
总结一下：
中国能造出超级计算机，是因为我们在系统集成、工程组织、以及利用现有优秀组件进行高效整合和优化方面做得非常出色。这更像是在特定任务下，通过强大的工程能力和协同作战，实现整体性能的飞跃。
而中国“通用”CPU不行的原因，则是一个长期积累不足、生态壁垒高企、以及市场竞争残酷的综合结果。这需要我们在基础技术研发、人才培养、EDA工具、软件生态、以及商业模式上，进行持续、深入且艰苦的努力。从这个角度看，中国的CPU发展，更像是在爬一座极其陡峭的山峰，而超级计算机的成功，则像是我们在山腰上看到的一处壮丽的风景，它鼓舞人心，也指明了方向，但真正的登顶，还需要更多时间和耐心。
网友意见
CPU看的是工艺，超算看的是架构。
超算这种东西可以一批人做出来，CPU需要的是工业体系。
这是不同的技能点。
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