国产基础软硬件集成适配优化技术探析
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摘 要：国产基础软硬件建设中，人员积极研究国产基础软硬件集成适配及优化技术，提高个人的专业水平。鉴于当前国产基础软硬件存在的技术方向碎片化、生态体系不完备、集成适配优化缺乏机制等问题，提出解决国产基础软硬件主要问题的有效对策。统一技术产业发展方向，培育国产基础软硬件应用意识，注重国产基础软硬件集成适配优化，全面掌握国产基础软硬件集成适配优化技术。
关键词：国产基础软硬件;发展现状;存在问题;解决策略
中图分类号：TP368.1 文献标志码：A 文章编号：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
当前，以美国为首的西方国家兴起了一股全球化逆潮，尤其是针对中国的高科技禁运和贸易保护主义，恶化了中国信息产业发展形势。一是利用网络安全审查、高科技禁运等手段遏制中国企业掌握核心技术。二是利用贸易保护主义打压中国高科技企业发展。随着中兴事件的爆发，中国自上而下深刻认识到了形势的严峻[1]。大力发展我国信息产业，掌握核心技术迫在眉睫。在基础软硬件方面，我国严重缺乏技术积累，如何促进技术发展，推动国产化核心技术迭代;如何通过开展集成适配技术攻关，推动国产软硬件的集成适配和协同发展，用集成优化的手段来补齐单点的短板，是需要国产化相关产业深入探析的。
1 国产基础软硬件发展现状
简单来说，国产基础软硬件就是从基础软件和基础硬件方面实现全国产化。中国从“十五”期间开始逐步对国产基础软硬件进行资金和政策投入，在过去的十多年的时间里国产基础软硬件的发展饱受质疑。经过十多年的发展，以国产龙芯CPU为代表的国产基础软硬件企业已经用实践回答了“国产基础软硬件该不该做、能不能做、能不能用等问题”，已经积攒了一定力量，形成了一定勢力，建立了一些根据地。总的来说是处于一个蓬勃发展的阶段，是能看到希望的。
但是国产基础软硬件发展情况与应用方需求仍存在一定差距;与开放市场环境下应用方需求存在较大差距，仍然有漫长的路要走。在这个过程中我们意识到了很多的困难险阻，比如我国基础软硬件研发中存在集成适配性差的问题，系统性能得不到保障，桌面终端与服务器的安全性没有达到实用性的基本要求[2]。对于我国自主发展信息化产业来说，我们需要的不单单是做一款产品，而是国产基础软硬件怎么去搭配？这些产品组合如何去优化，以掩盖单一产品中存在的短板？怎么能让用户用起来不去抵触？
2 国产基础软硬件存在的主要问题
2.1 技术方向碎片化
我国基础软硬件产业生态呈现碎片化，研发方向太过分散。国产CPU为例，我国呈现出了“八仙过海各显神通”的局面，各类技术路线并存。有以龙芯和申威为主的纯自主研发路线，以华为海思、飞腾为主的引进微架构的半自主路线，以兆芯、中科海光、贵州华芯通的合资纯引进技术路线，技术路线过多，研发资源较为分散。同为信息产业基础的操作系统也面临着这样的局面，涌现出了很多在Linux基础上做定制的企业和产品，企业力量分散，各自为战，在应用开发和测试认证方面没有统一的标准。给基于国产软硬件的信息系统集成适配带来了非常大的工作量和困难。
2.2 生态体系不完备 当前国内形成了“CPU+操作系统”的国产软硬件基础体系，基于国产基础软硬件的PC和服务器的配套外设和上层应用软件不完备，缺乏如打印机、扫描仪、身份证识别等外围设备的支持，大量的上层应用软件，如设计画图类软件、娱乐类软件等通用软件没有针对国产化PC和服务器进行过适配，缺乏通用型软件的支持，国产化PC和服务器难以真正应用开来，难以形成规模化效应[3]。同时国产基础软件多是基于开源社区代码，对于核心技术消化能力不足，在开源社区贡献有限，单品的性能、用户体验和稳定性都有所欠缺，只能基于开源生态发展，无法良好的构建自身的生态系统。
2.3 集成适配优化缺乏机制
当前国内CPU、基础软件和应用软件和外围设备厂商之间缺乏制度性的合作，组织协调和利益分配的机制尚未成立，关键软硬件兼容性相关标准和应用开发接口尚未规范。我们知道，苹果笔记本的工作主频很多时候用的都不高，但是苹果笔记本的使用流畅度要比很多CPU主频比它高两倍的电脑还要流畅，这归功于苹果公司强大的集成适配优化能力。针对国产基础软硬件集成适配的优化目前是非常欠缺的，为用户服务的企业对国产基础软硬件不熟悉，没用过，没有针对国产基础软硬件进行过适配优化方案的探索，导致了搭建基于国产基础软硬件的信息系统的时候，无法针对爆发的问题进行解决，用户体验无法提升。经常性无法解决问题导致用户口碑较差，长久来说用户对国产基础软硬件会存在一定程度的怨言，不利于国产基础软硬件的发展。
3 解决国产基础软硬件主要问题的思考
3.1 整合资源，统一技术产业发展方向
当前自主信息化产业生态碎片化严重，国家应因势利导。着力扶持有巨大潜力的重点企业发展，形成核心技术发展合力。统一国产基础软硬件各类产品的技术标准，收缩操作系统和CPU的技术方向，统一接口、驱动。充分发挥政府机构、行业协会和产业联盟的作用，汇集重点企业形成合力，加强企业之间的合作。
3.2 应用牵引，培育核心技术产业生态
依托政府和其他特殊领域的市场，打造国产基础软硬件的综合实验室。通过实验室环境，提升国产基础软硬件产品的功能、性能和用户体验，构建国产基础软硬件生态体系[4]。同时建立国产基础软硬件产品培育机制，为厂商提供产品孵化市场，扩大国产基础软硬件上下游生态圈;积极培育国产基础软硬件应用意识，除了政府外，在科研机构、高校大力推广，教学和实验环境逐步用国产操作系统代替Windows，改变广大技术人员的开发和应用习惯;依托国家投资、产业资金等手段，统筹布局国产基础软硬件产业链，促进国家信息产业生态体系。
3.3 国产基础软硬件集成适配优化
抛开国家层面，和国产基础软硬件相关企业最为密切相关的是系统优化，把国产CPU、操作系统和应用层、整机产业实现对接，以应用为牵引，软硬件结合，对全系统进行优化。例如龙芯针对某系统的成果——某数据库应用，HP的X86服务器需要50分钟，龙芯服务器优化前8小时，优化后80秒;某图形应用，X86i7平台每秒40帧，龙芯平台优化前每秒不到1帧，优化后每秒80帧;某指挥系统（GIS）应用，X86i7平台每秒20帧，龙芯平台优化前每秒3帧，优化后每秒30帧。这些成果都是通过优化的手段来取得的，优化技术短板，提高集成适配整体性能。
4 国产基础软硬件集成适配优化的有效策略
国产基础软硬件集成适配优化技术主要涉及到应用系统迁移适配、应用系统优化和终端平台适配优化等三个方面。
通过对前端（终端）和后端（服务端）软件的优化，使得基于国产基础软硬件平台的应用系统能够满足2、5、8秒响应时间行业标准要求，实现国产化应用系统由能用向好用的转变，为后续大规模推广奠定基础。
4.1 应用系统迁移适配
应用系统迁移适配包括操作系统兼容适配、中间件兼容适配、数据库兼容适配、Web前端兼容适配、办公软件兼容适配的工作。
在已有系统通过国产化平台可迁移性评估后，从操作系统、中间件、数据库、Web前端、办公软件等几方面对系统进行兼容适配，实现原有系统向国产平台迁移，系统所有功能达到能用状态。
4.2 应用系统性能优化
应用系统优化包括Web前端优化、数据库优化、中间件配置优化、服务端代码优化几个方面。
从操作系统、数据库、Web前端、服务端代码等几方面对应用系统的性能进行优化，通过提高操作系统I/O效率、提高数据库缓存命中率，减少I/O访问，提高网络吞吐量、提升复杂页面交互效率等方面，达到提升应用系统的整体性能，降低系统响应时间的目标，使迁移到国产化平台的应用系统性能得到较大幅度提升，实现应用系统从可用转为好用，用户使用体验得到明显增强[5]。
对于能够迁移到基于国产化环境下的系统，系统应在迁移时对国产化环境做兼容性适配工作，并在系统迁移后对系统性能进行优化，且系统性能优化工作应与内部测试工作迭代进行。
4.3 终端平台适配优化
终端平台适配优化针对办公应用场景，开展桌面操作系统、流版签、浏览器、底层基础软件及常用外设自主可控终端优化适配，解决自主可控终端性能低，稳定性差，难以满足日常办公应用需求的问题。从操作系统开关机时间、典型流板式文件打开时间、典型网页加载时间、混合文件拷贝时间等方面提升终端平台的性能和易用性。
开展桌面操作系统、流版签、浏览器、底层基础软件等国产软件及国产打印机、扫描仪等外设在国产化终端平台上的适配优化工作，突破基础库硬件加速、内存驻留、软件热点分析、软件架构优化、软件性能瓶颈分析、内核调优等关键技术，提升操作系统及基础办公软件运行效率，通过迭代优化实现终端平台的整体性能逐步提升。
5 结束语
综上所述，本文研究国产基础软硬件集成适配优化技术，首先介绍国产基础软硬件发展现状，了解中国对国产基础软硬件在资金和政策上的投入情况，然后介绍国产基础软硬件存在的主要问题，提出国产基础软硬件问题的解决对策。重点介绍国产基础软硬件集成适配优化策略，全面掌握应用系统迁移适配、应用系统优化、终端平台适配优化等技术，提高操作系统的兼容性，加强国产化终端平台适配优化，稳步提升国产基础软硬件及终端平台的整体性能。
参考文献：
[1]沈浩.国产基础软硬件平台可信计算系统应用研究[J].电子技术，2018，47（5）：25-27.
[2]闵晓霜.基于国产软硬件平台的OPCUA服务器设计与实现[J].信息技術与网络安全，2018，37（12）：75-78+90.
[3]刘军霞，杨先文，刘俊霞，等.面向国产OS的PCI采集卡软硬件设计与验证[J].微处理机，2017（2）：59-63.
[4]马思源.基于国产软硬件的基层政府综合信息平台的设计与实现[J].电脑与电信，2017（8）：51-54.
[5]谢淑莲，李理，徐建春.基于国产CMC芯片的数控装置软硬件技术开发[J].制造技术与机床，2017（1）：165-167.
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