龍芯

龍芯

龍芯是中國科學院計算所自主研發的通用CPU,採用簡單指令集,類似于MIPS指令集。龍芯1號的頻率為266MHz,最早在2002年開始使用。龍芯2號的頻率最高為1GHz。龍芯3A是首款國產商用4核處理器,其工作頻率為900MHz~1GHz。龍芯3A的峰值計算能力達到16GFLOPS。龍芯3B是首款國產商用8核處理器,主頻達到1GHz,支持向量運算加速,峰值計算能力達到128GFLOPS,具有很高的性能功耗比。

2015年3月31日中國發射首枚使用"龍芯"北鬥衛星。

  • 中文名稱
    龍芯
  • 外文名稱
     Loongson 
  • 舊稱
    GODSON1
  • 研發單位
    中國科學院計算所

​產品介紹

龍芯1號

(英文名稱Godson-1)于2002年研發完成,是一顆32位元的處理器,內頻(也稱:主頻)是 266 MHz。

龍芯2號(英文名稱Godson-2)于2003年正式完成並發布。

龍芯2號是64位元處理器,內頻為300MHz至1000MHz,500MHz版約與1GHz版的Intel Pentium III、Pentium 4擁有相近的效能水準。

龍芯2號最初版本

龍芯2號最初的版本是用0.13微米的製程技術,往後也會使用更精細的製程技術。事實上龍芯2號當稱為一個系列,過程中經過數次步階進化,已知的有2、2A、2B、2C、2E、2F等型號,目前龍芯2號處理器已用于黃羊河公司(YellowSheepRiver,簡稱:YSR)的低價型Linux桌上型電腦(也稱:台式機):Municator中,最初的售價約為1200元人民幣。其電腦皆有在 2006 年3月德國漢諾威CeBIT及6月的台北國際電腦展覽會中展出。

龍芯2E

2006年6月,龍芯2E繼成功在法國流片成功後,全世界排名第五位的積體電路生產商--意法半導體公司與中科院計算所簽訂技術許可協定,購買龍芯2E的生產和全球銷售權。意法半導體計畫每年銷售龍芯晶片1000萬片以上。

2006年9月13日,中國科學家宣布研製成功通用中央處理器晶片龍芯2E。它是一款採用64位元MIPSⅢ指令集的RISC處理器,採用90納米的CMOS工藝,電晶體數目是4700萬個,晶片面積是6.8mm×5.2mm。最高主頻達到1.0GHz,一般頻率是800MHz,功耗大約是5-7瓦。實際運行頻率定于660MHz。規格方面,龍芯2E處理器有128KB一級快取、512KB二級快取。性能方面,它的單精度浮點運算速度是每秒80億次,雙精度浮點運算速度是每秒40億次。龍芯2E在1.0GHz主頻下,SPEC CPU2000的積分為500分,綜合性能達到Pentium III和Pentium 4的水準。

龍芯2F

龍芯2F與龍芯2E相比,主要有以下幾個方面的提高。一是主頻提高30%以上,通過頻率篩選,將有1GHz以上的產品。二是相同頻率下功耗降低40%左右,並增加了很多諸如降頻、溫度感測器、關閉L2等功耗管理功能。三是集成了更多的系統功能,除了CPU外,還集成了DDR2記憶體控製器、66MHz PCI/100MHz PCIX控製器、Local IO控製器、GPIO、中斷控製器、DMA控製器、部分顯示加速等功能,將大幅度降低系統成本。四是封裝更小,龍芯2E的封裝為35mm*35mm,龍芯2F為27mm*27mm。五是可測性設計(DFT)和可生產性設計(DFM)有明顯提高,因此可以降低晶片成本。

龍芯2G

龍芯2G在設計規格上相當于龍芯3A的單核版。與上一代龍芯2F相比,在二級快取容量、IO匯流排頻寬,配套橋片性能上都有大幅提升。龍芯2G目前在1GHz情況下運行穩定,可提供更好地使用者體驗,並適用于筆電與瘦客戶機等移動與桌面市場。

龍芯3A

中國第一個具有完全自主智慧產權的四核CPU,龍芯3號處理器採用的是65nm(納米)工藝,主頻1GHz,電晶體數目4.25億個, 單顆龍芯3A的最大功耗為15W,理論峰值為16Gflops,每顆CPU單瓦特能效比1.06Gflops/W,是目前X86 CPU的2倍以上,達到了世界先進水準。龍芯3號多核CPU系列產品定位伺服器和高性能電腦套用。

龍芯

龍芯3A集成了四個64位超標量處理器核、4MB的二級Cache、兩個DDR2/3記憶體控製器、兩個高性能HyperTransport控製器、一個PCI/PCIX控製器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控製器。龍芯3A的指令系統與MIPS64兼容並通過指令擴展支持X86二進位翻譯。


龍芯3A處理器特點
主頻900MHz–1GHz
微體系結構集成了四個GS464超標量處理器核;採用交叉開關進行片內的互連;通過HT接口進行片間可伸縮互連;多核共享分散式二級cache;採用可伸縮的目錄結構維護cache一致性
高速快取每個處理器核包含64KB一級指令cache、64KB一級資料cache,四個處理器通過交叉開關共享4MB的二級cache
記憶體控製器兩個DDR2/3-800控製器
高速I/O集成兩個HyperTransport控製器,頻寬達到6.4GB/s,支持四個處理器無縫互連。
其它I/O集成PCIE/PCIX控製器以及LPC、SPI、UART、GPIO等I/O控製器
製造工藝65nm CMOS工藝
封裝BGA封裝,1121個引腳
功耗<15W@1GHz

龍芯3B

繼龍芯3A後,龍芯3號系列處理器的第二代產品——8核龍芯3B處理器已于今年年初流片成功。目前龍芯公司相關部門正在對該款晶片做進一步的開發和測試工作。預計今年夏天實現量產。

龍芯3B仍採用65納米生產工藝,在單個晶片上集成8個增強型龍芯GS464處理器核,它可以與MIPS64兼容,並支持X86虛擬機和向量擴展。在1G主頻下可實現128G flops的運算能力。在存儲設計方面,龍芯3B最多可同時處理64個訪問請求,可提供12.8GB/S的訪存頻寬。在I/O接口方面,龍芯3B實現2個16位的HyperTransport接口,可提供高達12.8GB/S的IO吞吐能力。八核龍芯3號的晶片對外接口與四核龍芯3號完全一致,兩款晶片引腳完全兼容,可實現無縫更換。

龍芯四核

2012年8月7日龍芯產業化公司龍芯夢蘭網站顯示,一款型號為逸瓏8133攜帶型筆記本即將上市銷售。這款產品給予龍芯3A的四核處理器,主頻為900MHz,作業系統支持紅旗、中標麒麟、中科方德、共創、Debian Linux等。正式發售版的逸瓏8133將預裝國產辦公軟體。

龍芯

逸瓏8133攜帶型筆記本產品模具和配色類似蘋果的MacBook Pro,但轉軸部分有所改進。知情人士透露,這款產品的最終售價將會在4000元左右,比MacBook Pro便宜了不少。如果批量購買五台以上,將會略低于這個價格,或為3998元。  

龍芯

據介紹,該產品搭載的龍芯3A處理器是龍芯系列產品中最高端的產品,擁有四個核心,每顆核心的主頻為900MHz~1GHz。處理器採用意法半導體公司(STMicro)65納米CMOS工藝,熱設計功耗15W。

發展歷程

2001年5月,在(中國大陸)中科院計算所知識創新工程的支持下,龍芯課題組正式成立。

2001年8月19日,龍芯1號設計與驗證系統成功啓動linux作業系統,10月10日通過由中國科學院組織的鑒定。

2002年8月10日,首片龍芯1號龍芯XIA50流片成功。

2002年9月22日龍芯1號通過由中國科學院組織的鑒定,9月28日舉行龍芯1號發布會。中國人大常委會副委員長路甬祥、全國政協副主席周光召參加了龍芯1號發布會。

2003年10月17日,龍芯2號首片MZD110流片成功。

2004年9月28日,經過多次改進後的龍芯2C晶片DXP100流片成功。

2004年11月,中國國務院總理溫家寶視察中科院計算所聽取龍芯研發情況匯報。  

龍芯

2005年2月,中國國家主席胡錦濤等黨和國家領導人在參觀中科院建院55周年展覽時參觀了龍芯處理器展覽。

2005年1月31日舉行了由中國科學院組織的龍芯2號鑒定會,2005年4月18日在北京人民大會堂召開了由科技部、中科院和信息產業部聯合舉辦的龍芯2號發布會,人大常委會副委員長顧秀蓮參加了龍芯2號發布會。

2006年3月18日,龍芯2號增強型處理器CZ70流片成功。“龍芯” 也要對Intel說“不”了 (此說法有帶廣告宣傳的性質) 眾所周知,CPU是決定電腦性能的核心部件,也是整個系統的核心。其負責整個系統指令的執行、數學與邏輯的運算;資料的存儲與傳送;以及對內對外輸入/輸出的控製。而在這個電腦核心部件市場領域裏,人們最為熟悉的兩個品牌無疑是Intel和AMD,他們在處理器市場的強勢地位似乎無人能撼動。在CPU技術上,我們跟國外廠商有著較大的差距,缺乏具有自主智慧產權的CPU晶片,是中國電腦產業的一大“芯”病,也是我們這些電子工作者、網路人胸口永遠的痛。

過去,代表著國際IT頂尖技術的CPU晶片一直被英特爾等國外巨頭所壟斷,中國企業及消費者為之付出了巨額著作權費。好在神州龍芯公司先後推出了“龍芯1號”、“龍芯2號”,打破了中國無“芯”的歷史。“龍芯”的誕生被業內人士譽為民族科技產業化道路上的一個裏程碑。商品化的“龍芯”1號CPU的研製成功標志著中國已打破國外壟斷,

初步掌握了當代CPU設計的關鍵技術,為改變中國信息產業“無芯”的局面邁出了重要的步伐,對中國形成有自主智慧產權的電腦產業有重要的推動作用,對中國的CPU核心技術、國家安全、經濟發展都有舉足輕重的作用。我們有信心:“龍芯” 對Intel說“不” !

產品意義

有了龍芯,我們可以開發自己的伺服器、路由器,甚至軍工產品。 

世界工廠的困惑

眾所周知,中國目前已經成為名副其實的“世界工廠”,到過“珠三角”、“長三角”的讀者,特別是在此兩地工廠工作過的應該有切身感受。眾多外資企業將生產過程的低端部分----主要是加工和組裝環節轉移到中國,這些低端環節耗費勞動力多,勞動強度大,但附加值很低。

電腦業界赫赫有名的羅技滑鼠,生產工廠設在蘇州,每年向美國運送2000萬個貼著“中國製造”標簽的滑鼠,每隻在美國的售價約為40美元。在這一價格中,羅技拿8美元,分銷商和零售商拿15美元,另外14美元進入零部件供應商的腰包,中國從每隻滑鼠中僅能拿到3美元,而且工人工資、電力、交通和其他開支全都包括在這3美元裏!

站在電子愛好者角度看,滑鼠的製造有何難?難就難在羅技能將小小滑鼠產業做得這麽大,關鍵在于其智慧產權和品牌。說得極端一點,小小的CPU晶片,動輒成百上千甚至上萬元一顆,其主要材料無非是一點金屬和可從沙子中提煉的矽,但是不掌握CPU設計技術、晶片製造技術,我們又能有何選擇?

對PC產業來講,包括聯想、方正這樣的大企業利潤也是相當低的,主要原因就是我們買別人的晶片來組裝,隻是一個組裝工廠而已。而且,在國際CPU巨頭AMD與英特爾的明爭暗鬥中,中國PC廠商無論怎樣都掩蓋不了“看他人臉色”的尷尬處境,既要哄著佔有份額優勢的英特爾,又不敢得罪價格佔優的AMD,而這一切都緣于我們無“芯”可挑大梁,緣于中國PC業長期以來沒有佔據技術的製高點。

“龍芯”的市場前景

進口一顆伺服器用的CPU晶片(至強MP)價格高達幾萬元,佔到伺服器成本的70%以上,據統計,光進口晶片國外大公司每年就能從中國賺走一百多億美元。如果“龍芯”可以替代,市場前景不可限量。

為了促使“龍芯”能盡快得到整機製造企業和系統設計企業的套用,使其順利進入產業鏈,促進產業化,國內MII-MS嵌入式軟體實驗室為“龍芯二號”CPU開發面向的BSP軟體支持包,使“龍芯”能支持微軟公司的Windows CE這一嵌入式作業系統。“龍芯2號”電腦目前已亮相國際市場,基于Linux,含40GB硬碟、256MB記憶體,具有上網、收發郵件、辦公文本處理、音影片播放等基本功能,相當于1GHz的奔3台式機,售價僅150美元。但僅僅隻有低價是不夠的。CPU的產業鏈非常長,並不是說做出了一個產品馬上就可以形成一個產業,就能夠大量的賣出去。它需要作業系統、套用軟體、硬體設計的配合。產業化的主要手段就是建立產業聯盟,目前在北京有龍芯公司,在重慶、江蘇、廣東等地都有“龍芯“的基地。“龍芯”的套用不僅僅限于電腦,對國防工業,網路伺服器、路由器遊戲機,特別在中國廣大的消費市場有著廣闊的發展前景。

龍芯讓人人都用得起電腦,當初龍芯一個研發宗旨是信息化要為廣大人群服務,因此龍芯一直註重在低成本方面的突破。雖然電腦價格越來越低,但是對于廣大的中國市場來說,仍然太貴,特別是農村和西部市場。龍芯電腦的推出為填平數位鴻溝提供了可能性,有廣闊的前景。

政治方面

"龍芯”,安全芯

金山軟體總裁雷軍說過:“未來10年的國產軟體將發展成為一個巨大的軟體工業,國人大規模使用國產辦公軟體和操作平台的時代也將隨之而來。”剛巧龍芯2號的主要套用目標是Linux作業系統,以避開與Windows和Intel陣營的正面交鋒。政府大力打擊盜版與保護和優先使用國產軟體,對我們即將出世的“龍芯”新生兒應該是個好兆頭。

“龍芯”最為獨特的優勢,不是性能,也不是價格,而是它的安全性。軍隊、政府、國有企業和科研機構等部門使用的信息技術設備,直接關系到國家信息網路的安全。採用“龍芯”CPU,將有助于消除中國在電子政務、國防等方面的安全困惑,改變在信息安全領域的被動局面。

CPU是各類電子系統的核心。因為缺乏自主的CPU技術,也直接或間接導致我們很多產業中的許多技術和產品要依靠進口。如果不掌握核心技術,我們的武器裝備和核心裝備,我們的國家安全也將受到嚴重的威脅,因此國家將微處理器列為重要的發展方向。

目前一個普通的晶片一般由三百萬至四百萬個電晶體構成,這樣每個電晶體的所有功能,具體作用都是說不清,道不明的,所以晶片就極有可能存在“後門”。據傳某些別有用心的晶片製造商對外出口時,都會將某特殊指令留存該國國防部,如此一來,兩國一旦有事,那麽一個口令就能將敵國的相關系統陷于癱瘓。

早在2005年05月01日聯想公司收購IBM的全球PC(ThinkPad與ThinkCenter)業務前,美國政界就聯想收購案中可能產生的威脅美國國防安全的問題展開激辯。西方列強為該國利益直陳利弊無可厚非,反觀中國又何嘗不是如此?而“龍芯”就不存在這一問題,而且建有強大的底層安全硬體平台,並可抵御黑客,網路軍隊的惡意的網路攻擊。所以從國家的根本利益出發,我們必須擁有和大力發展自己的晶片產品。

自主創新才有出路

前中國商務部長薄熙來曾向歐盟的官員算過一筆賬,稱中國對外出口8億件襯衫,才能換回一架空中客車產“A380”的飛機。由于中國向美國的出口多為低附加值的實物產品,而美國向中國的出口多為金融、法律服務、軟體等高附加值的非實物產品,因此才會出現“中國開到美國的船都是滿的,開回來時都是空的”的現象。而在上述一多一少、一虛一實的交換中,表面的等價卻掩蓋著深刻的不平等。

目前中國所有的產業,擁有自己的技術和標準不到1%。中華民族是非常堅韌的,我們在最困難的時候,用簡陋的裝備造出了兩彈一星。雖然目前我們在技術上和發達國家有一定的差距,但是CPU這種關鍵核心技術關系到國家戰略,無論花多大成本都要做,不能受製于人。

關鍵的對國民經濟有重大影響的技術一定要自己做,因為用錢買不到。“龍芯一號"(頻率200M左右)研發出來時,國外把技術出口限製放寬到200M。“龍芯二號”發布後,頻率達到500M,美國就把技術出口限製放到400M。

有人認為中國不可能做出高性能CPU,所謂不可能是因為我們沒有去做,“龍芯”已經證明這一點。目前CPU發展到一個難得的轉折期,由于物理極限和功耗的限製,像英特爾一些公司,也在苦苦尋求新的突破,這是我們的大好機會。

“龍芯”設計選擇了在結構上的創新和突破,通過結構的最佳化、並行編譯和軟硬體的協同來提升程式運行速度,彌補主頻的劣勢。自主創新就是要另闢蹊徑,走具有中國特色的社會主義道路,循規蹈矩,亦步亦趨是萬萬沒有出路的!

未來展望

中國工程院院士、聯想漢卡發明人倪光南指出:IT核心技術的掌握關系到國家的信息安全,因此,IT核心技術中國非做不可。

一位網友在搜狐部落格網上這樣寫到:很希望看到中國自己的CPU,不管它的性能怎樣,隻要它上市,我就會買。身為開發人員,深深地能夠理解作為中國的開發人員所擔負的歷史責任。既然沒有機會加入到CPU的開發中,那就在他們辛勤工作的時候默默支持吧!多麽樸實的言語,但展現的卻是國人高昂的愛國激情!

“龍芯”的問世不僅僅在于中國自主研發出了自己的CPU產品,其更深層次的意義在于它穿透了困擾在中國科技人員心中的一團迷霧,憑借著自身的技術研發實力,中國同樣可以自己研發生產出被國外壟斷的產品。目前有不少年輕人,對國貨表現出一貫的不信任,尤其數碼產品等。日本人就很善于引進外國技術,然後學習、模仿、創新,中國人同樣也有這種精神。中國既然可以在艱難條件下研發兩彈一星,在航天領域與美國、歐洲並肩前進,那麽在晶片研製領域也一定可以做到!

“龍芯”是我們自己的孩子,我們要用心去愛護他。雖然他現在還不如Intel,但至少目前還沒有幾個國家能夠生產出這種暫時不如Intel的東東!這就是我們的驕傲!回想霍元甲時代,作為香港特區一位電子工作者,筆者再次感慨萬千。我們是龍的傳人,不是東亞病夫!我們堅信“龍芯”的成功是必然的!我們期待著“龍芯”帶給我們更多、更大的驚喜!

其他資料

自主性

1. 得到MIPS結構授權是不是意味著非自主創新?

答:這個問題要看大家對“結構”或“架構”兩個字的理解。電腦架構的發展經歷的不同的階段,在六、七十年代,指令系統就是架構,因為那時候電晶體資源比較有限,所有的實現都是按照最簡單的來。指令系統對結構是有影響的,例如,如果指令系統中有乘法指令,結構上就要實現乘法指令。而現在,電腦架構已經遠遠超出了指令系統的範圍。

在電腦中,指令系統就是一種語言,就像我們用的漢語和英語一樣。比如說我們要寫一本小說,用中文寫還是用英文寫對小說肯定是有很大影響的,但關鍵是小說的內容本身。指令系統也一樣,就是電腦中軟體和硬體之間的一種語言。為什麽要採用MIPS指令系統而不是自己定義一個新的指令系統呢?例如“六十六”和“66”表示的是相同的意思,但前者隻有懂中文的人才明白,後者全世界都明白。

另外,指令系統對CPU架構雖然有一定的影響,但影響不大。MIPS指令系統隻有300多條,大龍芯已經在此基礎上新增加了500多條,因為MIPS指令系統是可以擴充的。

在CPU領域,架構不是指令系統,而是指“微體系結構”(microarchitecture),就像蓋房子一樣,房子的結構得自己設計。以MIPS為例,同樣的指令系統,也可以讓一個研究生就設計出一個簡單的CPU;也可以讓一個國際一流的團隊設計出有市場競爭力的CPU,都是運行MIPS指令系統的。

因此,指令系統對架構有影響,但不是架構的關鍵。龍芯在過去8年中,在架構上是有很深的積累的,並已經申請了近百項專利。

2. MIPS指令系統是不是在市場上邊緣化了,不適用于電腦?龍芯採用MIPS指令系統是不是隻能套用于低端套用?

答:技術跟市場不能混為一談。X86的成功,主要是市場的成功,學術界都知道其結構上不如當年已經死掉的DEC的Alpha;同樣,微軟的成功也主要是市場成功。

目前山寨手機的成功主要也是商業模式的成功。

指令系統跟低端或者高端沒有關系。90年代的時候世界上最快的500台電腦中有300多台是MIPS指令系統兼容的。

LINUX是肯定能發展起來的。在伺服器市場,截止2011年第四季度 Linux伺服器在全球伺服器市場中的佔比為18.4%的份額,比2010年同期相比成長了1.7%。在國外桌面使用 LINUX的也很多。我們國家是使用LINUX最不普及的,巴西、委內瑞拉、越南、俄羅斯等政府辦公和教育都是LINUX為主。

目前,龍芯的伺服器、個人終端、嵌入式三個系列的定位已經完備。技術已經有競爭力。以伺服器市場來說,今年曙光5000A使用8000顆AMD的CPU達到了200萬億次,而明年曙光6000將使用8000顆龍芯3號達到1000萬億次。龍芯決不是低端的東西。

3. 採用MIPS架構是不是有安全性的問題?

答:指令系統就是一個編碼。是公開的,不涉及任何安全問題。指令系統說穿了就是如何用數位表示加、減、乘、除這些操作。我們可以用1、2、3、4四個數位分別表示加、減、乘、除四個操作,也可以用5、6、7、8來分別表示加、減、乘、除(當然實際情況會稍微復雜一點),這些都是公開的。關鍵是人家用1、2、3、4表示加、減、乘、除大家已經習慣了而我們如果非要用5、6、7、8來表示,大多數人就看不明白。

龍芯購買MIPS授權,不是購買MIPS公司已經完成的設計,而是取得MIPS兼容這個標志,主要是市場行為。

MIPS公司的授權客戶有很多,包括AMD、SONY、NEC等等。

4. 既然是自主的,為什麽要購買MIPS的架構?

答:指令系統不能申請專利,MIPS曾經有四條指令的實現方法上于1986年申請了專利,但這些專利已經于2006年到期。因此龍芯購買 MIPS授權不是因為這幾條指令。

我們在MIPS的指令系統的創新方面已經遠遠超過了MIPS公司。購買MIPS授權主要是減少市場過程中的麻煩,包括有利于拓展海外市場。

龍芯在關鍵技術上不依賴MIPS。但做到跟MIPS兼容可以充分利用該陣營的力量。

智慧產權問題,本質上是市場問題,不是法律問題。例如,Transmeta公司本來市場很好,但Intel起訴它,打了兩年官司,最後Intel輸了,但兩年過程中沒有人敢跟Transmeta做生意,最後Transmeta被拖垮了。

MIPS指令系統是大學和研究生教育的教科書上用的指令系統,被譽為“CPU中的LINUX”。就像我在背景材料中說的一樣,龍芯沒有侵MIPS的專利權,但我們在產品銷售過程中不能打“MIPS兼容”的商標,否則會侵MIPS的商標權。另外,我們提供給客戶的指令手冊中不能直接翻譯MIPS的指令手冊,否則就會侵犯copyright。龍芯現在是“有罪假設”,小企業跟龍芯合作沒有太多的考慮,但大企業跟龍芯合作,一定會考慮龍芯的可持續發展問題。

關鍵是龍芯購買MIPS授權有很大的好處。最近很多國外的大企業紛紛找我們合作,就是因為我們購買的MIPS的授權,大家認為龍芯是一個中規中矩的組織。還有很多合作伙伴(包括微軟的WinCE、Adobe、風河等)開始把軟體往龍芯上移植,也主要是看好龍芯。最近還有不少美國人到龍芯找工作。我們做自主創新,一定要做統一戰線,要團結很多人,包括美國人。我們購買了MIPS的結構授權,就會有很多美國人支持龍芯,巴不得龍芯越大越好。最後,我們購買MIPS結構授權的代價極小,充分利用了金融危機。

5. 為什麽在這時候購買,不是早些時候或者晚些時候?

答:一方面,龍芯經過8年的積累,技術上已經具備較強的市場競爭力,產業化方面經過多年的探索也具備了很好的基礎。在此基礎上,準備以企業為主體正式進行龍芯的研製和推廣。另一方面,在這時候購買可以利用金融危機的時機降低購買費用。龍芯在MIPS授權方面的費用遠小于每年花在EDA工具方面的費用。

胡偉武

中科院計算技術研究所研究員、“龍芯一號”研製組組長胡偉武今天在此間透露,最近研製的龍芯二號增強型,性能達到中低檔“奔四”水準,龍芯處理器的研發成功,標志著中國掌握高性能處理器技術。

胡偉武是在今晚此間舉行的“飛揚的青春”中國青年五四獎章系列論壇首場論壇上發言時作上述表示的。

這位“龍芯二號”的總設計師和項目負責人透露,二〇〇二年我們研製出“龍芯一號”,性能相當于“五八六”,二〇〇三年研製了“龍芯二號”,達到中檔“奔三”水準。

胡偉武表示,中國晶片產業的發展必須走自主創新的道路,如果不掌握核心技術,國家安全將受到嚴重的威脅。一顆伺服器用的微處理器晶片價格高達幾萬元,佔到伺服器成本的百分之七十以上,每年的晶片,國外大公司就從中國賺走一百多億美元,這是中國第一大進口貨物。最近華盛頓一家研究所向美國國會提交了一份“中國向前跳了一大步”的報告,分析了中國科學技術競爭力,該研究所列舉了中國自主創新的三個案例,其中一個就是龍芯。

這位二〇〇三年度中國青年五四獎章得主介紹說,龍芯課題組主要由年輕人組成,全組平均年齡不到三十歲,大多數人員來自國內的頂尖名牌大學,不少人進入大學的時候就是聯考的前幾名。

剛剛過去的2008年,有太多的事情值得記憶。在伺服器業界,各家廠商也推出了多款產品。

當然,在2008年還有更多的伺服器產品值得我們細說。對于已經到來的2009年,也有多種產品和技術值得我們關註,比如說晶片領域、作業系統領域和虛擬化領域。

晶片 從x86到RISC的爭戰

2009年,從AMD、Intel到IBM和Sun都會有多款晶片推出。Intel公司已經基于Nehalem架構發布了桌面端的晶片產品酷睿i7,基于該架構的伺服器產品也將會在今年陸續推出。

根據相關的資料介紹,Nehalem架構最大的改造在其前端匯流排(FSB)上面,其傳統的並行傳輸方式被廢棄,轉而採用基于基于PCI Express串列點對點傳輸技術的通用系統接口(CSI),即Intel所稱的QuickPath,與AMD公司此前所推出的HyperTransport(超傳輸匯流排)高速串列匯流排異曲同工。AMD在今年第一季度所發布的“上海”晶片升級版將會把其HyperTransport升級到3.0版本,提升其頻寬到17.6GB/S。

此外,Nehalem也將記憶體控製器集成到了晶片內部,能夠更好地實現對DDR記憶體的支持。Intel公司在其官方部落格表示,Nehalem的其他特徵還包括支持虛擬化設備的輸入/輸出(VT-d技術)和核心加速模式。

VT-d技術在此前以虛擬化CPU為主的基礎上增加了虛擬I/O的能力,能夠有效提高虛擬機的性能和效率;而核心加速模式能夠使得使用者根據需要開啓、關閉以及加速單個核心的運行。

對于AMD公司來說,除了“上海”的升級版他們還會在今年下半年發布基于新Fiorano平台的代號為“伊斯坦布爾”的六核晶片。

在x86晶片競相升級的同時,RISC晶片或者說非x86晶片在今年也會有多項新產品推出。據相關資料表示,Intel將會採用跟Nehalem類似的架構推出新一代四核安騰Tukwila處理器,而IBM將會推出其Power 6晶片的升級版Power 6+,繼續推動器Power架構的發展。對于Sun公司來說,一再延遲的Rock系列高端伺服器晶片,也將在今年發布,該晶片的性能和市場接受程度,對于Sun公司將會產生重大影響。

當然,還有一款晶片我們不能不給予關註,那就是國產晶片“龍芯”。已經在桌面端邁出產業化步伐的龍芯,今年或將推出四核或者八核的“龍芯三號”,甚至可能會對核心進行修改以便運行Windows系統。    

產品架構

龍芯

龍芯指令集:

CPU訪存指令 24個 全部來自MIPS

CPU算數指令(ALU) 10個 全部來自MIPS  

CPU算數指令 14個 全部來自MIPS

CPU乘除指令 12個 來自MIPS

12個 來自龍芯(其中8個重復MIPS指令功能)

CPU跳轉分支指令20個 全部來自MIPS

CPU位移指令 15個 全部來自MIPS

CPU特殊指令 2個 全部來自MIPS

CPU異常指令 12個 全部來自MIPS

CPU CPO指令 10個 全部來自MIPS

龍芯處理器共131個指令,其中119個來自MIPS,12個來自龍芯(但其中MULTG、DMULTG、MULTUG、DMULTUG、DIVG、DDIVG、DIVUG、DDIVUG共8個重復MIPS的指令功能。)

產品特點

架構

靈活的可配置IP核架構

Cache容量可配置

0/4K/8K/16K I/D Cache

TLB形式可配置

接口

可配置接口

AMBA 2.0 full compatible

Direct RAM (Harvard Structure)

MIPS SYSAD

Co-processor Intelface

內外時鍾關系可配置

IEEE754兼容FPU可配置

MMX部件可配置

EJTAG接口,便于SOC調試

功耗

具體配置相關,Typical::1~2 mW/MHz

面積

與具體配置相關,Min:1.0mm2 (軟IP)

友好的IP使用者接口

可視化配置介面

完全可綜合的IP,可無縫銜接主流EDA工具

集成synthesis環境

verilog仿真模型

IP Modeling

ISS仿真器

SoC硬體驗證平台

SoC系統虛擬開發平台

軟/硬IP

IP抽象模型提取,提供工業格式檔案

硬IP的實現(0.18微米/0.13微米工藝)

IP架構

增強可配置彈性

在面積、功耗上持續最佳化

針對套用不斷增強處理能力(加密安全,控製,JAVA)

增加對多核的支持

SOC開發平台

提供基于EJTAG的IDE

提供ISS用于性能評估

系統

硬體開發板

作業系統

Linux

OpenBSD (N64 ABI)

VxWorks

WinCE

軟體支持

軟體支持

XFree86-4.1.0 X Server

Mozilla Browser,Apache WEB server

Compiler:GCC,F77

Word processing,video server

Virtual Terminal for X and Wind

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