中國(guó)龍芯CPU及產(chǎn)品最新進(jìn)展

龍芯CPU(英文名：Loongson，舊稱GODSON1)是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所自主研發(fā)的通用CPU，采用簡(jiǎn)單指令集，類似于MIPS指令集。龍芯1號(hào)的頻率為266MHz，最早在2002年開(kāi)始使用。龍芯2號(hào)的頻率最高為1GHz。龍芯3號(hào)還尚未有成品，而設(shè)計(jì)的目標(biāo)則在多核心的設(shè)計(jì)。

龍芯指令集：

CPU訪存指令 24個(gè) 全部來(lái)自MIPS

CPU算數(shù)指令(ALU) 10個(gè) 全部來(lái)自MIPS

CPU算數(shù)指令 14個(gè) 全部來(lái)自MIPS

CPU乘除指令 12個(gè) 來(lái)自MIPS

12個(gè) 來(lái)自龍芯(其中8個(gè)重復(fù)MIPS指令功能)

CPU跳轉(zhuǎn)分支指令 20個(gè) 全部來(lái)自MIPS

CPU位移指令 15個(gè) 全部來(lái)自MIPS

CPU特殊指令 2個(gè) 全部來(lái)自MIPS

CPU異常指令 12個(gè) 全部來(lái)自MIPS

CPU CPO指令 10個(gè) 全部來(lái)自MIPS

龍芯處理器共131個(gè)指令，其中119個(gè)來(lái)自MIPS，12個(gè)來(lái)自龍芯(但其中MULTG、DMULTG、MULTUG、DMULTUG、DIVG、DDIVG、DIVUG、DDIVUG共8個(gè)重復(fù)MIPS的指令功能。)

龍芯1號(hào)

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

龍芯2號(hào)(英文名稱Godson-2)于2003年正式完成并發(fā)布。

龍芯2號(hào)是64位元處理器，內(nèi)頻為300MHz至1000MHz，500MHz版約與1GHz版的Intel Pentium III、Pentium 4擁有相近的效能水平。

龍芯2號(hào)最初版本

龍芯2號(hào)最初的版本是用0.13微米的制程技術(shù)，往后也會(huì)使用更精細(xì)的制程技術(shù)。事實(shí)上龍芯2號(hào)當(dāng)稱為一個(gè)系列，過(guò)程中經(jīng)過(guò)數(shù)次步階進(jìn)化，已知的有2、2A、2B、2C、2E、2F等型號(hào)，目前龍芯2號(hào)處理器已用于黃羊河公司(YellowSheepRiver，簡(jiǎn)稱：YSR)的低價(jià)型Linux桌上型電腦(也稱：臺(tái)式機(jī))：Municator中，最初的售價(jià)約為1200元人民幣。其電腦皆有在 2006 年3月德國(guó)漢諾威CeBIT及6月的臺(tái)北國(guó)際電腦展覽會(huì)中展出。

龍芯2E

2006年6月，龍芯2E繼成功在法國(guó)流片成功后，全世界排名第五位的集成電路生產(chǎn)商--意法半導(dǎo)體公司與中科院計(jì)算所簽訂技術(shù)許可協(xié)議，購(gòu)買龍芯2E的生產(chǎn)和全球銷售權(quán)。意法半導(dǎo)體計(jì)劃每年銷售龍芯芯片1000萬(wàn)片以上。

2006年9月13日，中國(guó)科學(xué)家宣布研制成功通用中央處理器芯片龍芯2E。它是一款采用64位元MIPSⅢ指令集的RISC處理器，采用90納米的CMOS工藝，晶體管數(shù)目是4700萬(wàn)個(gè)，芯片面積是6.8mm×5.2mm。最高主頻達(dá)到1.0GHz，一般頻率是800MHz，功耗大約是5-7瓦。實(shí)際運(yùn)行頻率定于660MHz。規(guī)格方面，龍芯2E處理器有128KB一級(jí)緩存、512KB二級(jí)緩存。性能方面，它的單精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度是每秒80億次，雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度是每秒40億次。龍芯2E在1.0GHz主頻下，SPEC CPU2000的得分為500分，綜合性能達(dá)到Pentium III和Pentium 4的水平。

龍芯2F

龍芯2F與龍芯2E相比，主要有以下幾個(gè)方面的提高。一是主頻提高30%以上，通過(guò)頻率篩選，將有1GHz以上的產(chǎn)品。二是相同頻率下功耗降低40%左右，并增加了很多諸如降頻、溫度傳感器、關(guān)閉L2等功耗管理功能。三是集成了更多的系統(tǒng)功能，除了CPU外，還集成了DDR2內(nèi)存控制器、66MHz PCI/100MHz PCIX控制器、Local IO控制器、GPIO、中斷控制器、DMA控制器、部分顯示加速等功能，將大幅度降低系統(tǒng)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(cè)性設(shè)計(jì)(DFT)和可生產(chǎn)性設(shè)計(jì)(DFM)有明顯提高，因此可以降低芯片成本。

龍芯2G

龍芯2G在設(shè)計(jì)規(guī)格上相當(dāng)于龍芯3A的單核版。與上一代龍芯2F相比，在二級(jí)緩存容量、IO總線帶寬，配套橋片性能上都有大幅提升。龍芯2G目前在1GHz情況下運(yùn)行穩(wěn)定，可提供更好地用戶體驗(yàn)，并適用于筆記本電腦與瘦客戶機(jī)等移動(dòng)與桌面市場(chǎng)。

龍芯3A

中國(guó)第一個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的四核CPU，龍芯3號(hào)處理器采用的是65nm(納米)工藝，主頻1GHz，晶體管數(shù)目4.25億個(gè)， 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(dá)到了世界先進(jìn)水平。龍芯3號(hào)多核CPU系列產(chǎn)品定位服務(wù)器和高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用。

龍芯3A集成了四個(gè)64位超標(biāo)量處理器核、4MB的二級(jí)Cache、兩個(gè)DDR2/3內(nèi)存控制器、兩個(gè)高性能HyperTransport控制器、一個(gè)PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控制器。龍芯3A的指令系統(tǒng)與MIPS64兼容并通過(guò)指令擴(kuò)展支持X86二進(jìn)制翻譯。

龍芯3B

繼龍芯3A后，龍芯3號(hào)系列處理器的第二代產(chǎn)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(guān)部門正在對(duì)該款芯片做進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和測(cè)試工作。預(yù)計(jì)今年夏天實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

龍芯3B仍采用65納米生產(chǎn)工藝，在單個(gè)芯片上集成8個(gè)增強(qiáng)型龍芯GS464處理器核，它可以與MIPS64兼容，并支持X86虛擬機(jī)和向量擴(kuò)展。在1G主頻下可實(shí)現(xiàn)128G flops的運(yùn)算能力。在存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方面，龍芯3B最多可同時(shí)處理64個(gè)訪問(wèn)請(qǐng)求，可提供12.8GB/S的訪存帶寬。在I/O接口方面，龍芯3B實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位的HyperTransport接口，可提供高達(dá)12.8GB/S的IO吞吐能力。八核龍芯3號(hào)的芯片對(duì)外接口與四核龍芯3號(hào)完全一致，兩款芯片引腳完全兼容，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫更換。

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