龙芯

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龙芯
Loongson logo.svg
推出公司 龙芯科技、龙梦曙光
設計團隊 中国科学院计算技术研究所中国科学院、龙梦
生产商
指令集架構 MIPS架构
制作工艺/製程 180 nm 至 28 nm
CPU主频范围 200 MHz 至 1.5 GHz
龍芯-2E 處理器
龍芯-2F 處理器

龍芯英语Loongson,舊稱GODSON[1])是由中国科学院计算技术研究所胡伟武等人所设计的通用中央處理器,採用MIPS精简指令集架構,获得了MIPS科技公司专利授权[2]。第一型的速度是266MHz,於2002年起使用;2號速度最高為1GHz,3號于2010年推出成品,而設計的目標在多核心。目前中国科学院计算技术研究所亦有研发以龙芯为处理器的超级计算机计划[3]

歷史[编辑]

龍芯1號[编辑]

龍芯1號(英文名稱Godson-1)於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,架構類似於MIPS R1X000。

2005年,龙芯在微软授权和帮助下,完成了BSP支持包的设计,并通过了微软的NSTL内部测试,从而成为第一款事实上全面支持WindowsCE系统的中国产通用处理器。在此后龙芯曾经试图委托微软公司作NSTL测试,但是因為侵犯MIPS知识产权,而取消。

2006年3月,龙芯通过购买意法半导体授权MIPS64架构获得MIPS指令的使用权,暂时通过购买技术脱离知识产权的法律纠纷。

龍芯2號[编辑]

龍芯2號(英文名稱Godson-2)於2003年正式完成並發佈。

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

龍芯2號最初的版本是用0.13微米的製程技術。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。

2006年6月,龙芯2E继成功在法国流片成功后,全世界排名第五位的集成电路生产商——意法半导体公司与中科院计算所签订技术许可协议,购买龙芯2E的生产和全球销售权。

2006年9月13日,中国科学家宣布研制成功通用中央处理器芯片龙芯2E。[4]它是一款採用64位元MIPSⅢ指令集的RISC处理器,扩展了多条多媒体指令,采用90纳米的CMOS工艺,晶体管數目是4700万个,晶片面积是6.8mm×5.2mm。最高主频达到1.0GHz,一般频率是800MHz,功耗大約是5-7瓦。实际运行频率定于660MHz。規格方面,龙芯2E处理器有128KB一级缓存、512KB二级缓存。性能方面,它的单精度浮点运算速度是每秒80亿次,双精度浮点运算速度是每秒40亿次。龙芯2E在1.0GHz主频下,SPEC CPU2000的得分為500分,综合性能达到Pentium IIIPentium 4的水平。[5]

2007年12月,研制成功集成了336颗64位龙芯2F处理器的中國国产首台万亿次高性能计算机KD-50-I,其理论峰值计算能力达到1.008万亿次。项目由中科大教授陈国良院士主持。该计算机成本控制在80万人民币以下[6] [7]

龙芯3号[编辑]

龙芯3A是首款中国国产商用4核处理器,主频达到1GHz,峰值计算能力达到16GFLOPS,具有很高的性能功耗比。龙芯3A主要用于低功耗服务器、个人计算机、工业控制、网络安全等领域。它的工作频率为900MHz~1GHz,功耗约15W,频率为1GHz时双精度浮点运算速度峰值达到每秒160亿次,单精度浮点运算速度峰值每秒320亿次。龙芯3A采用意法半导体公司(STMicro)65纳米CMOS工艺生产,晶体管数目达4.25亿个,芯片采用BGA封装,引脚的数目为1121个,功耗小于15瓦。 龙芯3A集成了四个64位超标量处理器核、4MB的二级Cache、两个DDR2/3内存控制器、两个高性能HyperTransport控制器、一个PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控制器。龙芯3A的指令系统与MIPS64兼容并通过指令扩展支持X86二进制翻译。

龙芯3B是首款中國国产商用8核处理器,主频达到1GHz,支持向量运算加速,峰值计算能力达到128GFLOPS,具有很高的性能功耗比。龙芯3B主要用于高性能计算机、高性能服务器、数字信号处理等领域。

龍芯微處理器規格[编辑]

系列名稱 型號 頻率
[MHz]
架構
版本
年份 核心數目 製程
[nm]
晶體管
[millions]
芯片尺寸
[mm^2]
功率
[W]
電壓
[V]
L1 Dcache
[k]
L1 Icache
[k]
L2 Cache
[k]
性能
[SPEC2000]
龍芯1 1 200-266 MIPS 32-bit 2002 1 180 -- -- 0.5 1.8 8 8 none 19/25
1A MIPS32
1B MIPS32
1C MIPS32
1D
龍芯2 2B 250 MIPS-III 64-bit 2003 1 180 -- -- -- -- 32 32 none 52/58
2C [8] 450 MIPS-III 64-bit 2004 1 180 13.5 41.5 -- -- 64 64 none 159/114
STLS2E 1000 MIPS-III 64-bit 2006 1 90 47 36 7 1.2 64 64 512 503/503
STLS2F 1200 MIPS-III 64-bit 2007 1 90 51 43 5 1.2 64 64 512 --
2G MIPS64
2H MIPS64
2J
龍芯3 3A 1000 MIPS64 2009 4 65 400+ 174.5 10 -- 64 64 4096 568/788
3B 1000 MIPS64 2010? 4+4 65 600+ -- 20 -- 64 64 4096 --
3B1500 1500 MIPS64 2012 4+4 32 -- 160 40/80 -- 64 64 -- --

产业化[编辑]

桌上電腦[编辑]

中國科學院計算技術研究所本身所成立的中科夢蘭品牌有少量推出「灵珑」系列桌上型電腦,採用螢幕主機一體化的機台。

  • 处理器:Loongson 2F CPU,主频800-900MHz,內建DDR2内存控制器,北桥;
  • 記憶體插槽:SO—DIMM DDRⅡ内存插槽,配置标准512MB DDR2RAM;
  • 南桥:AMD CS5536;
  • 显示:XGI V2图形处理器,32MB显存,VGA显示输出,DVI显示输出;
  • 网络:板载单网卡,10/100M
  • 声音:南桥AC′97,Realtek ALC 655;耳机、麦克风插口
  • 硬碟:SATA 160GB 或 SSD固態硬碟8GB
  • COM埠:三线串口,提供DB9转接口;
  • USB埠:4个USB2.0
  • 螢幕:15.6寸液晶宽屏,分辨率1366*768;
  • 按钮:开关按钮、复位按钮;
  • 指示灯:电源指示灯、IDE指示灯;
  • 操作系统:共创Linux/ 红旗Linux/ 銀河麒麟/ Debian
  • 尺寸 : 390 *330*180 cm

迷你電腦[编辑]

目前基于龙芯2号的产业化工作主要由江苏龙梦进行。龙芯2E盒子已经上市,龙芯2F盒子于2008年6月30日正式上市。

由于集成电路工艺问题,导致龙芯产品时钟频率提升缓慢。目前龙芯的发展方向龙三是以多核来提高芯片的性能。同时提高龙芯2系列CPU的集成度。龙芯2F已经集成PCI接口,串口,以及DDR2的内存控制器,在2G中将进一步把显示部分等也集成进CPU中。2010年上市售价人民币1800,其商品正式名为「福珑2F迷你电脑」,主要規格为:

福珑2F迷你电脑
  • 处理器:Loongson 2F CPU,主频800-900MHz,內建DDR Ⅱ内存控制器,北桥;
  • 記憶體插槽:SO—DIMM DDRⅡ内存插槽,配置标准512MB DDRⅡRAM;
  • 南桥:AMD CS5536;
  • 显示:XGI V2图形处理器,32MB显存,VGA显示输出,DVI显示输出;
  • 网络:板载单网卡,Realtek RTL 8110SC 1000Mbps网络控制芯片;
  • 声音:南桥AC′97,Realtek ALC 655;
  • IDE插槽:内置120G Ultra ATA 2.5英寸硬盘;
  • COM埠:三线串口,提供DB9转接口;
  • USB埠:USB2.0高速接口;
  • 红外接口:红外遥控接收器接口;
  • 按钮:开关按钮、复位按钮;
  • 指示灯:电源指示灯、IDE指示灯;
  • 主板尺寸:14cm×18cm;
  • 整机功耗:<14瓦;
  • 电源适配器:输入85~265V, 47~63Hz输出12V,3.5A;
  • 操作系统:新华华镭Rays 2.0, debian, gentoo,红旗Linux
  • bootloader : PMON

笔记本电脑[编辑]

YeeLoong笔记本(龍芯3A四核)
GDium筆記本

笔记本电脑主要有三家多數預載銀河麒麟,江苏龙梦搭载2F芯片8.9寸笔记本「逸珑」率先上市,逸珑的主要配置为龙芯2F CPU、10.1寸或8.9寸LCD宽屏高亮显示屏、WIFI 、摄像头、多种接口和读卡器、160G SATA硬盘或4G SSD硬盘,重量约1千克。2013年初上市的逸珑8133四核心則重約2KG,搭載3A芯片性能較高,並有八核心版本已經製造成功[9]

龙芯电脑的主要代工厂[编辑]

中科龙梦所产龙芯电脑主要由以下工厂代工制造:

福珑迷你PC工厂

  • 微星科技公司 昆山微盟科技有限公司
  • 深圳顶新科技有限公司

笔记本工厂

  • 8寸笔记本为 FIC新众科技股份有限公司
  • 7、9、10寸笔记本为 Quanta广达电脑股份有限公司 上海达富电脑有限公司
  • 12寸笔记本为 ECS精志电脑科技有限公司

参考文献[编辑]

外部鏈接[编辑]

参见[编辑]