中国龙芯CPU及产品最新进展

 

　　龙芯CPU(英文名：Loongson，旧称GODSON1)是中国科学院计算所自主研发的通用CPU，采用简单指令集，类似于MIPS指令集。龙芯1号的频率为266MHz，最早在2002年开始使用。龙芯2号的频率最高为1GHz。龙芯3号还尚未有成品，而设计的目标则在多核心的设计。

　　龙芯指令集：

　　CPU访存指令 24个 全部来自MIPS

　　CPU算数指令(ALU) 10个 全部来自MIPS

　　CPU算数指令 14个 全部来自MIPS

　　CPU乘除指令 12个 来自MIPS

　　12个 来自龙芯(其中8个重复MIPS指令功能)

　　CPU跳转分支指令 20个 全部来自MIPS

　　CPU位移指令 15个 全部来自MIPS

　　CPU特殊指令 2个 全部来自MIPS

　　CPU异常指令 12个 全部来自MIPS

　　CPU CPO指令 10个 全部来自MIPS

　　龙芯处理器共131个指令，其中119个来自MIPS，12个来自龙芯(但其中MULTG、DMULTG、MULTUG、DMULTUG、DIVG、DDIVG、DIVUG、DDIVUG共8个重复MIPS的指令功能。)

　　龙芯1号

　　(英文名称Godson-1)于2002年研发完成，是一颗32位元的处理器，内频(也称：主频)是 266 MHz。

　　龙芯2号(英文名称Godson-2)于2003年正式完成并发布。

　　龙芯2号是64位元处理器，内频为300MHz至1000MHz，500MHz版约与1GHz版的Intel Pentium III、Pentium 4拥有相近的效能水平。

　　龙芯2号最初版本

　　龙芯2号最初的版本是用0.13微米的制程技术，往后也会使用更精细的制程技术。事实上龙芯2号当称为一个系列，过程中经过数次步阶进化，已知的有2、2A、2B、2C、2E、2F等型号，目前龙芯2号处理器已用于黄羊河公司(YellowSheepRiver，简称：YSR)的低价型Linux桌上型电脑(也称：台式机)：Municator中，最初的售价约为1200元人民币。其电脑皆有在 2006 年3月德国汉诺威CeBIT及6月的台北国际电脑展览会中展出。

　　龙芯2E

　　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。意法半导体计划每年销售龙芯芯片1000万片以上。

　　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。它是一款采用64位元MIPSⅢ指令集的RISC处理器，采用90纳米的CMOS工艺，晶体管数目是4700万个，芯片面积是6.8mm×5.2mm。最高主频达到1.0GHz，一般频率是800MHz，功耗大约是5-7瓦。实际运行频率定于660MHz。规格方面，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的得分为500分，综合性能达到Pentium III和Pentium 4的水平。

　　龙芯2F

　　龙芯2F与龙芯2E相比，主要有以下几个方面的提高。一是主频提高30%以上，通过频率筛选，将有1GHz以上的产品。二是相同频率下功耗降低40%左右，并增加了很多诸如降频、温度传感器、关闭L2等功耗管理功能。三是集成了更多的系统功能，除了CPU外，还集成了DDR2内存控制器、66MHz PCI/100MHz PCIX控制器、Local IO控制器、GPIO、中断控制器、DMA控制器、部分显示加速等功能，将大幅度降低系统成本。四是封装更小，龙芯2E的封装为35mm*35mm，龙芯2F为27mm*27mm。五是可测性设计(DFT)和可生产性设计(DFM)有明显提高，因此可以降低芯片成本。

　　龙芯2G

　　龙芯2G在设计规格上相当于龙芯3A的单核版。与上一代龙芯2F相比，在二级缓存容量、IO总线带宽，配套桥片性能上都有大幅提升。龙芯2G目前在1GHz情况下运行稳定，可提供更好地用户体验，并适用于笔记本电脑与瘦客户机等移动与桌面市场。

　　龙芯3A

　　中国第一个具有完全自主知识产权的四核CPU，龙芯3号处理器采用的是65nm(纳米)工艺，主频1GHz，晶体管数目4.25亿个， 单颗龙芯3A的最大功耗为15W，理论峰值为16Gflops，每颗CPU单瓦特能效比1.06Gflops/W，是目前X86 CPU的2倍以上，达到了世界先进水平。龙芯3号多核CPU系列产品定位服务器和高性能计算机应用。

　　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

　　继龙芯3A后，龙芯3号系列处理器的第二代产品——8核龙芯3B处理器已于今年年初流片成功。目前龙芯公司相关部门正在对该款芯片做进一步的开发和测试工作。预计今年夏天实现量产。

　　龙芯3B仍采用65纳米生产工艺，在单个芯片上集成8个增强型龙芯GS464处理器核，它可以与MIPS64兼容，并支持X86虚拟机和向量扩展。在1G主频下可实现128G flops的运算能力。在存储设计方面，龙芯3B最多可同时处理64个访问请求，可提供12.8GB/S的访存带宽。在I/O接口方面，龙芯3B实现2个16位的HyperTransport接口，可提供高达12.8GB/S的IO吞吐能力。八核龙芯3号的芯片对外接口与四核龙芯3号完全一致，两款芯片引脚完全兼容，可实现无缝更换。