国产“龙芯”了解及发展历程回顾

　　作为服务器的核心，CPU的技术一直备受瞩目，我国也在很早之前就确定了要独立自主发展国产CPU的科技战略。英特尔14nmCPU、3D芯片、IBM最新的10nm碳纳米晶体管CPU，ARM最近也高调进军服务器芯片市场，当国外这些新CPU技术你追我赶的时候，不禁要问，国产CPU何时赶上西方的脚步？最近有消息称32nm制程工艺的8核的龙芯3B将会在2013年早些时候推出。

　　据称龙芯处理器的总设计师胡伟武将会参加明年2月份的国际固态电路会议（ISSCC），素有集成电路行业的奥利匹克大会的国际固态电路会议（ISSCC），是目前世界上规模最大、水平最高的固态电路国际会议。各个时期国际上最尖端的固态电路技术通常首先在该会议上发表。早在2010年2月份，当时胡伟武就带着龙芯参加了那次ISSCC会议。

　　

　　2013 ISSCC

　　将于明年2月17日至21日在美国旧金山举行的ISSCC大会是第60届大会。届时芯片届的巨头们将会展示各自最新的芯片，例如IBM将会展示Power7+，甲骨文可能会展示16核心的Sparc T5处理器，

　　今年8月28号，在硅谷举行的Hot Chips 24 芯片大会上，IBM芯片领域的专家介绍了Power架构的最新一代处理器8核Power7+。IBM zEC12采用的IBM Power 7+处理器，主频高达5.5GHz，而核心数也确定为6个。

　　

　　Hot Chips 24

　　最新的Power7+处理器采用的是32nm制程工艺，8核芯架构，此次Power7+处理器的发布，吻合了IBM Power架构处理器每三年更新一代，且在两代之间的X+发布的规律。

　　不过有国外媒体指出，虽然ISSCC大会有诸如IBM以及甲骨文等国际巨头的新处理器展示，不过最让人期待的还是中国国产的龙芯3B 1500处理器，它采用的32nm制程工艺，共有8个核心，这和IBM Power7+一样，不过在主频上还是有差距。

　　龙芯3B与IBM Power7简要对比

　　IBM从Power7到Power7+，最大的变化在于制程工艺从45nm提升到了32nm，在向上扩展（scale up）和向外扩展（scale up）上都有提升。龙芯此次的龙芯3B 1500与此前的龙芯3B对比，制程工艺也是提升到了32nm，此前为65nm。

　　

　　Power7+性能提升

　　向上扩展上，虽然Power7+还是和Power7一样是8核芯架构，但是主频提高了不少，虽然IBM没有正式给出Power7+的主频数据，但是由于制程工艺从之前的45nm提升到32nm，有专业人士分析称Power7+的主频相比Power7提升了25%左右。大部分Power7处理器的主频在3GHz到4GHz，而据报道称Power7+处理器的主频则是在5GHz以上，之前有消息称应用在IBM最新大型机的Power7+主频高达5.5GHz。

　　

　　Power7+架构

　　除了在主频上的提升外，Power7+的L3缓存有提升，是Power7的2.5倍，此前Power7处理器中8个核芯共享25MB的三级缓存。在Power7+中，共享的L3缓存增加到了80MB，大约是此前的2.5倍。

　　

　　在20120年，当时的龙芯3B采用的是65nm架构，总晶体管数为685百万个，主频为1GHz，双精度浮点计算能力达到了128GFLOPS，与Power7相比，核心数都为8核心，制程工艺65nm低于Power7的45nm，而在一些其他参数上例如主频，晶体管数目等等都是有一定的差距。

　　龙芯3B与龙芯3B 1500简要对比

　　据称将要推出的龙芯3B 1500将会采用32nm制程工艺，主频从此前的1GHz提高到了1.35GHz，总晶体管数达到了11.4亿而且能够在40瓦特的功耗上达到172.8GFLOPS，每瓦特性能为4320MFLOPS。

　　

　　此外缓存上也是从此前的只有二级缓存增加到了三级缓存，并且共享缓存从4M增加到了8M。

　　

　　龙芯3B架构

　　对比同样是8核心的英特尔至强E5-2660，主频2.2GHz，功耗为95瓦特，双精度浮点计算性能达到282GFLOPS，每瓦特性能为2964MFLOPS。

　　

　　上表为龙芯各型号CPU相关技术参数，龙芯作为我国第一款自主CPU，由中科院龙芯课题组负责研制开发。2001年5月，龙芯课题组正式成立。实际上龙芯CPU的起源还要追溯到2000年。中科院计算所一项名为“GODSON CPU设计与验证系统”科研项目宣告国产龙芯CPU的诞生。

　　轰动一时：首款国产自主CPU

　　翻阅中科院网站统计出中科院关于龙芯项目的研究项目，绘制了龙芯CPU的研究课题，最早的是“GODSON CPU设计与验证系统”始于2000年10月。因此龙芯CPU的起源应该算在2000年，在这截止2010年的10年中，涉及龙芯CPU的研究课题多达17项。

　　

　　涉及龙芯CPU的研究课题
 

　　下面就来回顾龙芯CPU的重大事件，接下来就来看看龙芯CPU的发展的几个不同时期。

　　轰动一时：首款国产自主CPU

　　龙芯在公布出来的初期，国产自主CPU的光环使得它轰动一时，再加上龙芯的研究速度也是快的惊人，可以说在初期，龙芯是震惊国内外。

　　1.2000年10月，中科院计算所“GODSON CPU设计与验证系统”研究课题正式立项，标志着龙芯的开始。

　　2. 2001年5月，在中科院计算所知识创新工程的支持下，龙芯课题组正式成立。

　　3. 2001年8月19日，龙芯1号设计与验证系统成功启动Linux操作系统，10月10日通过由中国科学院组织的鉴定。

　　

　　龙芯1号

　　4. 2002年8月10日，首片龙芯1号芯片X1A50流片成功。我们可以看到在Godson-1A上，除了型号外没有标志。

　　5. 2003年10月17日，龙芯2号首片MZD110流片成功。

　　

　　龙芯2号MZD110

　　6. 2004年9月28日，经过多次改进后的龙芯2C芯片DXP100流片成功。在龙芯2号上，有中科院计算所的ICT标志。

　　7. 2005年1月31日举行了由中国科学院组织的龙芯2号鉴定会，2005年4月18日在人民大会堂召开了由科技部、中科院和信息产业部联合举办的龙芯2号发布会。》》

　　5质疑与转折：模仿MIPS架构回顶部

　　质疑与转折：模仿MIPS架构

　　经历了初期的光鲜后，一些负面的报道也渐渐被人挖掘出来。质疑也随之到来。

　　8.2005年7月底，国内媒体援引外国研究机构研究报道，称龙芯与MIPS架构95%相类似。虽然中科院龙芯课题组出来澄清，但是对于龙芯是否完全自主的质疑却从此一发不可收拾。

　　9. 2006年3月18日，龙芯2号增强型处理器CZ70流片成功，9月13日通过科技部组织的鉴定。

　　

　　龙芯2E

　　10. 2006年10月，中法两国在北京签署了关于中国科学院与意法半导体公司合作研发龙芯多核处理器的框架协议。再次引发有关龙芯借意法半导体获得MIPS指令授权的猜测。看看上图龙芯2E，“ST”字样图标是意法半导体的标志。

　　11.2006年11月20日，龙芯的英文名正式由“Godson”更名为“loongson”。据称这一举动的原因，是由于之前的“Godson”在西方译名为“天子”，不利用在国外推广龙芯CPU。更名后的“loongson”更适应龙芯的国际化发展战略。不过目前国外媒体还是采用Godson的名称。

　　

　　更名loongson后的龙芯

　　10. 2007年3月28日，中国科学院计算所与意法半导体公司（ST）在北京人民大会堂召开龙芯处理器技术合作及产品发布会。

　　11.2007年12月26日，高性能计算机系统KD-50-I通过鉴定。KD-50-I使用300多颗64位龙芯2F处理器，峰值性能达到每秒1万亿次双精度浮点运算，是我国首次采用国产CPU芯片研制的万亿次级的高性能计算机系统。

　　12.2008年，曙光公司推出了基于龙芯2号的防火墙产品，实现了从软件到硬件、从整机到芯片完全自主知识产权。

　　

　　8核龙芯3B架构

　　13.2008年8月底，龙芯研究者在国外介绍龙芯3的研究状况时透露，将在2009年发布8核心的龙芯3B。并且Godson-3带支持英特尔的所谓的x86的架构。》》

　　低调：渐渐淡出人们视线

　　轰动一时到质疑迭起，接着龙芯进入到了一个平静的时期，关于龙芯的报道也不那么铺天盖地。

　　14.2009年，龙芯3A、龙芯2F3、龙芯2号抗辐照SOC流片成功；龙芯2G和龙芯3A+完成流片；龙芯2H和龙芯3C的设计也开始部署。在全面掌握65nm工艺的产品设计技术后龙芯开始32nm工艺的设计。

　　

　　龙芯3A

　　15.2009年6月中旬，龙芯正式宣布获得MIPS指令系统授权，有关龙芯CPU的国产自主性的争论也达到白热化地步。

　　

　　采用龙芯的曙光龙腾刀片服务器

　　16.2010年4月，全线自主化的曙光龙腾刀片服务器成功面世。“中国创造”龙腾刀片服务器产品的诞生，填补了国内全线自主化服务器市场的长期空白。

　　17.2011年3月，国外媒体报道，胡伟武表示2011年底中国将有完全采用龙芯CPU的高性能计算机问世。并且中国国产自主CPU将在20年内赶上美国西方水平。

　　

　　基于龙芯3A曙光龙腾服务器

　　18.2011年9月19日，曙光公司发布基于国产龙芯3A四核处理器的龙腾机架服务器、存储服务器以及塔式服务器。

　　

　　北京龙芯专卖店

　　全文总结：从当初的轰动一时到现在都是国外媒体爆料龙芯的进展，在中关村二桥南的龙芯专卖店，对比当初开幕式，现在可谓是门可罗雀。而且从各系列型号的简要技术参数的回顾，可以看见目前距离欧美先进水平还有较大差距，这也预示着国产CPU不是一朝一夕之功，国产化CPU的道路，还长。