龙芯
龙芯(英语:Loongson,旧称GODSON[1])是中国科学院计算所自主开发的通用CPU,采用简单指令集,类似于MIPS指令集。中国国产CPU,2002年8月10日,首片龙芯1号芯片X1A50流片成功。龙芯最初的英文名字是Godson,后来正式注册的英文名为loongson。龙芯CPU由中国科学院计算技术所龙芯课题组研制。
提问 编辑摘要
龙芯(英语:Loongson,旧称GODSON[1])是中国科学院计算所自主开发的通用CPU,采用简单指令集,类似于MIPS指令集。
第一型的速度是266MHz,最早在2002年开始使用。龙芯2号速度最高为1GHz。龙芯3号还未有成品,而设计的目标则在多核心的设计。中科院有研发以龙芯为处理器的超级计算机计划。
中国国产CPU,2002年8月10日,首片龙芯1号芯片X1A50流片成功。龙芯最初的英文名字是Godson,后来正式注册的英文名为loongson。龙芯CPU由中国科学院计算技术所龙芯课题组研制。
据说1986年,联想第一线销售人员每天接到的投诉电话和定货电话几乎一样多----每卖出100块“汉卡”,就有30块出问题;而今天的“龙芯”不仅获得了中科院重大知识创新工程项目和国家863计划的支持,通过了严格的成果鉴定、基准程序测试和产品测试,可进入商品化生产;还得到了各地政府和企业的大力支持,已在北京、重庆、江苏、广东等地建立了产业化基地。
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500MHz,500MHz版约与1GHz版的Intel [[Pentium III]]、Pentium 4拥有相近的效能水平。
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。
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。
龙芯一号
(英文名称Godson-1)龙芯一号CPU IP核是兼顾通用及嵌入式CPU特点的32位处理器内核,采用类MIPS III指令集,具有七级流水线、32位整数单元和64位浮点单元。龙芯一号CPU IP核具有高度灵活的可配置性,方便集成的各种标准接口。龙芯一号CPU IP核可配置结构,其中虚线部分表示用户可根据自己的需求进行选择配置,从而定制出最适合用户应用的处理器结构。主要的可配置模块包括:浮点部件、多媒体部件、内存管理、Cache(高速缓存)、协处理器接口。浮点部件完全兼容MIPS的浮点指令集合,浮点部件及其相关的系统软件完全符合ANSI/IEEE 754-1985二进制浮点运算标准。浮点部件主要包括浮点ALU部件和浮点乘法/除法部件,用户可根据自己的实际应用选择是否添加。媒体部件复用了MIPS浮点指令的Format域,并复用了浮点寄存器堆,媒体指令集基本对应了Intel SSE媒体指令集合的各种操作。
龙芯二号
(英文名称Godson-2)龙芯二号CPU 采用先进的四发射超标量超流水结构,片内一级指令和数据高速缓存各64KB,片外二级高速缓存最多可达8MB.最高频率为500MHz,功耗为3-5瓦,远远低于国外同类芯片,其SPEC CPU2000测试程序的实测性能是1.3GHz的威盛处理器的2-3倍,已达到中等Pentium4水平。
龙芯3号
虽然“龙芯2号”正火热推广,但“龙芯3号”也正在预研。据悉“龙芯3号”将是一款多核处理器,至少也是一款四核的产品,并增加专门服务于Java程序的协处理器,以提高Linux环境下Java程序的执行效率,指令缓存追踪技术等。“龙芯3号”最终将实现对内峰值每秒500-1000亿次的计算速度。
基本参数
灵活的可配置IP核架构
Cache容量可配置 0/4K/8K/16K I/D Cache
TLB形式可配置
可配置接口
AMBA 2.0 full compatible
Direct RAM (Harvard Structure)
MIPS SYSAD
Co-processor Intelface
内外时钟关系可配置
IEEE754兼容FPU可配置
MMX部件可配置
EJTAG接口,便于SOC调试
功耗
具体配置相关, Typical::1~2 mW/MHz
面积
与具体配置相关, Min:1.0mm2 (软IP)
友好的IP用户接口
可视化配置界面
完全可综合的IP,可无缝衔接主流EDA工具
集成synthesis环境
verilog仿真模型
IP Modeling
ISS仿真器
SoC硬件验证平台
软/硬IP
IP抽象模型提取,提供工业格式文件
硬IP的实现(0.18微米/0.13微米工艺)
IP架构
增强可配置灵活性
在面积、功耗上持续优化
针对应用不断增强处理能力(加密安全,控制,JAVA)
增加对多核的支持
SOC开发平台
提供基于EJTAG的IDE
提供ISS用于性能评估
硬件开发板
操作系统
Linux
VxWorks
WinCE
软件支持
XFree86-4.1.0 X Server
Mozilla Browser, Apache WEB server
Compiler:GCC, F77
Word processing, video server
Virtual Terminal for X and Win
“世界工厂”的困惑
众所周知,中国是名副其实的“世界工厂”,众多外资企业将生产过程的低端部分——主要是加工和组装环节转移到中国,这些低端环节耗费劳动力多,劳动强度大,但附加值很低电脑业界赫赫有名的罗技鼠标,生产工厂设在苏州,每年向美国运送2000万个贴着“中国制造”标签的鼠标,每只在美国的售价约为40美元。
“龙芯”的市场前景
进口一颗服务器用的CPU芯片(至强MP)价格高达几万元,占到服务器成本的70%以上,据统计,光进口芯片国外大公司每年就能从中国赚走一百多亿美元。如果“龙芯”可以替代,市场前景不可限量。
CPU的产业链非常长,并不是说做出了一个产品马上就可以形成一个产业,就能够大量的卖出去。它需要操作系统、应用软件、硬件设计的配合。产业化的主要手段就是建立产业联盟,目前在北京有龙芯公司,在重庆、江苏、广东等地都有“龙芯“的基地。“龙芯”的应用不仅仅限于电脑,对国防工业,网络服务器、路由器、游戏机,特别在中国广大的消费市场有着广阔的发展前景。
"龙芯”,安全芯
中国政府大力打击盗版与保护和优先使用国产软件,对即将出世的“龙芯”新生儿应该是个好兆头。 “龙芯”最为独特的优势,不是性能,也不是价格,而是它的安全性。军队、政府、国有企业和科研机构等部门使用的信息技术设备,直接关系到国家信息网络的安全。
采用“龙芯”CPU,将有助于消除中国在电子政务、国防等方面的安全困惑,改变在信息安全领域的被动局面。CPU是各类电子系统的核心。因为缺乏自主的CPU技术,也直接或间接导致很多产业中的许多技术和产品要依靠进口。如果不掌握核心技术,武器装备和核心装备,国家安全也将受到严重的威胁,因此国家将微处理器列为重要的发展方向。
自主创新才有出路
龙芯关键的对国民经济有重大影响的技术一定要自己做,因为用钱买不到。有人认为中国不可能做出高性能CPU,所谓不可能是因为没有去做,“龙芯”已经证明这一点。CPU发展到一个难得的转折期,由于物理极限和功耗的限制,像英特尔一些公司,也在苦苦寻求新的突破,这是大好机会。“龙芯”设计选择了在结构上的创新和突破,通过结构的优化、并行编译和软硬件的协同来提升程序运行速度,弥补主频的劣势。自主创新就是要另辟蹊径,一步一步跟在别人后面是没有出路的。
中国的成功,IT的骄傲
中国工程院院士、联想汉卡发明人倪光南指出:IT核心技术的掌握关系到国家的信息安全,因此,IT核心技术中国非做不可。 “龙芯”的问世不仅仅在于中国自主研发出了自己的CPU产品,其更深层次的意义在于它穿透了困扰在中国科技人员心中的一团迷雾,凭借着自身的技术研发实力,中国同样可以自己研发生产出被国外垄断的产品。
目前有不少年轻人,对国货表现出一贯的不信任,尤其数码产品等。日本人就很善于引进外国技术,然后学习、模仿、创新,中国人同样也有这种精神。中国既然可以在艰难条件下研发两弹一星,在航天领域与美国、欧洲并肩前进,那么在芯片研制领域也一定可以做到! “龙芯”是我们自己的孩子,我们要用心去爱护他。虽然他现在还不如Intel,但至少目前还没有几个国家能够生产出这种暂时不如Intel的东东 这就是中国的骄傲 。
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。
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。
2002年8月10日,首片龙芯1号芯片X1A50流片成功。
2002年9月22日龙芯1号通过由中国科学院组织的鉴定。9月28日举行龙芯1号发布会,人大常委会副委员长路甬祥、全国政协副主席周光召参加了龙芯1号发布会
2003年10月17日,龙芯2号首片MZD110流片成功。
2004年1月,龙芯技术服务中心前身龙芯实验室成立。
2004年9月28日,经过多次改进后的龙芯2C芯片DXP100流片成功。
2004年11月,国务院总理温家宝视察中科院计算所听取龙芯研发情况汇报。
2005年2月,国家主席胡锦涛等党和国家领导人在参观中科院建院55周年展览时参观了龙芯处理器展览。
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,人大常委会副委员长顾秀莲参加了龙芯2号发布会。
2005年5月,龙芯课题组派出骨干成员赴江苏参与组建龙芯产业化基地(龙梦科技前身)。
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,徐冠华部长亲临鉴定会现场。
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,中国国家主席胡锦涛与法国总统希拉克共同出席了协议的签字仪式。
2006年11月,龙芯技术服务中心正式成立。
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,全国人大常委会副委员长许嘉璐、信息产业部副部长娄勤俭、中国科学院秘书长李志刚参加了会议。
2008年2月,北京龙芯中科技术服务中心有限公司(前身为龙芯技术服务中心)正式成立。
北京龙芯中科技术服务中心有限公司
北京龙芯中科技术服务中心有限公司成立于2008年2月,由我国首枚通用CPU“龙芯1号”的研制单位---中国科学院计算技术研究所发起并投资创立。公司的前身是2006年10月组建并承担龙芯产业化重要任务的“龙芯技术服务中心”。
中科院计算所龙芯团队经过艰苦的科研攻关和技术积累,在“处理器IP核”、“高端SoC架构和设计”、“系统级软硬件开发”等IT领域的重要方面掌握了具备国际竞争力的核心技术,“龙芯技术”的内涵就是独立自主信息化所需的核心技术和隐藏在核心技术背后的创新能力。
北京龙芯中科技术服务中心有限公司定位于“龙芯技术”的源头,以市场需求为导向,通过深入密切的合作,服务和支持广大企业用户,构筑以“龙芯技术”为基础的“产业生态环境”,做自主的信息产业,走自己的信息化道路。
胡伟武,男,研究员,博士生导师。1968年11月出生于浙江永康,1991年7月毕业于中国科技大学计算机系,随后免试进入中科院计算所直接攻读博士学位,师从著名计算机专家夏培肃院士,1996年3月博士毕业并获工学博士学位。现任中科院计算所研究员,博士生导师。全国青联委员。 胡伟武已发表专著一部,在国内外期刊和会议上发表论文四十多篇(其中第一作者论文三十多篇),申请专利五项。曾先后获“中科院科技进步二等奖”、 “中科院院长奖学金特别奖”、 “全国首届优秀博士论文奖”、 “中国科学院第五届优秀青年”、“中国科学院第七届杰出青年”、“中央国家机关2000-2001年度杰出青年”、“全国青年五四奖章”等奖励。
史岗,男,博士,副研究员。1974年出生,现任北京龙芯中科技术服务中心有限公司总经理、龙芯网络SoC芯片项目负责人。1996和1999于北京航空航天大学分别获得学士和硕士学位,1999年进入中国科学院计算技术研究所攻读博士学位,是我国高端通用系列处理器的研制小组---龙芯课题组的核心成员,毕业后开始负责龙芯处理器产业化推进的技术工作,是“龙芯实验室”、“江苏龙芯产业化基地研发中心”、“龙芯技术服务中心”的创立者,先后主持开发了龙芯1号税控机、龙芯2号系列处理器开发系统、龙芯2号网络计算机、龙芯2号迷你型电脑、龙芯防火墙、基于龙芯的网络SoC芯片等产品,与国内外著名的IT企业,如ST Micro、Microsoft、Portwell、研祥工控、曙光、福建深腾等,建立了龙芯技术的深层次合作,真正推进了国产核心处理器技术与我国自主信息产业的结合。专长于计算机系统结构、系统软件和网络并行处理,在《计算机学报》、《计算机研究与发展》等期刊和国内外会议上发表论文十几篇,拥有专利二项,软件登记二项。
许彤,男,副研究员。1975年生,本科毕业于上海交通大学自动化系,硕士毕业于清华大学自动化系。从2001年起参加龙芯系列处理器设计,先后负责龙芯验证组、龙芯物理设计组、龙芯IP组等龙芯重要工作,主持多款IP核和基于龙芯的SOC开发工作并成功流片,在核心刊物和IEEE会议上发表多篇论文,申请2项受理专利,曾获得"中科院计算所优秀员工","2003年度中国科学院杰出科技成就奖"等荣誉。
李祖松,男,博士,助理研究员。1977年生,2000年7月毕业于清华大学计算机科学与技术系获工学学士学位,随后免试进入中科院计算所直接攻读博士学位,2006年7月获工学博士学位。负责国家863专题课题“大规模片上多处理器高性能存储系统研究”。曾获2005年度中科院计算所所长奖学金优秀奖,2006年度中科院三好学生,2006年度中科院计算所优秀员工等奖励,2007年入选中国科学院计算技术研究所“百星计划”第一批。其主要研究方向为高性能计算机系统结构,是龙芯2号处理器的三个主要设计者之一;在国际会议IEEE International Conference on Computer Design及计算机科学与技术学报(英)、计算机学报、软件学报、计算机研究与发展等国内一级刊物上发表多篇论文,申请受理发明专利5项。
胡明昌,男,博士,高级工程师。1974年11月出生于浙江嵊州,1998年毕业于中国科学技术大学自动化系,2004年在中科院计算所获系统结构专业工学博士学位,专长于高性能计算机体系结构、网络通信交换机、芯片组设计;是龙芯2号自主北桥芯片的架构师。目前发表论文10多篇,拥有2项专利,获“计算所所长奖学金”和“联想博士奖学金”等奖。
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