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CPU设计的关键技术

政府采购信息网  作者:  发布于:2018-05-08 17:57:08  来源:百度百科
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  龙芯是中国科学院计算所自主研发的通用CPU,采用RISC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3A是首款国产商用4核处理器,其工作频率为900MHz~1GHz。龙芯3A的峰值计算能力达到16GFLOPS。龙芯3B是首款国产商用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。)
 
  2001年5月,在(中国大陆)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号龙芯XIA50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。中国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,中国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,中国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日在北京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。
 
  2006年3月18日,龙芯2号增强型处理器CZ70流片成功。“龙芯” 也要对Intel说“不”了 (此说法有带广告宣传的性质)
 
  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关于龙芯处理器的战略合作协议,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。
 
  2007年7月31日,龙芯2F(代号PLA80)流片成功,龙芯2F为龙芯第一款产品芯片。
 
  2008年3月,北京龙芯中科技术服务中心有限公司正式成立,龙芯开始产业探索。
 
  2009年9月28日,我国首款四核CPU龙芯3A(代号PRC60)流片成功。
 
  2010年9月,龙芯大CPU系列的首款多核处理器产品——龙芯3A开始量产,中CPU系列的最新产品龙芯2G流片成功。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。
 
  2011年初,龙芯一号系列芯片家族中的新成员——龙芯1B芯片流片成功,龙芯1B是一款32位SoC芯片,片内集成32位处理器核、LCD显示接口、以及丰富的IO接口。该款芯片延续了龙芯处理器高性能、低功耗的优势,能够满足超低价位云终端、工业控制/数据采集、网络设备、消费类电子等领域需求。
 
  2011年4月,龙芯3B流片成功。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。
 
  2011年底,在国家核高基项目的支持下,龙芯历史上最为复杂,也是设计难度最高的一款芯片--龙芯2H流片成功。
 
  2012年10月,龙芯3B 1500流片成功。处理器采用32纳米工艺,硅片面积160mm2。支持1.15v-1.3v变压,动态变频。实测核心频率1.3GHz - 1.5GHz,HT总线频率1600MHz,DDR3总线频率600MHz以上。龙芯3B 1500集成8核向量处理器,峰值运算能力可达192GFLOPS,功耗约为40w。每核配置两级私有256KB 缓存,所有核心共享片上三级缓存,总容量达8MB。支持双处理器通过HT总线直连构成16核CC-NUMA系统。龙芯3B 1500处理器结构及封装引脚基本兼容龙芯3B 1000。龙芯3A/3B使用的内核、操作系统及上层应用可支持龙芯3B 1500。
 
  2013年4月,龙芯1C芯片 [5]  流片成功,龙芯1C芯片是基于LS232处理器核的高性价比单芯片系统,可应用于指纹生物识别、物联传感等领域。
 
  2014年3月19日,龙芯1D芯片的量产版本(LS1D4)完成流片封装。龙芯1D是一款专门为超声波流量表应用而定制设计的数模混合SoC,片上集成了LS132处理器核、超声波时间测量、超声波脉冲发生器、温度测量单元、红外收发器、段式LCD控制器、A/D、空管检测单元、超声波换能器正常检测、模拟比较器等功能部件以及串口、液晶显示等接口。龙芯1D具有高精度、低功耗、低成本的特性,拥有广阔的市场前景。
 
  2014年4月,龙芯公司推出了龙芯3B六核桌面解决方案。龙芯3B六核芯片是一个配置为六核的高性能通用处理器,采用32nm工艺制造,工作主频为1.2GHZ。该解决方案使用mini itx规格主板,板载AMD RS780E南桥芯片,配置1个千兆网络接口,另外具有PCI、PCIe、SATA、USB等多种外设接口,并且可配备hd6770独立显卡以及SSD硬盘等,具有良好的可扩展性。 [6]
 
  2015年8月18日,龙芯中科正式发布其新一代处理器架构产品,包括自主指令集LoongISA、新一代处理器微结构GS464E、新一代处理器“龙芯3A2000”和“龙芯3B2000”、龙芯基础软硬件标准以及社区版操作系统LOONGNIX。 [7]
 
  众所周知,CPU是决定电脑性能的核心部件,也是整个系统的核心。其负责整个系统指令的执行、数学与逻辑的运算;数据的存储与传送;以及对内对外输入/输出的控制。而在这个电脑核心部件市场领域里,人们最为熟悉的两个品牌无疑是Intel和AMD,他们在处理器市场的强势地位似乎无人能撼动。在CPU技术上,我们跟国外厂商有着较大的差距,缺乏具有自主知识产权的CPU芯片,是中国计算机产业的一大“芯”病,也是我们这些电子工作者、网络人胸口永远的痛。
 
  过去,代表着国际IT顶尖技术的CPU芯片一直被英特尔等国外巨头所垄断,中国企业及消费者为之付出了巨额版权费。好在神州龙芯公司先后推出了“龙芯1号”、“龙芯2号”,打破了中国无“芯”的历史。“龙芯”的诞生被业内人士誉为民族科技产业化道路上的一个里程碑。商品化的“龙芯”1号CPU的研制成功标志着中国已打破国外垄断,
 
  初步掌握了当代CPU设计的关键技术,为改变中国信息产业“无芯”的局面迈出了重要的步伐,对中国形成有自主知识产权的计算机产业有重要的推动作用,对中国的CPU核心技术、国家安全、经济发展都有举足轻重的作用。我们有信心:“龙芯” 对Intel说“不” !
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