國產“龍芯”了解及發(fā)展歷程回顧 - 全文

　　作為服務器的核心，CPU的技術一直備受矚目，我國也在很早之前就確定了要獨立自主發(fā)展國產CPU的科技戰(zhàn)略。英特爾14nmCPU、3D芯片、IBM最新的10nm碳納米晶體管CPU，ARM最近也高調進軍服務器芯片市場，當國外這些新CPU技術你追我趕的時候，不禁要問，國產CPU何時趕上西方的腳步？最近有消息稱32nm制程工藝的8核的龍芯3B將會在2013年早些時候推出。

　　據稱龍芯處理器的總設計師胡偉武將會參加明年2月份的國際固態(tài)電路會議（ISSCC），素有集成電路行業(yè)的奧利匹克大會的國際固態(tài)電路會議（ISSCC），是目前世界上規(guī)模最大、水平最高的固態(tài)電路國際會議。各個時期國際上最尖端的固態(tài)電路技術通常首先在該會議上發(fā)表。早在2010年2月份，當時胡偉武就帶著龍芯參加了那次ISSCC會議。

　　2013 ISSCC

　　將于明年2月17日至21日在美國舊金山舉行的ISSCC大會是第60屆大會。屆時芯片屆的巨頭們將會展示各自最新的芯片，例如IBM將會展示Power7+，甲骨文可能會展示16核心的Sparc T5處理器，

　　今年8月28號，在硅谷舉行的Hot Chips 24 芯片大會上，IBM芯片領域的專家介紹了Power架構的最新一代處理器8核Power7+。IBM zEC12采用的IBM Power 7+處理器，主頻高達5.5GHz，而核心數也確定為6個。

　　Hot Chips 24

　　最新的Power7+處理器采用的是32nm制程工藝，8核芯架構，此次Power7+處理器的發(fā)布，吻合了IBM Power架構處理器每三年更新一代，且在兩代之間的X+發(fā)布的規(guī)律。

　　不過有國外媒體指出，雖然ISSCC大會有諸如IBM以及甲骨文等國際巨頭的新處理器展示，不過最讓人期待的還是中國國產的龍芯3B 1500處理器，它采用的32nm制程工藝，共有8個核心，這和IBM Power7+一樣，不過在主頻上還是有差距。

　　龍芯3B與IBM Power7簡要對比

　　IBM從Power7到Power7+，最大的變化在于制程工藝從45nm提升到了32nm，在向上擴展（scale up）和向外擴展（scale up）上都有提升。龍芯此次的龍芯3B 1500與此前的龍芯3B對比，制程工藝也是提升到了32nm，此前為65nm。

　　Power7+性能提升

　　向上擴展上，雖然Power7+還是和Power7一樣是8核芯架構，但是主頻提高了不少，雖然IBM沒有正式給出Power7+的主頻數據，但是由于制程工藝從之前的45nm提升到32nm，有專業(yè)人士分析稱Power7+的主頻相比Power7提升了25%左右。大部分Power7處理器的主頻在3GHz到4GHz，而據報道稱Power7+處理器的主頻則是在5GHz以上，之前有消息稱應用在IBM最新大型機的Power7+主頻高達5.5GHz。

　　Power7+架構

　　除了在主頻上的提升外，Power7+的L3緩存有提升，是Power7的2.5倍，此前Power7處理器中8個核芯共享25MB的三級緩存。在Power7+中，共享的L3緩存增加到了80MB，大約是此前的2.5倍。

　　在20120年，當時的龍芯3B采用的是65nm架構，總晶體管數為685百萬個，主頻為1GHz，雙精度浮點計算能力達到了128GFLOPS，與Power7相比，核心數都為8核心，制程工藝65nm低于Power7的45nm，而在一些其他參數上例如主頻，晶體管數目等等都是有一定的差距。

　　龍芯3B與龍芯3B 1500簡要對比

　　據稱將要推出的龍芯3B 1500將會采用32nm制程工藝，主頻從此前的1GHz提高到了1.35GHz，總晶體管數達到了11.4億而且能夠在40瓦特的功耗上達到172.8GFLOPS，每瓦特性能為4320MFLOPS。

　　此外緩存上也是從此前的只有二級緩存增加到了三級緩存，并且共享緩存從4M增加到了8M。

　　龍芯3B架構

　　對比同樣是8核心的英特爾至強E5-2660，主頻2.2GHz，功耗為95瓦特，雙精度浮點計算性能達到282GFLOPS，每瓦特性能為2964MFLOPS。

　　上表為龍芯各型號CPU相關技術參數，龍芯作為我國第一款自主CPU，由中科院龍芯課題組負責研制開發(fā)。2001年5月，龍芯課題組正式成立。實際上龍芯CPU的起源還要追溯到2000年。中科院計算所一項名為“GODSON CPU設計與驗證系統(tǒng)”科研項目宣告國產龍芯CPU的誕生。

　　轟動一時：首款國產自主CPU

　　翻閱中科院網站統(tǒng)計出中科院關于龍芯項目的研究項目，繪制了龍芯CPU的研究課題，最早的是“GODSON CPU設計與驗證系統(tǒng)”始于2000年10月。因此龍芯CPU的起源應該算在2000年，在這截止2010年的10年中，涉及龍芯CPU的研究課題多達17項。

　　涉及龍芯CPU的研究課題
?

　　下面就來回顧龍芯CPU的重大事件，接下來就來看看龍芯CPU的發(fā)展的幾個不同時期。

　　轟動一時：首款國產自主CPU

　　龍芯在公布出來的初期，國產自主CPU的光環(huán)使得它轟動一時，再加上龍芯的研究速度也是快的驚人，可以說在初期，龍芯是震驚國內外。

　　1.2000年10月，中科院計算所“GODSON CPU設計與驗證系統(tǒng)”研究課題正式立項，標志著龍芯的開始。

　　2. 2001年5月，在中科院計算所知識創(chuàng)新工程的支持下，龍芯課題組正式成立。

　　3. 2001年8月19日，龍芯1號設計與驗證系統(tǒng)成功啟動Linux操作系統(tǒng)，10月10日通過由中國科學院組織的鑒定。

　　龍芯1號

　　4. 2002年8月10日，首片龍芯1號芯片X1A50流片成功。我們可以看到在Godson-1A上，除了型號外沒有標志。

　　5. 2003年10月17日，龍芯2號首片MZD110流片成功。

　　龍芯2號MZD110

　　6. 2004年9月28日，經過多次改進后的龍芯2C芯片DXP100流片成功。在龍芯2號上，有中科院計算所的ICT標志。

　　7. 2005年1月31日舉行了由中國科學院組織的龍芯2號鑒定會，2005年4月18日在人民大會堂召開了由科技部、中科院和信息產業(yè)部聯(lián)合舉辦的龍芯2號發(fā)布會?！贰?/p>

　　5質疑與轉折：模仿MIPS架構回頂部

　　質疑與轉折：模仿MIPS架構

　　經歷了初期的光鮮后，一些負面的報道也漸漸被人挖掘出來。質疑也隨之到來。

　　8.2005年7月底，國內媒體援引外國研究機構研究報道，稱龍芯與MIPS架構95%相類似。雖然中科院龍芯課題組出來澄清，但是對于龍芯是否完全自主的質疑卻從此一發(fā)不可收拾。

　　9. 2006年3月18日，龍芯2號增強型處理器CZ70流片成功，9月13日通過科技部組織的鑒定。

　　龍芯2E

　　10. 2006年10月，中法兩國在北京簽署了關于中國科學院與意法半導體公司合作研發(fā)龍芯多核處理器的框架協(xié)議。再次引發(fā)有關龍芯借意法半導體獲得MIPS指令授權的猜測?？纯瓷蠄D龍芯2E，“ST”字樣圖標是意法半導體的標志。

　　11.2006年11月20日，龍芯的英文名正式由“Godson”更名為“l(fā)oongson”。據稱這一舉動的原因，是由于之前的“Godson”在西方譯名為“天子”，不利用在國外推廣龍芯CPU。更名后的“l(fā)oongson”更適應龍芯的國際化發(fā)展戰(zhàn)略。不過目前國外媒體還是采用Godson的名稱。

　　更名loongson后的龍芯

　　10. 2007年3月28日，中國科學院計算所與意法半導體公司（ST）在北京人民大會堂召開龍芯處理器技術合作及產品發(fā)布會。

　　11.2007年12月26日，高性能計算機系統(tǒng)KD-50-I通過鑒定。KD-50-I使用300多顆64位龍芯2F處理器，峰值性能達到每秒1萬億次雙精度浮點運算，是我國首次采用國產CPU芯片研制的萬億次級的高性能計算機系統(tǒng)。

　　12.2008年，曙光公司推出了基于龍芯2號的防火墻產品，實現(xiàn)了從軟件到硬件、從整機到芯片完全自主知識產權。

　　8核龍芯3B架構

　　13.2008年8月底，龍芯研究者在國外介紹龍芯3的研究狀況時透露，將在2009年發(fā)布8核心的龍芯3B。并且Godson-3帶支持英特爾的所謂的x86的架構。》》

　　低調：漸漸淡出人們視線

　　轟動一時到質疑迭起，接著龍芯進入到了一個平靜的時期，關于龍芯的報道也不那么鋪天蓋地。

　　14.2009年，龍芯3A、龍芯2F3、龍芯2號抗輻照SOC流片成功；龍芯2G和龍芯3A+完成流片；龍芯2H和龍芯3C的設計也開始部署。在全面掌握65nm工藝的產品設計技術后龍芯開始32nm工藝的設計。

　　龍芯3A

　　15.2009年6月中旬，龍芯正式宣布獲得MIPS指令系統(tǒng)授權，有關龍芯CPU的國產自主性的爭論也達到白熱化地步。

　　采用龍芯的曙光龍騰刀片服務器

　　16.2010年4月，全線自主化的曙光龍騰刀片服務器成功面世。“中國創(chuàng)造”龍騰刀片服務器產品的誕生，填補了國內全線自主化服務器市場的長期空白。

　　17.2011年3月，國外媒體報道，胡偉武表示2011年底中國將有完全采用龍芯CPU的高性能計算機問世。并且中國國產自主CPU將在20年內趕上美國西方水平。

　　基于龍芯3A曙光龍騰服務器

　　18.2011年9月19日，曙光公司發(fā)布基于國產龍芯3A四核處理器的龍騰機架服務器、存儲服務器以及塔式服務器。

　　北京龍芯專賣店

　　全文總結：從當初的轟動一時到現(xiàn)在都是國外媒體爆料龍芯的進展，在中關村二橋南的龍芯專賣店，對比當初開幕式，現(xiàn)在可謂是門可羅雀。而且從各系列型號的簡要技術參數的回顧，可以看見目前距離歐美先進水平還有較大差距，這也預示著國產CPU不是一朝一夕之功，國產化CPU的道路，還長。