龍芯正式發(fā)布新一代通用處理器 單核性能與AMD“挖掘機”相當

12月24日，國產(chǎn)CPU廠商龍芯在北京正式發(fā)布自主研發(fā)的新一代通用處理器——龍芯3A4000、龍芯3B4000，其中桌面版的龍芯3A在性能上提升一倍以上，多路服務(wù)器版可提升3倍性能。

與此同時，龍芯還宣布2019年其處理器累計出貨已達50萬顆。此外還透露，12nm工藝的下代CPU性能可達同期AMD水平。

在當天的發(fā)布會上，聯(lián)想、中科曙光、方正、中國運載火箭技術(shù)研究院等也發(fā)布了基于龍芯新一代通用處理器的桌面計算機、筆記本、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、工業(yè)控制計算機等產(chǎn)品。

龍芯2019年出貨已達50萬顆

目前龍芯主要有三大系列產(chǎn)品：

龍芯1號：面向特定應用需求的定制的“小CPU”系列，為32位低功耗、低成本處理器，主要針對低端嵌入式和專用應用領(lǐng)域；

龍芯2號：面向工控和終端應用的“中CPU”系列，主要為64位低功耗單核或雙核列處理器；

龍芯3號：面向桌面/服務(wù)器類應用的“大CPU”系列，主要為為64位多核系列處理器。

據(jù)龍芯中科副總裁張戈介紹，目前龍芯在政企、安全、金融、能源等應用場景均有廣泛應用，2019年龍芯芯片出貨量已達到50萬顆以上，在國產(chǎn)化應用市場份額領(lǐng)先。

雖然50萬片的出貨量看上去并不大，但是對于一款完全自主可控的國產(chǎn)CPU來說，已經(jīng)是非常不錯的成績了，也已經(jīng)是目前國產(chǎn)CPU廠商當中出貨最大的了。

值得注意的是，在今年10月的第十四屆“中國芯”集成電路產(chǎn)業(yè)促進大會在青島隆重舉辦。龍芯提報的龍芯3A/B3000處理器，憑借其優(yōu)秀的市場表現(xiàn)，榮獲第十四屆“中國芯”“優(yōu)秀市場表現(xiàn)產(chǎn)品”稱號。

據(jù)介紹，龍芯3A/B3000系列累計出貨量已達30萬片以上，已應用于政企辦公、網(wǎng)安、能源、交通、教育等多個領(lǐng)域，并得到了用戶的廣泛認可，具備相當?shù)氖袌龈偁幜Α?/p>

龍芯3A/B4000系列發(fā)布，單核性能與AMD“挖掘機”相當

相比上一代的龍芯3A/B3000系列來說，此次時隔近兩年才發(fā)布的龍芯3A/B4000系列，雖然采用的還是28nm FDSOI工藝，但是在性能上有了成倍的提升。

據(jù)介紹，龍芯3A4000/3B4000采用了龍芯最新研制的新一代高性能處理器內(nèi)核GS464V（上一代是GS464E），支持片內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)總線、HT3.0系統(tǒng)總線、DDR4內(nèi)存總線，同時還支持UART、SPI等接口。主頻提升至1.5GHz-2.0GHz。

其中龍芯3A4000是針對桌面級的，核心數(shù)量可達4-8核，擁有雙DDR4-2400/2133內(nèi)存通道，雙HT3.0系統(tǒng)總線，效率提升一倍。而龍芯3B4000則是面向高性能計算的，核心數(shù)量可達16-32核。

在性能方面，龍芯3A4000系列的SPEC CPU2006定點和浮點單核分值均超過20分，達到了上一代產(chǎn)品的兩倍。

反映傳統(tǒng)桌面性能的SPEC INT2000的單核base測試分數(shù)也從上一代的930分提高到了2090分，達到了與AMD 28nm最后產(chǎn)品“挖掘機”相當，高于14nm ARM處理器的水平。

龍芯3B4000支持4路直連，四路服務(wù)器性能是上一代的3B3000雙路服務(wù)器性能的4倍。此外，虛擬機效率也從上一代產(chǎn)品的88%提高到98%。

中科院計算技術(shù)研究所總工程師、龍芯中科總裁、首席科學家胡偉武博士表示，龍芯3A/B4000系列已經(jīng)基本完成了設(shè)計能力方面的補課，我們通過設(shè)計優(yōu)化實現(xiàn)了單核通用處理性能的提升。

在封裝和功耗方面，龍芯表示，龍芯3A4000的封裝尺寸比3A3000更小，尺寸為37.5mm*37.5mm，支持普通BGA、LGA和CBGA多種封裝形式，同時其桌面主板可支持四層板，典型功耗為30-40W。

值得一提的是，龍芯4000系列內(nèi)部的GS132E核心主要負責監(jiān)控主核運行，并進行動態(tài)功耗管理。

在具體體驗方面，基于龍芯3A4000的筆記本工作時間比基于3A3000的筆記本提高了一倍以上。

不過，胡偉武也指出，龍芯3A4000的30-40W的典型功耗還是比較大，這主要是由于所采用的是工藝不夠先進。所以，建議在科學計算環(huán)境下使用256位浮點向量時，適當降低電壓和頻率。

所有模塊源代碼均為自主研發(fā)

需要指出的是，作為脫胎于中科院計算所的國產(chǎn)CPU廠商，龍芯CPU目前主要應用領(lǐng)域也是在黨政辦公、航天、金融、能源等領(lǐng)域，因此對于CPU的自主可控及安全方面也有著更高的要求。

胡偉武強調(diào)，龍芯芯片所有源代碼均為自主設(shè)計，所有模塊源代碼和各類全定制模塊均為自主研發(fā)，除了廠家提供的標準單元庫和Memory Compiler（內(nèi)存編譯器）外，沒有任何第三方IP。

在CPU的安全方面，龍芯4000系列擁有強大的片內(nèi)安全機制。通過專門指令實現(xiàn)了對MD5、AES、SHA等加解密算法的支持；同時集成了專用的安全可信模塊，支持國密算法；支持“影子棧”等訪問控制機制，對于操作系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用、進程切換、IO訪問可以有效監(jiān)督?？梢杂行У姆婪洞饲皒86和Arm處理器爆出的Meltdown和Spectre漏洞。

操作系統(tǒng)及軟件生態(tài)建設(shè)

得益于PC市場數(shù)十年的積累，X86架構(gòu)的CPU的系統(tǒng)及軟件生態(tài)是最為豐富的。而Arm架構(gòu)的CPU也受益于Arm在移動市場的霸主地位，系統(tǒng)及軟件生態(tài)也是非常豐富。相比之下，對于既非X86也非Arm架構(gòu)的龍芯來說，在系統(tǒng)及軟件生態(tài)上則需要花費更多的精力去建設(shè)。

目前龍芯針對不同的應用場景，已經(jīng)推出了適配不同操作系統(tǒng)的解決方案。比如，Loongnix是面向通用信息化系統(tǒng)的，基于通用Linux平臺進行完善和優(yōu)化，為統(tǒng)一操作系統(tǒng)UOS龍芯版提供支撐。

LoongOS是面向高可靠實時終端的，基于Linux/RT-Linux構(gòu)建了簡潔高效的OS。

LoongWorks是面向?qū)崟r嵌入式應用的，針對歷史應用，基于VxWorks內(nèi)核，完善圖形和網(wǎng)絡(luò)等API。

值得注意的是，就在本月初，國產(chǎn)統(tǒng)一操作系統(tǒng)UOS（unity operating system）龍芯版正式發(fā)布，已適用龍芯3A3000系列、龍芯3B3000系列、3A4000系列、龍芯3B4000系列。

據(jù)介紹，在近半年的時間里，UOS開發(fā)團隊與龍芯中科的系統(tǒng)軟件研發(fā)團隊針對Linux內(nèi)核、BIOS固件、編譯器、瀏覽器、圖形驅(qū)動等多項基礎(chǔ)軟件共同解決了幾十項問題，確保UOS在龍芯平臺上功能完善、體驗流暢、質(zhì)量穩(wěn)定。

另外，為了提升兼容性，胡偉武表示，龍芯將進一步統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建標準規(guī)范體系，實現(xiàn)操作系統(tǒng)跨主板整機兼容和CPU代際兼容。

從龍芯3A4000開始，龍芯也將參考設(shè)計全面支持統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)，開發(fā)支持ACPI主板、固件、內(nèi)核及OS的參考設(shè)計，以及基于ACPI/EC筆記本標準的解決方案。

下一代產(chǎn)品將實現(xiàn)“突破”

胡偉武表示，龍芯第一代產(chǎn)品算是“基本可用”，屬于“小學畢業(yè)”水平；第二代產(chǎn)品則提升到了“可用”的階段，屬于“中學畢業(yè)”水平；第三代產(chǎn)品已經(jīng)“好用”了，屬于“大學畢業(yè)”水準了；下一代產(chǎn)品將要與國際芯片巨頭同臺競技。

“要想實現(xiàn)與國際芯片巨頭同臺競技，首先需要通過幾級階梯登上‘臺’去，龍芯現(xiàn)在就是在走最后一級階梯?！焙鷤ノ湔f到。

據(jù)胡偉武透露，龍芯的下一代產(chǎn)品，龍芯3A5000將采用12nm工藝，主頻將提高到2.5GHz，同時，其內(nèi)存控制器延遲/寬帶進一步優(yōu)化，LLC增加一倍，實現(xiàn)操作系統(tǒng)級二進制兼容。單核性能屆時將提高至30分左右，通用性能達到同期AMD的水平，計劃于2020年上半年流片。

龍芯3C5000將同樣采用12nm工藝，核心數(shù)會進一步增加，支持4至16路服務(wù)器，計劃將于2020年下半年流片。
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