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贡献者：sdjntl 浏览：5032次 创建时间：2010-03-24
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资料
研制年谱
“龙芯” 也要对Intel说“不”了
“龙芯”三代简介
“龙芯”的特点
“龙芯”的产品
“龙芯”的意义
从政治看“龙芯”
“龙芯”的未来
“龙芯一号”研制组组长胡伟武 资料
研制年谱
“龙芯” 也要对Intel说“不”了
“龙芯”三代简介
“龙芯”的特点
“龙芯”的产品
“龙芯”的意义
从政治看“龙芯”
“龙芯”的未来“龙芯一号”研制组组长胡伟武
龙芯CPU
[编辑本段]资料
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。目前中科院有研发以龙芯为处理器的超级计算机计划。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LOGO龙芯CPU由中国科学院计算技术所龙芯课题组研制．其官方网站为www.loongson.cn
尽管今天的“龙芯”还存在着诸多问题，与目前主流CPU相比性能上还有不少差距,还不能与Intel和AMD的CPU在PC市场上竞争，但坦率讲，今天“龙芯”的境遇已经比当年的“联想汉卡”好多了。回想当年的“联想汉卡”是由做大型机出身的毫无产业经验的科研人员一块一块的手工焊接而成、又一块一块的人工检测。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。
[编辑本段]研制年谱
龙芯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。
[编辑本段]“龙芯” 也要对Intel说“不”了
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，是我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的研制成功标志着我国已打破国外垄断，
初步掌握了当代CPU设计的关键技术，为改变我国信息产业“无芯”的局面迈出了重要的步伐，对我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” ！
[编辑本段]“龙芯”三代简介
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。图1显示了龙芯一号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、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。
内存管理部件有三种工作模式，即标准模式、直接映射模式和无映射模式。在标准模式下，TLB分为ITLB和DTLB两部分，每部分均由48项页表项组成，同时支持mapped和unmapped的从虚拟地址到物理地址的变换方式；TLB也可只进行直接映射，不使用CAM和RAM，以减小面积；而无映射模式下甚至可以去掉TLB，采用直连SRAM的形式实现访存。龙芯一号CPU IP核的Cache分为指令Cache和数据Cache，两部分独立配置，以4K为一路，可配置为4路、2路和0路。用户可根据应用需要，确定所需Cache的大小，甚至不使用Cache。协处理器接口为外部协处理器提供了一个高效率的接口。龙芯一号CPU IP核提供了两套可配置的处理器总线接口：AMBA接口和哈佛结构SRAM接口。
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1000MHz，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 正在预研
虽然“龙芯2号”正火热推广，但“龙芯3号”也开始研制了，2008年末4核龙芯3号流片成功，采用65nm工艺，主频1GHz，晶体管数目达到4.25亿个。“龙芯3号”早期是一款4核处理器，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。
[编辑本段]“龙芯”的特点
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
龙芯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
SoC系统虚拟开发平台
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 Wind
[编辑本段]“龙芯”的产品
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1000MHz，500MHz版约与1GHz版的Intel Pentium III、Pentium 4拥有相近的效能水平。
龙芯2号最初版本
龙芯2号最初的版本是用0.13微米的制程技术，往后也会使用更精细的制程技术。事实上龙芯2号当称为一个系列，过程中经过数次步阶进化，已知的有2、2A、2B、2C、2E、2F等型号，目前龙芯2号处理器已用于黄羊河公司（YellowSheepRiver，简称：YSR）的低价型Linux桌上型电脑（也称：台式机）：Municator中，最初的售价约为1200元人民币。其电脑皆有在 2006 年3月德国汉诺威CeBIT及6月的台北国际电脑展览会中展出。
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。
2006年9月13日，中国科学家宣布研制成功通用中央处理器芯片龙芯2E。它是一款采用64位元MIPSⅢ指令集的RISC处理器，采用90纳米的CMOS工艺，晶体管数目是4700万个，芯片面积是6.8mm×5.2mm。最高主频达到1.0GHz，一般频率是800MHz，功耗大约是5-7瓦。实际运行频率定于660MHz。规格方面，龙芯2E处理器有128KB一级缓存、512KB二级缓存。性能方面，它的单精度浮点运算速度是每秒80亿次，双精度浮点运算速度是每秒40亿次。龙芯2E在1.0GHz主频下，SPEC CPU2000的得分为500分，综合性能达到Pentium III和Pentium 4的水平。
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3A
流片成功的四核版本龙芯，暂无更多信息。
[编辑本段]“龙芯”的意义
1、“世界工厂”的困惑
众所周知，中国目前已经成为名副其实的“世界工厂”，到过“珠三角”、“长三角”的读者，特别是在此两地工厂工作过的应该有切身感受。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。在这一价格中，罗技拿8美元，分销商和零售商拿15美元，另外14美元进入零部件供应商的腰包，中国从每只鼠标中仅能拿到3美元，而且工人工资、电力、交通和其他开支全都包括在这3美元里!
站在电子爱好者角度看，鼠标的制造有何难?难就难在罗技能将小小鼠标产业做得这么大，关键在于其知识产权和品牌。说得极端一点，小小的CPU芯片，动辄成百上千甚至上万元一颗，其主要材料无非是一点金属和可从沙子中提炼的硅，但是不掌握CPU设计技术、芯片制造技术，我们又能有何选择?
对PC产业来讲，包括联想、方正这样的大企业利润也是相当低的，主要原因就是我们买别人的芯片来组装，只是一个组装工厂而已。而且，在国际CPU巨头AMD与英特尔的明争暗斗中,中国PC厂商无论怎样都掩盖不了“看他人脸色”的尴尬处境, 既要哄着占有份额优势的英特尔，又不敢得罪价格占优的AMD，而这一切都缘于我们无“芯”可挑大梁，缘于中国PC业长期以来没有占据技术的制高点。
2、“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。
为了促使“龙芯”能尽快得到整机制造企业和系统设计企业的应用，使其顺利进入产业链，促进产业化，国内MII-MS嵌入式软件实验室为“龙芯二号”CPU开发面向Windows CE.Net 5.0的BSP软件支持包，使“龙芯”能支持微软公司的Windows CE这一业界主流的嵌入式操作系统。“龙芯2号”电脑目前已亮相国际市场，基于Linux，含40GB硬盘、256MB内存，具有上网、收发邮件、办公文本处理、音视频播放等基本功能，相当于1GHz的奔3台式机，售价仅150美元。但仅仅只有低价是不够的。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。
龙芯让人人都用得起电脑，当初龙芯一个研发宗旨是信息化要为广大人群服务，因此龙芯一直注重在低成本方面的突破。虽然电脑价格越来越低，但是对于广大的中国市场来说，仍然太贵，特别是农村和西部市场。龙芯电脑的推出为填平数字鸿沟提供了可能性，有广阔的前景。
[编辑本段]从政治看“龙芯”
1."龙芯”，安全芯
金山软件总裁雷军说过:“未来10年的国产软件将发展成为一个巨大的软件工业，国人大规模使用国产办公软件和操作平台的时代也将随之而来。”刚巧龙芯2号的主要应用目标是Linux操作系统，以避开与Windows和Intel阵营的正面直接交锋。政府大力打击盗版与保护和优先使用国产软件，对我们即将出世的“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，将有助于消除我国在电子政务、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，也直接或间接导致我们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，我们的武器装备和核心装备，我们的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。
目前一个普通的芯片一般要由三百万到四百万个晶体管构成，这样每个晶体管具体起什么作用，有什么实际功能都难以查清楚、说明白，所以芯片就有可能存在“后门”。某些国外大公司的芯片在出口之前，都会把一个特别的口令留给该国国防部，这样两国交战的时候，一个口令就可能将敌国的相关系统置于瘫痪。
前一段时间联想公司收购IBM的全球PC（ThinkPad与ThinkCenter）业务，美国政府就在担心收购以后电脑里是否会留有后门会威胁到他们国家的安全等等。而我们中国又有多少部门和个人在使用美国的电脑呢？即使不是美国的电脑用的也是“美国芯”，那我们的国家安全呢？而“龙芯”就不存在后门问题，而且有内建的系统安全硬件，还可以抵御黑客等一大类网络攻击。所以从国家的根本利益出发，我们必须拥有和大力发展自己的“龙芯”。
2、自主创新才有出路
中国商务部长薄熙来曾经向欧盟的官员算账，称中国出口8亿件衬衫，才能换回一架空中客车飞机。由于中国向美国的出口多为低附加值的实物产品，而美国向中国的出口多为金融、法律服务、软件等高附加值的非实物产品，因此才会出现“中国开到美国的船都是满的，开回来时都是空的”的现象。而在上述一多一少、一虚一实的交换中，表面的等价却掩盖着深刻的不平等。
目前中国所有的产业，拥有自己的技术和标准不到1%。中华民族是非常坚韧的，我们在最困难的时候，用简陋的装备造出了两弹一星。虽然目前我们在技术上和发达国家有一定的差距，但是CPU这种关键核心技术关系到国家战略，无论花多大成本都要做，不能受制于人。
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。“龙芯一号"（频率200M左右）研发出来时，国外把技术出口限制放宽到200M。“龙芯二号”发布后,频率达到500M，美国就把技术出品限制放到400M。
有人认为中国不可能做出高性能CPU，所谓不可能是因为我们没有去做，“龙芯”已经证明这一点。目前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，这是我们的大好机会。
“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。
[编辑本段]“龙芯”的未来
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。
一位网友在搜狐博客网上这样写到：很希望看到中国自己的CPU，不管它的性能怎样，只要它上市，我就会买。身为开发人员，深深地能够理解作为中国的开发人员所担负的历史责任。既然没有机会加入到CPU的开发中，那就在他们辛勤工作的时候默默支持吧！多么朴实的言语，但展现的却是国人高昂的爱国激情！
“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！这就是我们的骄傲！回想霍元甲时代，作为香港特区一位电子工作者，笔者再次感慨万千。我们是龙的传人，不是东亚病夫！我们坚信“龙芯”的成功是必然的！我们期待着“龙芯”带给我们更多、更大的惊喜！
[编辑本段]“龙芯一号”研制组组长胡伟武
中科院计算技术研究所研究员、“龙芯一号”研制组组长胡伟武今天在此间透露，最近研制的龙芯二号增强型，性能达到中低档“奔四”水平，龙芯处理器的研发成功，标志着中国掌握高性能处理器技术。
胡伟武是在今晚此间举行的“飞扬的青春”中国青年五四奖章系列论坛首场论坛上发言时作上述表示的。
这位“龙芯二号”的总设计师和项目负责人透露，二〇〇二年我们研制出“龙芯一号”，性能相当于“五八六”，二〇〇三年研制了“龙芯二号”，达到中档“奔三”水平。
胡伟武表示，中国芯片产业的发展必须走自主创新的道路，如果不掌握核心技术，国家安全将受到严重的威胁。一颗服务器用的微处理器芯片价格高达几万元，占到服务器成本的百分之七十以上，每年的芯片，国外大公司就从中国赚走一百多亿美元，这是中国第一大进口货物。最近华盛顿一家研究所向美国国会提交了一份“中国向前跳了一大步”的报告，分析了中国科学技术竞争力，该研究所列举了中国自主创新的三个案例，其中一个就是龙芯。
这位二〇〇三年度中国青年五四奖章获得者介绍说，龙芯课题组主要由年轻人组成，全组平均年龄不到三十岁，大多数人员来自国内的顶尖名牌大学，不少人进入大学的时候就是高考的前几名。
刚刚过去的2008年，有太多的事情值得记忆。在服务器业界，各家厂商也推出了多款产品。
当然，在2008年还有更多的服务器产品值得我们细说。对于已经到来的2009年，也有多种产品和技术值得我们关注，比如说芯片领域、操作系统领域和虚拟化领域。
芯片 从x86到RISC的争战
2009年，从AMD、Intel到IBM和Sun都会有多款芯片推出。Intel公司已经基于Nehalem架构发布了桌面端的芯片产品酷睿i7，基于该架构的服务器产品也将会在今年陆续推出。
根据相关的资料介绍，Nehalem架构最大的改造在其前端总线(FSB)上面，其传统的并行传输方式被废弃，转而采用基于基于PCI Express串行点对点传输技术的通用系统接口(CSI)，即Intel所称的QuickPath，与AMD公司此前所推出的HyperTransport(超传输总线)高速串行总线异曲同工。AMD在今年第一季度所发布的“上海”芯片升级版将会把其HyperTransport升级到3.0版本，提升其带宽到17.6GB/S。
此外，Nehalem也将内存控制器集成到了芯片内部，能够更好地实现对DDR内存的支持。Intel公司在其官方博客表示，Nehalem的其他特性还包括支持虚拟化设备的输入/输出(VT-d技术)和内核加速模式。
VT-d技术在此前以虚拟化CPU为主的基础上增加了虚拟I/O的能力，能够有效提高虚拟机的性能和效率;而内核加速模式能够使得用户根据需要开启、关闭以及加速单个内核的运行。
对于AMD公司来说，除了“上海”的升级版他们还会在今年下半年发布基于新Fiorano平台的代号为“伊斯坦布尔”的六核芯片。
在x86芯片竞相升级的同时，RISC芯片或者说非x86芯片在今年也会有多项新产品推出。据相关资料表示，Intel将会采用跟Nehalem类似的架构推出新一代四核安腾Tukwila处理器，而IBM将会推出其Power 6芯片的升级版Power 6+，继续推动器Power架构的发展。对于Sun公司来说，一再延迟的Rock系列高端服务器芯片，也将在今年发布，该芯片的性能和市场接受程度，对于Sun公司将会产生重大影响。
当然，还有一款芯片我们不能不给予关注，那就是国产芯片“龙芯”。已经在桌面端迈出产业化步伐的龙芯，今年或将推出四核或者八核的“龙芯三号”，甚至可能会对内核进行修改以便运行Windows系统。
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