Interested Article - Loongson

Логотип процессора
Loongson 2F.
Loongson 3B1500E.
Loongson 3B1500E.
Loongson 3A3000.

Loongson — универсальная микропроцессорная архитектура , разработанная Академией наук Китая с целью создать альтернативу изделиям от Intel и AMD . Главный конструктор — профессор (кит.) (Weiwu Hu) из (англ.) . Хотя первоначальное название архитектуры — Godson — было изменено на Loongson, процессор, в отличие от архитектуры, по-прежнему часто называют Godson.

В 2002 году тремя организациями — Институтом компьютерных технологий, Академией наук Китая и группой Jiangsu Zhongy Group — была основана компания ( корпорация ) ( Пекин ), которая занимается разработкой 32- и 64-разрядных версий процессора, в том числе и встраиваемой версией, а также программного обеспечения для него и демонстрационных моделей.

В стадии проектирования находятся ещё две разработки — Longmeng и Sinomanic .

Название

Первоначально разработка называлась Godson , что по-английски означает «крёстный сын». Затем был предложен вариант Loongson , что можно перевести как «сын дракона ». Китайское название 龙芯 ( палл. лунсинь ) означает «драконовое ядро».

История развития

Набор команд первых процессоров был фактически совместим с архитектурой MIPS .

В марте 2006 года на выставке Computex 2006 в Тайбэе было объявлено о работах по созданию на основе процессора Godson II прототипа полноценного компьютера Longmeng («Сон дракона»). Компания также заявила о разработке устройства Municator YSR-639 , компактного компьютера на базе 400 МГц Godson II.

Версия 2E

Компьютер Fulong MiniPC на основе процессора Loongson

В сентябре 2006 года было объявлено о разработке версии Loongson IIE (Godson IIE), содержащей 47 млн транзисторов , также 64-битной, работающей на частоте 1 ГГц и поддерживающей набор команд .

Сотрудничество с STMicroelectronics

В марте 2007 году был сделан важный шаг — компания STMicroelectronics приобрела лицензию MIPS на юридически корректный массовый выпуск микропроцессоров семейства Godson. Выпускаемая модель рассчитана на 1 ГГц и 90-нм технологический процесс. Это стало возможным благодаря STMicroelectronics . На сайте компании приведены следующие характеристики процессора Loongson 2Е :

  • суперскалярная архитектура ;
  • 64-битная архитектура, four-issues out-of-order;
  • типичная частота 700 МГц;
  • 64 КБ кеш-память команд; 64 КБ кеш-память данных;
  • 512 КБ кеш-память 2-го уровня (L2);
  • контроллер DDR -памяти на кристалле;
  • лучшее потребление энергии в своём классе — 4 Вт TDP при 700 МГц
  • архитектура MIPS
  • технологический процесс 90 нм.

По заявлению компании STM, опытные партии уже поставляются отдельным заказчикам, лицензия на постоянный выпуск получена на ближайшие 5 лет .

Несмотря на то, что процессор содержит 47 млн транзисторов (для сравнения, в Pentium 4 — 42 млн), он потребляет всего 3—8 Вт. На конец 2006 г. было запланировано усовершенствование процессора до версии 2F, которая принесёт на 30 % большую производительность и 50%-ю экономию потребляемой энергии; его промышленное производство должно начаться до 2008 г. 13 ноября 2006 Китайской академией наук было объявлено о готовности Godson 2E к массовому производству. Директор Института компьютерных технологий Академии наук Китая Ли Гоцзе (李国杰) рассказал журналистам, что скачок в возможностях между вариантами 1 и 2В процессора был двукратным, а между 2В, 2С и 2Е — трёхкратным. Он заявил, что в среднем возможности их процессора удваиваются каждый год, то есть в 2 раза быстрее, чем по «Закону Мура », и что КНР сумеет «объединить серию небольших прорывов в один большой скачок».

Заявлено, что компьютеры на основе 600-МГц Godson 2E продаются в Китае по цене 1599 юаней (ок. 200 долл. США) без монитора, мыши и клавиатуры.

В 2022 г. Китай запретил поставки собственных процессоров Loongson на внешний рынок .

Особенности архитектуры

Loongson I

Первое поколение, Loongson I, представляет собой 32-разрядный процессор , работающий на частоте 266 МГц. Ориентирован на встраиваемые системы , например, такие как кассовые терминалы , где не требуется высокая производительность и 64-разрядность. Впервые увидел свет в 2002 г.

Loongson II

Второе поколение, Loongson II, является 64-разрядным. Изначально работал на частоте 500 МГц. Версия процессора 2Е рассчитана на увеличенную тактовую частоту 1 ГГц. Версия процессора Godson-2F работает на частоте 1,2 ГГц. Исследования показали, что данный процессор является архитектурно совместимым с процессором MIPS , но производитель не имел лицензии на реализацию архитектуры MIPS.

26 декабря 2007 года Китай объявил о намерении построить суперкомпьютер на основе своих процессоров. Команда создателей под руководством академика Чэнь Голяна (陈国良), профессора Университета науки и техники Китая , планирует использовать 330 процессоров Godson-2F. Размеры суперкомпьютера приблизительно соответствуют размерам бытового холодильника, стоимость не должна превышать 800 000 юаней .

Loongson III

Поколение Loongson III разрабатывается с расчётом на работу на 1 ГГц и несколько (от 4 до 16) ядер. В 2011 году Китай объявил о выпуске процессора Godson 3b с пиковой производительностью 128 Гфлопс, потребляющего всего 40 Вт электроэнергии.

Расширения наборов инструкций

В архитектуре GS464E (начало-середина 2010-х) были полностью реализованы команды MIPS64 Release 3. Дополнительно к ним были созданы расширения:

Набор инструкций GS464E иногда называют LoongISA.

Микроархитектура LoongArch

Архитектура LoongArch будет во всех процессорах Loongson, которые разрабатываются с 2020 года. Об анонсе архитектуры LoongArch и переводе процессоров Loongson на новую архитектуру с одновременным отказом от микроархитектуры MIPS было объявлено в апреле 2021 года.
Новая система команд в LoongArch поддерживает около 2000 инструкций и включает в себя все необходимые расширения, включая векторные инструкции, виртуализацию и двоичную трансляцию. Она может транслировать в понятные процессорам Loongson коды команды всех ведущих операционных систем и приложений. (процессоры Loongson на архитектуре MIPS теряли на трансляции до 20 % производительности).

Новые 12-нм процессоры Loongson 3A5000 на микроархитектуре LoongArch поступят в массовое производство летом 2021 года.

Спецификация процессоров

Имя Модель Частота
[МГц]
Архитектура
Версия
Год Ядер Процесс
[нм]
Транзисторов
[млн.]
Размер кристалла
[мм²]
Потребление
[Вт]
Кэш L1I/L1D
[КБ]
Кэш L2
[КБ]
Кэш L3
[MB]
Производительность
Godson-1 1 200 MIPS 32-bit 2002 1 180 -- -- 1 8/8 нет нет 19/25 [SPEC CPU2000]
Godson-2 2B 250 MIPS-III 64-bit 2003 1 180 -- -- -- 32/32 нет нет 52/58 [SPEC CPU2000]
2C 450 MIPS-III 64-bit 2004 1 180 13.5 41.5 -- 64/64 нет нет 159/114 [SPEC CPU2000]
STLS2E 1000 MIPS-III 64-bit 2006 1 90 47 36 7 64/64 512 нет 503/503 [SPEC CPU2000]
STLS2F 1200 MIPS-III 64-bit 2007 1 90 51 43 5 64/64 512 нет --
L2G 1000 MIPS64 2010 1 65 -- -- -- 64/64 1024 нет --
Godson-3 STLS3? 1000 MIPS64 2009 4 65 400+ -- 10 64/64 2048 нет --
Loongson 3A1000 STLS3? 1000 MIPS64 (GS464) 2010 4 65 -- -- 15 64/64 4096 нет 16 GFLOPS пиковой производительности
Godson-3b STLS3? 1000 MIPS64 2011 8 65 600+ 300 40 64/64 2x2048 нет 128 GFLOPS пиковой производительности
Loongson 3B1500 1200 MIPS64 (GS464) 2014? 8 32 1140 182 30/60 64/64 8x128 8 150 GFLOPS пиковой производительности
Loongson 3A2000 800-1000 MIPS64 (GS464E) 2014 4 40 -- -- 15 64/64 4х256 4 16 GFLOPS пиковой производительности
Loongson 3B2000 800-1000 MIPS64 (GS464E) 2014 4 40 -- -- 15 64/64 4х256 4 До 16 GFLOPS
Loongson 3A3000(3B3000) 1350-1500 MIPS64 (GS464E) 2016 4 28 -- -- 30 64/64 4х256 8 До 24 GFLOPS
11 int / 10 fp по тесту SPEC CPU2006
Loongson 3A4000(3B4000) 1500-2000 MIPS64 (GS464v) 2019 4 28 -- -- 30-50 64/64 4х256 8 До 128 GFLOPS на частоте 2 ГГц
~20 очков по SPEC CPU2006
Loongson 3A5000(3B5000) 2300-2500 loongarch64 (GS464V) 2021 4 12 -- -- 35 64/64 4x256 16 До 160 GFLOPS на частоте 2.5 ГГц
Godgson 3C5000 2100-2300 loongarch64 (GS464V) 2022 16 ? ? ? ? ? ? 32 До 560 GFLOPS

Операционные системы

Следует заметить, что Godson несовместим с набором команд x86 , и использует модифицированный набор MIPS , с заменой некоторых команд на аналогичные, разработанные Институтом компьютерных технологий.

Для работы на этом процессоре были портированы Debian GNU/Linux , gNewSense , Gentoo Linux , Red Flag Linux , NetBSD , OpenBSD ]. Ведётся работа по подготовке версии Slackware Linux ; также в рамках проекта Google Summer of Code 2010 закончилась работа по портированию FreeBSD .

С некоторой информацией о практическом использованием можно ознакомиться в блогах «My CPU is Loongson» и «CinnamonPirate» .

Операционные системы, спроектированные для работы только на архитектуре x86, на Godson работать не могут (десктопные операционные системы Microsoft , такие как MS-DOS или Microsoft Windows ). Тем не менее, операционная система Windows CE , ориентированная на компактные и встраиваемые устройства, была портирована на процессор .

Примечания

  1. от 6 марта 2008 на Wayback Machine // STMicroelectronics
  2. от 1 декабря 2008 на Wayback Machine // STMicroelectronics
  3. от 13 декабря 2022 на Wayback Machine // 13 декабря 2022
  4. . Дата обращения: 29 января 2009. Архивировано из 29 ноября 2006 года.
  5. . Дата обращения: 22 сентября 2015. Архивировано из 27 сентября 2015 года.
  6. Loongson выпустит первый процессор на китайской архитектуре LoongArch не позже июня] // 23.04.2021
  7. от 8 мая 2019 на Wayback Machine 龙芯3A1000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站 ]
  8. от 28 сентября 2015 на Wayback Machine , 3DNews 24.11.2012
  9. от 30 января 2020 на Wayback Machine 龙芯3B1500_龙芯官方网站-[龙芯官方网站 ]
  10. 30 Вт под «типичной» нагрузкой, 60 Вт при использовании оптимизированного векторного кода (SIMD)
  11. от 25 ноября 2016 на Wayback Machine / Ventureboat, SEPTEMBER 3, 2015
  12. от 15 октября 2016 на Wayback Machine 龙芯3A2000/3B2000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站 ]
  13. Отличие модели 3B2000 от 3A2000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
  14. от 31 декабря 2019 на Wayback Machine 龙芯3A3000/3B3000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站 ]
  15. Отличие модели 3B3000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
  16. от 22 октября 2016 на Wayback Machine 龙芯3A3000处理器芯片流片成功_龙芯官方网站-[龙芯官方网站 ]
  17. . Loongson Technology Corporation Limited (27 декабря 2019). Дата обращения: 8 января 2020. 12 января 2020 года.
  18. Отличие модели 3B4000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 8 процессоров на плату (8-way MP)
  19. В зависимости от частоты: <[email protected] <[email protected] <[email protected]
  20. . Loongson Technology Corporation Limited (27 декабря 2019). Дата обращения: 9 января 2020. 13 января 2020 года.
  21. (кит.) . Дата обращения: 10 февраля 2022. 10 февраля 2022 года.
  22. . Дата обращения: 14 мая 2010. Архивировано из 11 мая 2011 года.
  23. . Дата обращения: 14 мая 2010. Архивировано из 15 июня 2010 года.
  24. . Дата обращения: 7 апреля 2011. 4 июля 2010 года.
  25. . Дата обращения: 7 апреля 2011. 26 июня 2010 года.
  26. от 13 июля 2007 на Wayback Machine on blogspot.com
  27. от 4 августа 2009 на Wayback Machine on cinnamonpirate.com
  28. 27 сентября 2007 года.
Источник —

Same as Loongson