Loongson

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Логотип процессора

Loongson — универсальная микропроцессорная архитектура, разработанная Академией наук Китая, с целью создать альтернативу изделиям от Intel и AMD. Главный конструктор — профессор Ху Вэйу (кит.) (Weiwu Hu) из Института компьютерных технологий (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 BLX IC Design Corporation (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[править | править код]

Первоначально разработка называлась Godson, что по-английски означает «крёстный сын». Затем был предложен вариант Loongson, что можно перевести как «сын дракона».

Особенности архитектуры[править | править код]

Loongson I[править | править код]

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[править | править код]

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[1] показали, что данный процессор является архитектурно совместимым с процессором MIPS R10000, 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[править | править код]

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.

Спецификация процессоров[править | править код]

Имя Модель Частота
[МГц]
Архитектура
Версия
Год Ядер Процесс
[нм]
Транзисторов
[млн.]
Размер кристала
[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[2] STLS3? 1000 MIPS64 (GS464) 2010 4 65 -- -- 15 64/64 4096 нет 16 GFLOPS пиковой производительности[2]
Godson-3b[3] STLS3? 1000 MIPS64 2011 8 65 600+ 300 40 64/64 2x2048 нет 128 GFLOPS пиковой производительности
Loongson 3B1500[3][4] 1200 MIPS64 (GS464) 2014? 8 32 1140 182 30/60[5] 64/64 8x128 8 150 GFLOPS пиковой производительности[4]
Loongson 3A2000[6][7] 800-1000 MIPS64 (GS464E) 2014 4 40 -- -- 15 64/64 4х256 4 16 GFLOPS пиковой производительности[7]
Loongson 3B2000[8] 800-1000 MIPS64 (GS464E) 2014 4 40 -- -- 15 64/64 4х256 4 До 16 GFLOPS
Loongson 3A3000(3B3000)[9][10] 1350-1500 MIPS64 (GS464E) 2016 4 28 -- -- 30 64/64 4х256 8 До 24 GFLOPS[9]
11 int / 10 fp по тесту SPEC CPU2006[11]
Loongson 3A4000(3B4000)[12][13] 1500-2000 MIPS64 (GS464v) 2019 4 28 -- -- 30-50[14] 64/64 4х256 8 До 128 GFLOPS на частоте 2 ГГц[12]
~20 очков по SPEC CPU2006[15]

История развития[править | править код]

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 Yellow Sheep River, также заявила о разработке устройства Municator YSR-639, компактного компьютера на базе 400 МГц Godson II.

Версия 2E[править | править код]

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 MIPS III. С таким заявлением выступил Ли Гоцзе (李国杰), директор Института компьютерных технологий Академии наук КНР.

Согласно опубликованным разработчиками результатам тестирования, китайский процессор в состоянии соперничать с Pentium 3, лишь иногда превосходя его.[источник не указан 4258 дней]

Сотрудничество с STMicroelectronics[править | править код]

В марте 2007 году был достигнут важный рубеж — 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; в самом Китае нет фабрик с такой технологией[источник не указан 4258 дней]. Все предыдущие варианты выпуска основывались на 180-нм процессе и достигали скорости лишь в 500 МГц. На сайте компании приведены[16] 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 при 700 МГц TDP
  • архитектура MIPS
  • технологический процесс 90 нм.

По заявлению компании STM[17], 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. Об этом сообщил Ли Гоцзе (李国杰), директор Института компьютерных технологий Академии наук Китая. На конец 2006 г. было запланировано усовершенствование процессора до версии 2F, которая принесёт на 30 % большую производительность и 50 % экономию потребляемой энергии. Его промышленное производство должно начаться до 2008 г.

13 ноября 2006 г. Китайской академией наук было объявлено о готовности Godson 2E к массовому производству. Ли Гоцзе 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 1 599 юаней (ок. 200 долл. США) без монитора, мыши и клавиатуры.

Расширения наборов инструкций[править | править код]

В архитектуре GS464E (начало-середина 2010-х) были полностью реализованы команды MIPS64 Release 3. Дополнительно к ним были созданы расширения:[18]

  • LoongBT — вспомогательные инструкции, ускоряющие двоичную трансляцию кода x86 и ARM
  • LoongVM — расширения для виртуальных машин
  • LoongSIMD — векторные расширения для 128- и 256-битных векторов

Набор инструкций GS464E иногда называют LoongISA.

Операционные системы[править | править код]

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[19], OpenBSD[20]]. Ведётся работа по подготовке версии Slackware Linux, так же в рамках проекта Google Summer of Code 2010 закончилась работа по портированию FreeBSD.[21][22] С некоторой информацией о практическом использованием можно ознакомиться в блогах «My CPU is Loongson»[23] и «CinnamonPirate»[24].

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[25].

Примечания[править | править код]

  1. http://www.in-stat.com/press/05/MDR_7_25_05.asp (недоступная ссылка). Дата обращения: 29 января 2009. Архивировано 29 ноября 2006 года.
  2. 1 2 龙芯3A1000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
  3. 1 2 Китай готовит новый собственный процессор для ПК и серверов, 3DNews 24.11.2012
  4. 1 2 龙芯3B1500_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
  5. 30 Вт под «типичной» нагрузкой, 60 Вт при использовании оптимизированного векторного кода (SIMD)
  6. China’s Loongson makes a 64-bit Mips processor that runs x86 and ARM code / Ventureboat, SEPTEMBER 3, 2015
  7. 1 2 龙芯3A2000/3B2000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
  8. Отличие модели 3B2000 от 3A2000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
  9. 1 2 龙芯3A3000/3B3000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
  10. Отличие модели 3B3000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
  11. 龙芯3A3000处理器芯片流片成功_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
  12. 1 2 Godson 3A4000 / 3B4000. Loongson Technology Corporation Limited (27 декабря 2019).
  13. Отличие модели 3B4000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 8 процессоров на плату (8-way MP)
  14. В зависимости от частоты: <30W@1.5GHz <40W@1.8GHz <50W@2.0GHz
  15. Loongson released a new generation of processors. Loongson Technology Corporation Limited (27 декабря 2019).
  16. STMicroelectronics — Loongson
  17. Newsroom — STMicroelectronics
  18. New MIPS64-based Loongson processors break performance barrier — Imagination Blog (недоступная ссылка). Дата обращения: 22 сентября 2015. Архивировано 27 сентября 2015 года.
  19. Index of pub/NetBSD/NetBSD-current/src/sys/arch/evbmips/gdium/index.html (недоступная ссылка). Дата обращения: 14 мая 2010. Архивировано 11 мая 2011 года.
  20. OpenBSD/loongson (недоступная ссылка). Дата обращения: 14 мая 2010. Архивировано 15 июня 2010 года.
  21. Port FreeBSD to Yeeloong in FreeBSD wiki
  22. Port FreeBSD to Yeeloong
  23. My CPU Is Loongson(Godson)!!!
  24. cinnamonpirate.com
  25. The Search Engine that Does at InfoWeb.net Архивировано 27 сентября 2007 года.