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2013-01-14 00:15 出处:PConline原创 作者:墨烟离 责任编辑:xiongxuehui

  【PConline 资讯】作为服务器的核心,CPU的技术一直备受瞩目,作为国产CPU的代表龙芯,在2012年又给我们带来了一些什么呢?2012年4月份有消息称中国欲用龙芯打造统一的CPU架构,而到2012年11月份龙芯则是传出消息将在2013年实现32nm制程工艺,在2012年年底最后的几天,龙芯3B为核心的千万亿次自主超级计算机也问世,龙芯在沉寂了几年后由重新回到了人们的视线。

龙芯2013年实现32nm 将统一国产CPU架构?
龙芯2013年实现32nm 将统一国产CPU架构?

中国欲用龙芯统一国产CPU架构

  2012年4月初国外媒体报导,中国正在进行一项旨在制定处理器指令集架构标准的计划,如果该项计划顺利完成,就能做到计算机大脑CPU处理器的真正国产自主化。不过有人指出,相比于国产CPU本身,自主CPU的周边生态系统才是一个CPU能不能持续发展的主要因素,想想当年Wintel是如何击败竞争对手实现双赢的。目前国产CPU在高性能计算机中可以看到身影,例如天河一号A应用飞腾处理器,神威蓝光则是全部采用国产申威1600处理器,不过应用到个人及家庭用户较少。

天河一号A
天河一号A

  国外媒体爆料称,中国国家工业和信息化部在三月的时候举行了第一届名为“中国国家指令集架构标准化”的研讨会,探讨制定中国自主的处理器架构设计,实现在计算机核心领域的自主国产化。

  包括华为、ZTE以及其他一些研究机构共20个组织或企业参加了此次会议。

  近年来中国越来越注重本土自主的设计标准协议,而不是从国外企业购买设计专利。例如,中国已经在从CD/VCD播放机到视频监控系统上有着自己的标准。

  另外在通信技术上,3G通信网络技术的TD-SCDMA标准就是由中国制定,而同时中国移动对4G标准TD-LTE的研发也是稳步进行。

龙芯各型号CPU主要技术参数
型号 核心数 制程工艺
(nm)
主频
(MHz)
晶体管
数目
(百万)

一级数
缓存
(KB)

一级指
令缓存
(KB)

二级
缓存
(KB)
龙芯1 1 180 260 2.5 8 8 -
龙芯1A
1 130 300 - 16 16 -
龙芯1B 1 130 200 - 8 8 -
龙芯2B 1 180 300 10 64 64 -
龙芯2C 1 180 500 13.5 64 64 -
龙芯2E 1 90 800 47 64 64 512
龙芯2F 1 90 800 51 64 64 512
龙芯3A 4 65 900 425 64x4 64x4 4096
龙芯3B 4+4 65 1000 582.6 64x8 64x8 4096
注:标为“-”是没有相关记载介绍

  而对于自主处理器的研究,中国已经有了数十年的历史,其中的代表龙芯,是基于MIPS架构设计的国产CPU。不过业内对于龙芯的态度褒贬不一。

  除了龙芯之外,在国产处理器三大系列当中,还有国防科大的飞腾系列、江南计算所得申威系列。

  国内第四个超级计算机中心济南中心2011年10月底正式挂牌成立,作为全国3个千万亿次超级计算中心之一,其采用的神威蓝光高效能计算机,由国家并行计算中心研制,按照MPP万万亿次架构设计,处理器采用的8704片16核的申威1600,其最大特点是核芯处理器全部采用国产CPU申威1600处理器。

神威蓝光
神威蓝光

  目前,我国至少有6个现成的处理器架构是新标准参考的样本,而提议的未来处理器标准既有可能是现有架构,也可能是另外自行建立一个新的指令集架构设计。>>

 

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各界对中国CPU标准的看法

  对于此次中国拟定自主指令集架构标准的举动,国内外人士都发表了各自的看法,例如MIPS以及ARM的人士。

  MIPS技术发展部门的发言人Robert Bismuth表示,对于选择制定处理器架构标准的小组这样说,这是一项花费数月的工程, Bismuth还预测,龙芯将会是中国处理器指令集架构标准的最终选择。

  中国一位专家对于制定国家标准的意义这样说,虽然中国目前有一些基于MIPS架构的处理器,但是MIPS可能会最终要求购买他们的设计专利。制定国家标准可以让那些市场份额下降的企业重新看到曙光

In-stat关于龙芯2的研究报告
In-stat关于龙芯2的研究报告

  例如龙芯在05年爆出95%类似MIPS以及09年正式获得MIPS架构指令授权的消息,使得龙芯的“自主”备受大家质疑。

  这位不愿透露姓名的认识还提到,对于一些想要降低成本的中国电子企业来说,购买ARM架构授权太贵,因此我们不仅仅只有ARM一个选择,PowerPC也是有计划的。

  购买ARM高端Cortex A9架构许可最少要花费500万美元,这个价格的标签会是平板电脑选择PowerPC还是ARM处理器的一个重要考虑因素。

  ARM的专家对于此次中国处理器标准的计划,也是有着关注。ARM的发言人Tudor Brown在一封邮件中透露,ARM当然注意到了这个研讨会,实际上这个问题已经讨论很久了,

  Brown表示,ARM理解中国对于本土的处理器指令集架构标准的渴望,将会和主要的人士继续探讨合作。

  Brown认为,制定系统指令集架构是一个相对短期的活动,但是建立和发展一个有活力的生态系统则是一项长期的工程。最重要的问题不是系统指令架构本身,而是基于系统指令架构周边的生态系统。

  在中国芯片制造业,ARM的34项专利主要集中在手机系统上,其他也有涉及,MIPS则是有超过20项专利技术

  在全球电脑市场,英特尔和x86机构占据了主要的份额,在中国也是如此,与有着如此优势的巨头对决,创造一个新的处理器架构的生态系统将是一个十分困难的事。

龙芯发展图
龙芯发展图

  不管怎样,中国还是对于拥有自主的CPU设计,已达到和西方一样的地位,MIPS的Bismuth说道,想要一个通用的软件生态系统唯一的办法是的一个通用的系统指令架构集。

  Bismuth预测中国会乐意购买一个目前存在的一个架构专利授权,并且开发出一个特有分支来,以避免继续花钱购买授权。>>

  我国也在很早之前就确定了要独立自主发展国产CPU的科技战略。英特尔14nmCPU、3D芯片、IBM最新的10nm碳纳米晶体管CPU,ARM最近也高调进军服务器芯片市场,当国外这些新CPU技术你追我赶的时候,不禁要问,国产CPU何时赶上西方的脚步?

  在2012年11月份,有消息称32nm制程工艺的8核的龙芯3B将会在2013年早些时候推出。

  据称龙芯处理器的总设计师胡伟武将会参加今年2月份的国际固态电路会议(ISSCC),素有集成电路行业的奥利匹克大会的国际固态电路会议(ISSCC),是目前世界上规模最大、水平最高的固态电路国际会议。各个时期国际上最尖端的固态电路技术通常首先在该会议上发表。

2013 ISSCC
2013 ISSCC

  将于明年2月17日至21日在美国旧金山举行的ISSCC大会是第60届大会。届时芯片届的巨头们将会展示各自最新的芯片,例如IBM将会展示Power7+,甲骨文可能会展示16核心的Sparc T5处理器。而早在2010年2月份,当时胡伟武就带着龙芯参加了那次ISSCC会议。所以说在ISSCC会议展示龙芯也是有纪念意义的。

  虽然ISSCC大会有诸如IBM以及甲骨文等国际巨头的新处理器展示,不过国外媒体指出最让人期待的还是中国国产的龙芯3B 1500处理器,它采用的32nm制程工艺,共有8个核心,这和IBM Power7+一样,不过在主频上还是有差距。

  据称将要推出的龙芯3B 1500将会采用32nm制程工艺,主频从此前的1GHz提高到了1.35GHz,总晶体管数达到了11.4亿而且能够在40瓦特的功耗上达到172.8GFLOPS,每瓦特性能为4320MFLOPS。

龙芯3B与龙芯3B 1500简要对比
型号 龙芯3B

龙芯3B 1500

核心数 8 8
制程工艺
65nm 32nm
主频 1GHz 1.35GHz
晶体管数目 6.85亿

11.4亿

共享缓存 4M(L2) 8M(L3)

  此外缓存上也是从此前的只有二级缓存增加到了三级缓存,并且共享缓存从4M增加到了8M。

龙芯3B结构
龙芯3B架构

  对比同样是8核心的英特尔至强E5-2660,主频2.2GHz,功耗为95瓦特,双精度浮点计算性能达到282GFLOPS,每瓦特性能为2964MFLOPS。>>

龙芯在超算中的应用

  一个CPU的成功与否还在于能不能在服务器电脑等产品上的实际应用,虽然龙芯在推出初期时,有传言政府将集中采购采用龙芯CPU的笔记本电脑,但是后来却没有了具体消息,甚至有消息称因为电脑性能实在太差,都没人要。

涉及龙芯CPU的研究课题(点击放大)
涉及龙芯CPU的研究课题(点击放大)

  龙芯作为我国第一款自主CPU,由中科院龙芯课题组负责研制开发。2001年5月,龙芯课题组正式成立。实际上龙芯CPU的起源还要追溯到2000年。中科院计算所一项名为“GODSON CPU设计与验证系统”科研项目宣告国产龙芯CPU的诞生。

北京龙芯专卖店
北京龙芯专卖店

  龙芯带着国产自主CPU的光环耀眼登场,到最后渐渐淡出普通民众视线,原因虽然有龙芯与MIPS的授权模仿问题,与其从个人消费市场转到高性能计算和服务器领域也有关系。09年在北京开立的龙芯产品专卖店,现在去看可谓是门可罗雀,对于需要赶超已有技术实现自主的CPU来说,放任其再市场上自力更生,显然会无疾而终,首先在服务器高性能计算上做文章无疑是最合适的。

  就在2012年年底的最后几天,我国首台采用自主设计的“龙芯3B”八核处理器的万亿次高性能计算机KD-90问世,KD-90由中国科学技术大学与深圳大学联合研制成功,已经通过了专家组的鉴定。

  根据报道,我国自主设计的万亿次高性能计算机KD-90,采用单一机箱,配备了10颗八核龙芯3B处理器,峰值浮点计算能力达到每秒1万亿次。整个超级计算机系统由1个前置服务器、5个计算节点、2个千兆以太网交换机以及监控单元组成。

  其中,前置服务器和计算节点均采用了我国自主设计的龙芯3B八核处理器,主要互连部件采用了自主研发的超多端口千兆以太网交换芯片。

  相比此前一代的的KD-60,KD-90功率为900W,降低了62%。此前,陈国良院士团队成功研制出我国首台基于“龙芯2F”处理器的国产万亿次高性能计算机“KD-50-I”和基于“龙芯3A”四核处理器的国产万亿次高性能计算机KD-60。

  以中科院院士陆汝钤为组长的专家组鉴定后认为,KD-90是我国高性能计算机国产化的又一次重要突破,在编程模型和互联网络等关键技术上达到了世界先进水平。适用于高性能计算教学、大规模科学与工程计算,以及军事科学、国家安全和国民经济建设等领域,应用前景广阔。

全文总结

  龙芯,作为国产CPU的代表,从当初的轰动一时,到后来关于模仿MIPS架构的质疑和转折,再到后来逐渐淡出人们视线,到现在都是国外媒体爆料龙芯的进展,在中关村二桥南的龙芯专卖店,对比当初开幕式,现在可谓是门可罗雀。在刚刚过去的2012年中,年初传言将统一中国CPU架构标准,再到后来在制程工艺上的32nm制程工艺的提升日期,再到年底在自主超算中的应用,可以说2012并不是龙芯的末日,就让我们在2013年继续关注龙芯的动态吧。[返回频道首页]

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