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国产架构+国产系统终于要实现!“龙芯”从0到1如何炼就?
2024-05-17 来源:贤集网
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关键词: 龙芯 中国芯 芯片

龙芯处理器携手鸿蒙操作系统,可能为国产桌面计算机市场带来的新气象。就在5月15日龙芯中科举行的2024年第一季度业绩说明会上,龙芯董事长兼总经理胡伟武回应了一系列令人振奋的消息。

龙芯处理器+鸿蒙系统,有望实现,已经有整机企业跟龙芯中科协商,希望支持他们推出龙芯3A6000+鸿蒙的桌面计算机。

我们先从这次的主角龙芯3A6000来看,这款芯片可以说是龙芯中科的一张名片,代表了国内自主研发处理器的高水平。龙芯中科作为国内知名的PC处理器研发企业,一直致力于打破国外技术垄断,推动国内芯片产业的发展。而这次回应将自家的明星产品与鸿蒙操作系统相结合,打造出全新的桌面计算机体验成为了可能。



我们从选择的必要性上来看,鸿蒙作为华为推出的分布式操作系统,自诞生之初就备受关注。它最大的特点是可以实现跨设备的无缝协同,这在物联网时代无疑是巨大的优势,时至5月15日华为夏季发布会上余承东透露鸿蒙设备数量已达8亿台。

在胡伟武的回应中,我们也了解到开源鸿蒙主要面对的是物联网应用,并且与龙芯的工控类芯片已经有了不少成功的应用案例。这也意味着,鸿蒙系统不仅在手机、平板等移动设备上表现出色,还能在更广泛的设备上发挥作用,包括桌面计算机。

龙芯3A6000与鸿蒙的结合,这样的配置不仅意味着性能的飞跃,更是对国产软硬件协同创新能力的一次大胆尝试。想象一下,一款搭载龙芯3A6000处理器和鸿蒙操作系统的桌面计算机,将能够为用户带来怎样的全新体验?

流畅的操作、高效的多任务处理、便捷的跨设备协同……这些都是我们可以期待的。


缘自于中国芯中国梦

曾经的中国科技圈,对于研发芯片还是保有很大的热情,想造出一枚中国人的芯片,但在汉芯事件以后,这颗热忱的心,又低落了下去。

汉芯事件是2003年2月上海交通大学教授博导、上海交通大学微电子学院院长、上海硅知识产权交易中心负责人陈进教授发明的“汉芯一号”造假,并利用其骗取国家无偿拨款的重大科研造假事件。

与汉芯不同的是龙芯中科的胡伟武却走向了另外一条缓慢的自主研发的道路。

自主研发芯片的难度很大,从0到1的这个进程是无比困难的,所以当时2001年8月一个清楚,当龙芯第一代产品“龙芯1号”成功启动操作系统时,龙芯科学家胡伟武与其团队在实验室内发出了难以想象的欢呼声。

“龙芯1号”的问世,打破了中国人只能使用国外CUP造计算机的历史,即使这个芯片跟国际上还有较大的差距,但这也被誉为中国民族科技产业化一个突破的里程碑。

有了第一次突破的经验以后,龙芯中科的胡伟武和他的团队又很快自主研发出国产64位高性能通用CPU——“龙芯2号”问世,这款芯片相比于“龙芯1号”已经有了大幅度的提高,性能提高了10到15倍,勉强能够跟上国际上的产品。

龙芯3号的研制过程更是一波三折,按照原来胡伟武的计划,龙芯3B芯片的一些性能是完全可以达到世界领先水平的,但谁料到在2010年11月调试时却连操作系统都启动不了。



而这个失误的主要原因,是芯片可测性设计部分有逻辑错误,就这样科研团队不断的重新梳理流程,不断的调整改版,一直这样持续了一年多时间,龙芯3号才算是达到稳定的状态。

后续在2019年12月24日,龙芯中科发布龙芯4000系列CPU芯片,分别为3A4000和3B4000,代表着国产芯片的全面追赶,性能追直赶AMD,能够在国际层面慢慢去竞争了。

对于该走的路,必须要去走,有些坑也必须要去踩过才知道。胡伟武说,“我国信息产业企业成千上万,不掌握核心技术,就成了卖盒子,打开里面都一样。”


性能追平英特尔第10代酷睿

据龙芯中科官方最新透露,2024第一季度龙芯3A5000和3A6000两款芯片总出货量已经达到了2023年全年水平。据了解,今年龙芯中科芯片销售收入占比较2023年度将进一步提升,同时龙芯中科今年还将调整销售策略,减少整机型解决方案销售,主要销售板卡级解决方案。

资料显示,龙芯3A5000处理器是首款采用自主指令系统LoongArch的处理器,从顶层架构到指令功能和ABI标准完全自主,没有任何国外授权,可兼容MIPS、X86、Arm主流指令集架构。

龙芯3A5000主频为2.3GHz-2.5GHz,拥有4颗核心,每个处理器核心采用64位LA464自主微结构,支持DDR4-3200MHz内存,支持Hyper Transport 3.0控制器。

2023年11月,龙芯中科正式发布了新一代的龙芯3A6000处理器,采用龙芯自主的LoongArch指令系统龙架构,是龙芯第四代微架构的首款产品,主频达到2.5GHz,集成4个最新研发的高性能LA664处理器核(6发射双线程),支持同时多线程技术(SMT2),全芯片共8个逻辑核。集成安全可信模块,可提供安全启动方案和国密(SM2、SM3、SM4等)应用支持。根据龙芯中科公布相关测试结果显示,龙芯3A6000处理器总体性能与Intel公司2020年上市的英特尔第10代酷睿四核处理器(Intel Core i3 10100)相当。

近期龙芯中科还预告了下一代桌面端处理器3B6600与3B7000,3B6600主频为3.0GHz,同时集成LG200核显,3B7000主频可达3.5GHz,具有丰富的IO接口,包含PCIe4、SATA3、USB3、GMAC和HDMI等。


设计问题是龙芯的核心生命力

频率和效率是提高CPU性能的两大因素。 因此提高CPU性能有两条技术路线。

一条是提高效率的路线,如苹果CPU每GHz的性能很高,3GHz的苹果CPU可以达到4-5GHz的IntelCPU性能;

另一条是提高主频路线,如Intel、AMD的CPU主频可以达到5GHz,但每GHz的性能不如苹果CPU高,且桌面CPU功耗高达200-300瓦。

龙芯的思路是在频率和效率之间找到一个平衡。

龙芯3A6000SpecCPU2006INT达到了17分/GHz,下一步计划在做一轮结构优化,争取再把每GHz的得分进一步提高。



同时龙芯会持续提高主频,但不会走为频率牺牲效率的技术路线,争取在3GHz水平上持续降低成本和功耗。

公司基于 LA 指令系统研发了 LA664、LA464、LA364、LA264、LA132 为代表的“巨、大、中、 小、微”五个产品系列处理器核,源代码全部自主设计,可持续优化演进。

报告期内,LA664 处理器核在公司新一代高性能通用处理器 3A6000 中流片成功,各主要功能、 性能、功耗参数实测达到设计目标;

对 LA664 处理器核的物理设计面积与时序进行优化设计,并 在公司新研高性能服务器处理器中交付流片。结合处理器硅后实测数据,对 LA664 进行性能对比 工作,完成 LA364 处理器核性能与功耗分析。

同时结合下一代产品的需求,启动下一代处理器核的研制工作。下一代 LA664 处理器核将重 点优化处理核的执行效率,使其在现有基础上进一步提升,进入国际领先行列;

下一代 LA364 处 理器核将更加关注提升核的能效。

再上一层其实也就是说核和线程。

单核性能的提升需要在芯片架构设计、制程工艺等方面不断进步和优化,它可以反映出 CPU 研发的技术实力和创新能力。

较高的单核性能往往意味着更好的指令执行效率和响应速度,这对于用户体验非常重要,它是衡量 CPU 处理能力的关键指标之一。

自从3A6000发布已来,市场上已经认可了龙芯拿到了CPU入场券。

不再是口号,而是开始进入实用。