基于龙芯架构的新一代处理器龙芯3A5000正式发布

2021年7月,龙芯中科技术股份有限公司正式发布龙芯3A5000处理器。该产品是首款采用自主指令系统LoongArch的处理器芯片,性能实现大幅跨越,代表了我国自主CPU设计领域的最新里程碑成果。

龙芯3A5000处理器是首款采用自主指令系统LoongArch的处理器芯片。LoongArch基于龙芯二十年的CPU研制和生态建设积累,从顶层架构,到指令功能和ABI标准等,全部自主设计,不需国外授权。LoongArch吸纳了现代指令系统演进的最新成果,运行效率更高,相同的源代码编译成LoongArch比编译成龙芯此前支持的MIPS,动态执行指令数平均可以减少10%-20%。LoongArch充分考虑兼容生态的需求,融合X86、ARM等国际主流指令系统的主要功能特性,并依托龙芯团队在二进制翻译方面十余年的技术积累创新,实现跨指令平台应用兼容。

龙芯3A5000处理器主频2.3GHz-2.5GHz,包含4个处理器核心。每个处理器核心采用64位超标量GS464V自主微结构,包含4个定点单元、2个256位向量运算单元和2个访存单元。龙芯3A5000集成了2个支持ECC校验的64位DDR4-3200控制器,4个支持多处理器数据一致性的HyperTransport 3.0控制器。龙芯3A5000支持主要模块时钟动态关闭,主要时钟域动态变频以及主要电压域动态调压等精细化功耗管理功能。

根据国内第三方测试机构的测试结果,龙芯3A5000处理器在GCC编译环境下运行SPEC CPU2006的定点、浮点单核Base分值均达到26分以上,四核分值达到80分以上。基于国产操作系统的龙芯3A5000桌面系统的Unixbench单线程分值达1700分以上,四线程分值达到4200分以上。上述测试分值已经逼近市场主流桌面CPU水平,在国内桌面CPU中处于领先地位。

较上一代龙芯3A4000处理器,龙芯3A5000处理器在保持引脚兼容的基础上,性能提升50%以上,功耗降低30%以上。在复杂文档处理、浏览器打开、3D引擎加速、4K高清软解、以及各类业务软件处理等方面,龙芯3A5000电脑用户体验提升明显,达到了极速的用户性能体验。

龙芯3A5000实现了自主性和安全性的深度融合。龙芯3A5000中包括CPU核心、内存控制器及相关PHY、高速IO接口控制器及相关PHY、锁相环、片内多端口寄存器堆等在内的所有模块均自主设计。龙芯3A5000在处理器核内实现了专门机制防止“幽灵(Spectre)”与“熔断(Meltdown)”的攻击,并在处理器核内支持操作系统内核栈防护等访问控制机制。龙芯3A5000处理器集成了安全可信模块,支持可信计算体系。龙芯3A5000内置了硬件加密模块,支持商密SM2/3/4及以上算法,其中SM3/4密码处理性能达到5Gbps以上。

目前,与龙芯3A5000配套的三大编译器GCC、LLVM、GoLang和三大虚拟机Java、JavaScript、.NET均已完成开发。面向信息化应用的龙芯基础版操作系统Loongnix和面向工控及终端应用的龙芯基础版操作系统LoongOS已经发布。从X86到LoongArch的二进制翻译系统LATX已经能够运行部分X86/Windows应用软件。统信UOS、麒麟Kylin等国产操作系统已实现对龙芯3A5000的支持。数十家国内知名整机企业、ODM厂商、行业终端开发商等基于龙芯3A5000处理器研制了上百款整机解决方案产品,包括台式机、笔记本、一体机、金融机具、行业终端、安全设备、网络设备、工控模块等。

龙芯中科还基于龙芯3A5000推出了新一代服务器处理器龙芯3C5000L。龙芯3C5000L通过封装集成了四个3A5000硅片,形成16核处理器。基于龙芯3C5000L的四路64核服务器整机的SPEC CPU2006性能分值可达900分以上,全面满足云计算、数据中心对国产CPU的性能需求。

龙芯3A5000继续使用中国共产党重大历史事件命名产品代号。龙芯3A5000芯片代号为“KMYC70”,以纪念抗美援朝70周年。基于龙芯3A5000核心的服务器专用芯片龙芯3C5000已经于2021年上半年完成设计并交付流片,芯片代号为“CPC100”,以庆祝建党100周年。

龙芯3A5000的发布标志着龙芯团队经过20年的积累,产品性能完成补课,逼近国际主流水平,将助力龙芯中科开启从技术升级迈向全面生态建设、从政策性市场迈向开放市场、从跟踪性发展的“必然王国”迈向自主性发展的“自由王国”的新征程。龙芯3A5000的发布雄辩地证明,坚持科技自立自强而不是引进国外技术,走“市场带技术”而不是“市场换技术”的道路,自主研发CPU的性能完全可以超过引进技术的CPU。

未来,龙芯中科将继续坚持“为人民做龙芯”的根本宗旨,坚持“自力更生、艰苦奋斗”的工作作风,坚持“实事求是”的思想方法,携手广大生态合作伙伴,为打造我国安全可控的信息技术产业体系而不懈奋斗。

龙芯Loongnix基础版操作系统

龙芯Loongnix基础版操作系统

Loongnix是应用于个人计算机、服务器、云计算等通用信息化领域的Linux操作系统,实行“以开源社区版为基础支持商业版和定制版发展”的生态模式,即龙芯中科发布开源的社区版操作系统Loongnix,以此作为技术和产品源头,一方面支持品牌操作系统厂商研发其商业发行版产品,另一方面支持云厂商、OEM等企业根据需求研发其定制版操作系统。

Loongnix包括Loongnix-Server、Loongnix-Client以及Loongnix-Cloud三个产品系,分别面向服务器、个人计算机和云计算领域。

Loongnix的发展采用了“遵循统一系统架构和规范API应用编程环境”的技术路线。其中“系统架构”是操作系统和整机硬件间的界面,“API编程环境”是操作系统与应用软件间的界面。基于《龙芯CPU统一系统架构规范》,发布支持ACPI标准的UEFI固件和系统,实现操作系统跨主板整机兼容和CPU代际兼容,达到“任意一套龙芯操作系统可以安装在不同厂商不同时期龙芯整机”的目标。龙芯中科为此建立了专业团队,研发和维护Java虚拟机、浏览器、图形库等重要API,通过规范API应用编程环境,建立操作系统平台对API环境支持的版本识别度,在技术创新的同时保持API兼容。

在云计算方面,龙芯平台完备支持Openstack/KVM、Docker/K8S等典型云计算方案;发布了Loongnix以及Alpine等龙芯平台操作系统容器镜像,用户可以直接下载使用。

Loongnix还推出三维地球显控中间件LoongEarth,性能大幅优于已有三维地球显控软件。

Loongnix生态模式

Loongnix操作系统的定位

技术架构

Loongnix内置基础软件

内核

基于社区长期维护版(LTS)的龙芯产品化版本

操作系统基础库

文件系统、包管理系统、安全与审计、基础图形图像库

固件支持

支持ACPI标准,兼容支持PMON、昆仑、百敖及UEFI,自适应提供各种固件所需要的启动文件

云计算

OpenStack、Docker、KVM、oVirt、Libvirt、Virtmanager等

编译工具

GCC,Binutils,LLVM,Rust、Golang等主流编译器

内置浏览器

支持Html5、WebAssembly、NPAPI、CSS等技术,支持国密算法、办公插件

编程语言

C/C++、C#,Fortran,Java、JavaScript、XML、Python、Ruby、Php、Perl等

基础媒体应用

VLC,Smplayer,Flameshot,Openshot,OpenCV等

API基础环境

JAVA、.Net、Node.js、Qt、Electron、CEF、VS-Code、Eclipse等

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