Русская Википедия:Loongson
Loongson — универсальная микропроцессорная архитектура, разработанная Академией наук Китая с целью создать альтернативу изделиям от Intel и AMD. Главный конструктор — профессор Шаблон:Не переведено 3 (Weiwu Hu) из Шаблон:Не переведено 3. 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) Шаблон:Iw (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
Шаблон:Обновить 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 Шаблон:Iw также заявила о разработке устройства Municator YSR-639, компактного компьютера на базе 400 МГц Godson II.
Версия 2E
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.
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[1]:
- 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[2].
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[3].
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[4] 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
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:[5]
- 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.
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).[6]
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[7] | STLS3? | 1000 | MIPS64 (GS464) | 2010 | 4 | 65 | -- | -- | 15 | 64/64 | 4096 | нет | 16 GFLOPS пиковой производительности[7] |
| Godson-3b[8] | STLS3? | 1000 | MIPS64 | 2011 | 8 | 65 | 600+ | 300 | 40 | 64/64 | 2x2048 | нет | 128 GFLOPS пиковой производительности |
| Loongson 3B1500[8][9] | 1200 | MIPS64 (GS464) | 2014? | 8 | 32 | 1140 | 182 | 30/60[10] | 64/64 | 8x128 | 8 | 150 GFLOPS пиковой производительности[9] | |
| Loongson 3A2000[11][12] | 800-1000 | MIPS64 (GS464E) | 2014 | 4 | 40 | -- | -- | 15 | 64/64 | 4х256 | 4 | 16 GFLOPS пиковой производительности[12] | |
| Loongson 3B2000[13] | 800-1000 | MIPS64 (GS464E) | 2014 | 4 | 40 | -- | -- | 15 | 64/64 | 4х256 | 4 | До 16 GFLOPS | |
| Loongson 3A3000(3B3000)[14][15] | 1350-1500 | MIPS64 (GS464E) | 2016 | 4 | 28 | -- | -- | 30 | 64/64 | 4х256 | 8 | До 24 GFLOPS[14] 11 int / 10 fp по тесту SPEC CPU2006[16] | |
| Loongson 3A4000(3B4000)[17][18] | 1500-2000 | MIPS64 (GS464v) | 2019 | 4 | 28 | -- | -- | 30-50[19] | 64/64 | 4х256 | 8 | До 128 GFLOPS на частоте 2 ГГц[17] ~20 очков по SPEC CPU2006[20] | |
| Loongson 3A5000(3B5000)[21] | 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[22], OpenBSD[23]]. Ведётся работа по подготовке версии Slackware Linux; также в рамках проекта Google Summer of Code 2010 закончилась работа по портированию FreeBSD[24][25].
С некоторой информацией о практическом использованием можно ознакомиться в блогах «My CPU is Loongson»[26] и «CinnamonPirate»[27].
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[28].
Примечания
- ↑ Loongson Шаблон:Wayback // STMicroelectronics
- ↑ Newsroom Шаблон:Wayback // STMicroelectronics
- ↑ Китай запретил поставки собственных процессоров в Россию и другие страны Шаблон:Wayback // 13 декабря 2022
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Loongson выпустит первый процессор на китайской архитектуре LoongArch не позже июня] // 23.04.2021
- ↑ 7,0 7,1 [1]Шаблон:Wayback 龙芯3A1000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
- ↑ 8,0 8,1 Китай готовит новый собственный процессор для ПК и серверов Шаблон:Wayback, 3DNews 24.11.2012
- ↑ 9,0 9,1 [2]Шаблон:Wayback 龙芯3B1500_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
- ↑ 30 Вт под «типичной» нагрузкой, 60 Вт при использовании оптимизированного векторного кода (SIMD)
- ↑ China’s Loongson makes a 64-bit Mips processor that runs x86 and ARM code Шаблон:Wayback / Ventureboat, SEPTEMBER 3, 2015
- ↑ 12,0 12,1 [3]Шаблон:Wayback 龙芯3A2000/3B2000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
- ↑ Отличие модели 3B2000 от 3A2000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
- ↑ 14,0 14,1 [4]Шаблон:Wayback 龙芯3A3000/3B3000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
- ↑ Отличие модели 3B3000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
- ↑ [5]Шаблон:Wayback 龙芯3A3000处理器芯片流片成功_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]
- ↑ 17,0 17,1 Шаблон:Cite web
- ↑ Отличие модели 3B4000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 8 процессоров на плату (8-way MP)
- ↑ В зависимости от частоты: <30W@1.5GHz <40W@1.8GHz <50W@2.0GHz
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ My CPU Is Loongson(Godson)!!! Шаблон:Wayback on blogspot.com
- ↑ loongson-laptop Шаблон:Wayback on cinnamonpirate.com
- ↑ The Search Engine that Does at InfoWeb.net Шаблон:Webarchive
