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龙芯3号系列

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龙芯3号系列
推出公司龙芯中科
設計公司龙芯中科
生产商
位元組序小端序
微架構GS464
GS464E
GS464V
指令集架構MIPS64
LoongISA
制作工艺/製程65 nm 至 28 nm
核心数量4-16
CPU主频范围800 MHz 至 2.4 GHz(经过超频)
HyperTransport速率800 MHz 至 2.4 GHz
應用平台桌面,服务器,超级计算机,工控机,嵌入式,教育

龙芯3号系列处理器片内集成多个64位处理器核以及必要的存储和I/O接口,面向高端嵌入式计算机、桌面、服务器等应用[1]。目前,除了龙芯3B1000和3B1500处理器为8核,其他的龙芯3号处理器均为4核。龙芯3C5000处理器会将处理器核数提高到16。龙芯3号处理器的微结构分为GS464GS464EGS464v以及GS464V(GS464EV)。龙芯3号系列处理器使用了基于层次化目录的缓存一致性协议,可以在相对较低的功耗下达到较高的峰值性能[2]

芯片

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龙芯3A1000

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龙芯3A1000是中华人民共和国首个四核CPU芯片[3]主频800MHz-1GHz。实现了x86二进制翻译加速指令。直到现在龙芯3A1000还在工控领域中被运用。

龙芯3B1000

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龙芯3B1000由核高基项目课题“高性能多核CPU研发与应用”支持,其向量微架构GS464vGS464的的浮点部件和浮点寄存器堆替换为2个256位的向量处理部件和1个128x256位的向量寄存器堆,使龙芯3B1000在1GHz下的峰值双精度浮点计算能力达到128GFlops。在龙芯3B1000处理器中,实现了300多条专用的向量处理指令。芯片面积300mm²,晶体管数目接近6亿。

龙芯3B1500

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龙芯3B1500E处理器正面照
龙梦A1310主板(集成龙芯3B1500E处理器)

龙芯原本计划推出一款16核的龙芯3C处理器,后来由于战略调整而取消,缩水成8核的龙芯3B1500龙芯3B1500集成了8个四发射乱序执行的64位GS464v处理器核,9级流水线,单芯片双精度浮点计算能力达到192GFlops。龙芯3B1500在2012年1月中旬完成设计并交付流片。后工艺从32nm迁移到28nm,于2013年4月底流片,后因流片不成功恢复到32nm工艺流片,再次改版,于2015年1月底流片。[4][5]

龙芯3A1500

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龙芯3A1500是龙芯3A2000的陶封版本,是工业级芯片,采用中芯国际40纳米LL技术流片。

龙芯3A/B2000

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龙芯3A2000于2014年11月初交付流片,2015年8月18日正式发布。因采用GS464E微架构 单核通用处理性能相对于3A1000提高了3倍。

龙芯3B2000龙芯3A2000的多路互联版,主要应用于双路8核以及四路16核服务器[6]

龙芯3A/B3000

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龙芯3A3000采用GS464E自主微结构设计,主频可达1.5GHz[7]

龙芯3A3000处理器正面照

龙芯3A2000相比,除了流片工艺从中芯国际的40纳米提升到意法半导体的28纳米CMOS工艺,处理器的三级cache也从4MB提高到8MB。峰值浮点性能24GFlops。集成72位DDR2/3-1600*2,支持 ECC,综合通用性能和Intel Celeron J1900相当。[8]龙芯中科总裁胡伟武表示,“3A3000的通用处理性能已经跨过了国际通用处理器性能的第一个门槛,其单核SPEC CPU2006性能已经不低于ARM用于服务器的高端处理器、Intel的低端系列(凌动系列)处理器以及威盛处理器,而且3A3000的访存带宽已经与AMD以及Intel的高端系列(酷睿系列)持平。这样的性能对于以党政办公为代表的事务处理应用已经足够。”[9]

龙芯3A/B4000

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龙芯3A/B4000在2019年12月24日发布,综合性能是上一代3A3000的两倍[3][10]龙芯3A/B4000采用新一代GS464V微架构,集成两个64位DDR4-2400MHz控制器,支持ECC,支持安全可信设备[11]

龙芯3A/B5000

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龙芯下一代高性能芯片3A5000,已在2019年年底流片。龙芯3A5000采用3A4000的处理器微结构GS464V,采用12nm工艺流片,主频提升到2.5GHz。

2021年7月23日,官宣发布,采用LoongArch自主指令系统,4核心,主频为2.3GHz-2.5GHz,使用12nm流片。内部集成2个64位DDR4-3200控制器(支持ECC校验)。据称,在GCC编译环境下运行SPEC CPU 2006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Unixbench单线程分值达1700分以上,四线程分值达到4200分以上(官方未说明频率)。在保持与上一代引脚兼容的基础上,性能提升50%以上,功耗降低30%以上(官方并未说明具体功耗)[12]

龙芯3C5000

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龙芯3C5000发布于2022年6月6日,是龙芯中科面向服务器领域的16核通用处理器[13]。龙芯3C5000采用了龙芯自主研发的LoongArch指令架构,其单芯片unixbench分值达9,500以上,双精度计算能力达560GFlops,峰值性能与典型ARM 64核处理器的峰值性能相当[13]

龙芯3A6000

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龙芯3A6000龙芯第四代微架构的首款处理器[14]。该芯片由龙芯中科于2023年8月流片成功[15],同年11月28日在北京发布[16]。龙芯3A6000为四核八线程2.5GHz CPU,主频为2.0GHz-2.5GHz,根据中国电子技术标准化研究院赛西实验室测试结果,龙芯3A6000四核处理器在2.5GHz运行频率下,SPEC CPU 2006 base单线程定/浮点分值分别达到43.1/54.6分,SPEC CPU 2006 base多线程定/浮点分值分别达到155/140分,双DDR4-3200内存通道Stream实测带宽超过42GB/s,Unixbench实测分值超7,400分[15]龙芯中科综合相关测试结果,龙芯3A6000处理器总体性能与英特尔于2020年上市的第10代酷睿四核处理器相当[15],据中国央视新闻报道,该CPU性能达到国际主流产品水平[16]

龙芯3A6000 SPEC CPU 2006 (v1.2) 测试数据
模式 base分值
SPECint_base2006 43.1
SPECfp_base2006 54.6
SPECint_rate_base2006(8copies) 155
SPECfp_rate_base2006(8copies) 140
龙芯3A6000 Stream (v5.10) 测试数据
模式 单线程带宽 双线程带宽 四线程带宽 八线程带宽
Cpoy 32210.8 38858.6 42467.9 36450.4
Scale 19788.4 41964.0 42199.5 35999.7
Add 32921.8 42807.2 42151.6 34493.8
Triad 33028.5 42683.8 42020.5 34451.9
龙芯3A6000 byte-unixbench (v5.1.3) 测试数据
模式 分值
1 parallel copy 2284.5
8 parallel copies 7438.4

参考文献

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  1. ^ 龙芯中科技术股份有限公司. 龙芯3A6000处理器寄存器使用手册 (PDF). 龙芯中科: 18. 2023-11 [2023-11-28]. 
  2. ^ 寒武纪创始人陈云霁:做全球AI芯片领跑者. 新华网. 2018-01-12 [2019-09-09]. (原始内容存档于2020-03-01) (中文). 
  3. ^ 3.0 3.1 把“不可能”变为现实的龙芯团队(科技视点·“关键核心技术攻关记”之五). paper.people.com.cn. 2013-07-17 [2019-09-10]. (原始内容存档于2019-08-21). 
  4. ^ 龙芯3B1500. [2020-03-01]. (原始内容存档于2020-01-30). 
  5. ^ Bonito 3c780e Start.S (1.5Ghz@1.35v). (原始内容存档于2018-07-02). 
  6. ^ 我国推出全新一代自主可控处理器“龙芯3B2000”. 军事 - 人民网. 2015-06-25 [2019-09-10]. (原始内容存档于2020-03-01) (中文). 
  7. ^ 加强软件与应用支撑 “中国芯”亟需拓展“朋友圈”. 人民网. 2017-05-09 [2019-09-10]. (原始内容存档于2020-03-01). 
  8. ^ IT之家网友投稿:全面深扒国产龙芯3A3000处理器性能细节. [2020-03-01]. (原始内容存档于2019-11-02). 
  9. ^ 龙芯中科. [两万字特稿]致龙芯15周年 胡伟武披露龙芯3号开发历程. cnBeta. [2017-01-12]. (原始内容存档于2017-01-12). 
  10. ^ 龙芯5000处理器将采用12nm工艺:4核/16核 主频2.5GHz以上. Techweb. [2019-12-28]. (原始内容存档于2019-12-28) (中文(中国大陆)). 
  11. ^ 龙芯3A4000 与 龙芯3A3000 的性能比对及宇航芯片介绍. [2020-03-01]. (原始内容存档于2021-09-21). 
  12. ^ 龙芯首款自主指令集 CPU 3A5000 发布:性能大涨 50%,逼近市场主流桌面处理器. IT之家. [2021-07-23]. (原始内容存档于2021-07-23). 
  13. ^ 13.0 13.1 新喀鸦. 龙芯中科发布龙芯3C5000服务器处理器. TechWeb. 2022-06-07 [2022-06-22]. (原始内容存档于2022-06-07) (中文(中国大陆)). 
  14. ^ 龙芯中科技术股份有限公司. 龙芯3A6000. 龙芯中科. [2023-11-28]. 
  15. ^ 15.0 15.1 15.2 龙芯中科研制成功新一代处理器龙芯3A6000. 龙芯中科技术股份有限公司. 2023-08-08 [2023-11-28]. (原始内容存档于2023-11-24). 
  16. ^ 16.0 16.1 中国国产CPU龙芯3A6000在北京发布. 联合早报. 2023-11-28 [2023-11-28] (中文(简体)). 

另见

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