十年單核效能提升10倍!龍芯構建全面開放的LoongArch生態系統

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2022年1月13日下午,龍芯中科首屆LoongArch生態創新大會在線上召開。會上龍芯攜手眾多合作伙伴釋出基於LoongArch自主指令集的產品或解決方案,釋出龍芯生態白皮書,並同步舉行了吸引中小企業參與研發的龍芯創業者支援計劃頒獎典禮。

龍芯中科於2021年正式推出具有完全自主智慧財產權的LoongArch自主指令集,具有完全自主、技術先進、相容生態三大特點。

在先進方面, LoongArch吸納了現代處理器架構中各種先進指令技術優勢,指令集效率大大提升。 摒棄了傳統指令系統中已不合時宜的陳舊內容,以及對於指令系統設計領域的先進技術的發展,與原有相容指令系統相比,Loo ngArch不僅在硬體方面更易於高效能低功耗設計,而且在軟體方面更易於編譯優化和作業系統、虛擬機器的開發。

在自主性方面,LoongArch從整個架構的頂層規劃,到各部分的功能定義,再到細節上每條指令的編碼、名稱、含義,在架構上進行自主重新設計,具有充分的自主性。並且已通過了第三方權威智慧財產權評估機構的評估。

在相容性方面,LoongArch融合了各國際主流指令系統的主要功能特性,同時依託龍芯團隊在二進位制翻譯方面十餘年的技術積累創新,不僅能夠確保現有龍芯電腦上應用二進位制的無損遷移,而且能夠實現多種國際主流指令系統的高效二進位制翻譯。也就是說,LoongArch可以相容多種國際主流的指令系統。

去年下半年推出的3A5000/3C5000L晶片正是基於 LoongArch 指令集 。其中,龍芯3A5000是首款基於 LoongArch 指令集 的桌面處理器,主頻為2.3GHz-2.5GHz,包含4個處理器核心。每個處理器核心採用64位超標量GS464V自主微結構,包含4個定點單元、2個256位向量運算單元和2個訪存單元。龍芯3A5000集成了2個支援ECC校驗的64位DDR4-3200控制器,4個支援多處理器資料一致性的HyperTransport 3.0控制器。龍芯3A5000支援主要模組時鐘動態關閉,主要時鐘域動態變頻以及主要電壓域動態調壓等精細化功耗管理功能。

根據龍芯中科公佈的國內第三方測試機構的測試結果顯示,龍芯3A5000處理器在GCC編譯環境下執行SPEC CPU2006的定點、浮點單核Base分值均達到26分以上,四核分值達到80分以上。基於國產作業系統的龍芯3A5000桌面系統的Unixbench單執行緒分值達1700分以上,四執行緒分值達到4300分以上。測試分值已經逼近市場主流桌面CPU水平,在國內桌面CPU中處於領先地位。

龍芯3C5000L則是龍芯中科的 新一代伺服器處理器 。龍芯3C5000L通過封裝集成了四個3A5000矽片,形成16核處理器。基於龍芯3C5000L的四路64核伺服器整機的SPEC CPU2006效能分值可達900分以上,全面滿足雲端計算、資料中心對國產CPU的效能需求。

龍芯表示,CPU的單核效能更能夠反應晶片設計能力,正是基於龍芯自主IP核的不斷超越,十年來龍芯CPU單核效能提升了10倍,這其中主頻僅提升了1.5-2倍,剩下的2-5的效能提升更多是來自於龍芯自身的CPU設計能力的提升。

此外, 3A5000 /3C5000L 還內建國密演算法和可信模組,實現了自主與安全的深度融合。徹底打破由Wintel及AA國外廠商主導的基於指令集及晶片設計的生態體系,填補國家資訊化發展對晶片要求效能優異並具有完全自主智慧財產權的空白。為加快數字化發展、建設數字中國打下堅實的自主核心硬體基礎。

倪院士在大會致辭中表示,LoongArch自主指令集系統(龍芯架構)的釋出,是中國資訊產業的一個重要成果,希望龍芯等國產CPU開展協同攻關,開拓創新,能夠成為國家網信事業的堅強底座。倪院士同時表示,國產軟硬體的發展過程一般要經歷“不可用”-“可用”-“好用”三個階段,採用自主智慧財產權龍芯架構的龍芯3A5000/3C5000L等國產CPU,已經在我國各領域廣泛應用,並取得了令人矚目的成就。

構建全面開放的產業生態體系

伴隨龍芯LoongArch自主指令集以及3A5000/3C5000L晶片的問世,龍芯中科實現了頂層架構、指令功能以及ABI標準等全方位自主設計。

目前,基於龍芯LoongArch自主指令集已經初步構建了基礎軟體技術體系。包括BIOS、核心、GCC編譯器、LLVM編譯器、GoLang編譯器、Java虛擬機器、JavaScript虛擬機器、.NET虛擬機器、瀏覽器、媒體播放器、圖形庫、KVM虛擬機器等作業系統核心模組已經完成向LoongArch的遷移,並整合在龍芯基礎版作業系統Loongnix中提供給生態夥伴。

統信作業系統、麒麟作業系統、龍蜥作業系統、WPS辦公軟體、微信、360瀏覽器等均已支援LoongArch。

通過二進位制翻譯支援了X86/Linux平臺和X86/Windows平臺的部分應用以及X86/Windows平臺的大量印表機外設。

未來,龍芯將推出基於LoongArch的充分考慮相容需求的自主程式設計框架。

龍芯中科副總裁張戈表示,已有近百家廠商推出了數百款基於LoongArch的龍芯桌面、伺服器、網安、密碼等產品,

此外,在本次釋出會上,龍芯還攜手一眾合作伙伴共同釋出了統信桌面作業系統V20( LoongArch版)、銀河麒麟桌面作業系統V10SP1(龍芯版)、龍蜥作業系統(Anolis OS) 8 LoongArch 版本、聯想開天M540Z龍芯3A5000桌上型電腦、同方超銳L860-T2龍芯3A5000筆記本、七〇六天熠系列龍芯3C5000L伺服器、龍芯瀏覽器V3等多款聯合產品。

同時來自中國民生銀行、浙江移動、江蘇省電化教育館、中國鐵道科學研究院集團有限公司等不同行業的專家分別就龍芯在金融、通訊、教育、交通等關鍵資訊基礎設施領域的行業資訊化建設及應用進行講解,充分驗證了國產晶片由能用已經走到了好用的階段。

龍芯還攜手合作夥伴,針對金融、通訊、教育、交通、醫療等多個市場,打造了一系列的行業標杆案例。

為了進一步繁榮LoongArch生態,龍芯宣佈了全面開放的LoongArch生態計劃。

一方面是積極在上游開源社群建立LoongArch分支, 在得到上游開源社群支援後,LoongArch生態將隨社群自動演進,極大豐富支援LoongArch的軟體版本,大幅減少軟體遷移適配工作; 另一方面則是建立LoongArch聯盟,將LoongArch免費開放,包括部分處理器IP核(對標Cortex-A53及以下效能)原始碼免費開放,簡化LoongArch,形成百條指令的小系統在高校推廣,取代RISC-V; 第三方面,則是進行LoongArch生態支援,包括OS核心、主機板技術等基礎核心技術上提供廣泛支援,支援 合作 廠商的產品在龍芯平臺上適配,形成面向各個應用領域的解決方案。支援中小企業孵化和產業投資專案等。

龍芯中科副總裁張戈進一步表示 ,龍芯不僅是要將LoongArch指令集免費開放,也將對部 分處理器的IP核實現程式碼也全部開放,以最大的開放程度來打造LoongArch生態聯盟。

此外,龍芯引導建立的適配中心提供龍芯電腦整機和作業系統、辦公外設環境,以及各種基礎軟體環境。 原來X86上的各類應用軟體在龍芯平臺上可以靈活完成適配、遷移、優化。 龍芯從去年開始牽頭成立了龍芯生態適配 服務產業聯盟,目前已經有70餘家適配中心和相關機構加入,形成了遍佈全國的適配服務聯動體系。

龍芯中科董事長鬍偉武表示,一個優秀的生態有三個主要特點。一是開放,越開放合作伙伴越多。二是相容,把合作伙伴的工作形成合力。三是優化,通過系統優化而不僅僅是CPU升級來提高效能。龍芯中科將秉承上述開放、相容、優化的理念與合作伙伴一起共建自主生態。

總結來說,“晶片IP、軟體生態、晶片生產”是中國晶片產業的三大痛點,也是中國科技產業打通內迴圈的三大堵點,不可繞路而行,要迎難而上。科技自立自強是國家十四五規劃的重要戰略,通過龍芯中科可以看到,我國CPU產業的獨立、自主是完全可以做到的,也希望看到越來越多的擁有真正自主技術的企業脫穎而出,發展壯大。

編輯:芯智訊-浪客劍

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