Loongson - Loongson

有限公司 中 科 技术 有限公司
Loongson Technology Corporation Limited

Typ	Podnik smíšeného vlastnictví
Průmysl	Průmysl polovodičových technologií
Založený	Duben 2010
Zakladatel	Hu Wei Wu
Hlavní sídlo	Čínská lidová republika Průmyslový park Loongson, budova 2, park Zhongguancun na ochranu životního prostředí, okres Haidian, Peking, Čína
Obsluhovaná oblast	globální
Klíčoví lidé
Služby	Čipový design, návrh základní desky, údržba operačního systému a jádra, důležitá údržba softwaru a knihovny
Počet zaměstnanců	Více než 400 (odhad)
webová stránka	Oficiální web Loongson

Loongson

Obecná informace
Prodává	Loongson Technology, Jiangsu Lemote Tech Co., Ltd , Dawning Information Industry a další
Navrhl	Institute of Computing Technology (ICT) , Chinese Academy of Sciences , Loongson Technology, Jiangsu Lemote Tech Co., Ltd
Běžní výrobci
Výkon
Max. Taktovací frekvence CPU	8 MHz až 2,0 GHz
Rychlosti HyperTransport	800 MHz až 3,0 GHz
Architektura a klasifikace
aplikace	Stolní počítač, server, superpočítač , průmyslové zařízení, vestavěné zařízení, letecký průmysl
Min. velikost funkce	180 nm až 28 nm
Mikroarchitektura	viz text
Instrukční sada	MIPS64 (s rozšířením LoongISA ) LoongArch
Fyzické specifikace
Jádra

Loongson ( zjednodušená čínština :龙芯; tradiční čínština :龍芯; pinyin : Lóngxīn ; rozsvícený 'Dragon Chip') je název rodiny obecných mikroprocesorů kompatibilních s architekturou MIPS a také název čínského fabless společnost ( Loongson Technology ), která je vyvíjí. Procesory se střídavě nazývají Godsonovy procesory, které jsou označovány jako jeho akademický název.

Dějiny

Tyto kmotřenec procesory založené na MIPS architektuře , byly původně vyvinuty v Ústavu výpočetní techniky (ICT), čínské akademie věd (CAS). Hlavním architektem byl profesor Hu Weiwu  [ zh ] . Vývoj prvního čipu Loongson byl zahájen v roce 2001. Cílem projektu Godson bylo vyvinout „vysoce výkonné mikroprocesory pro všeobecné použití v Číně“ a v rámci plánu Made in China 2025 se stát technologicky soběstačnými . Vývoj byl podpořen financováním prostřednictvím 10. a 11. pětiletého plánu .

V roce 2010 byla společnost uvedena na trh jako samostatný subjekt a v dubnu 2010 byla společnost Loongson Technology Corporation Limited formálně založena a usazena v Zhongguancun , Peking, Čína. Společnost je partnerství veřejného a soukromého sektoru mezi ICT a návrhářem čipů BLX IC Design Corporation se sídlem v Pekingu . BLX sám byl spin-off z ICT, a byl založen v roce 2002 s Jiangsu Zhongyi Group. Jako Loongson je fabless designer, STMicroelectronics vymyslí a trhy procesorů.

The South China Morning Post oznámil, že od roku 2020 Loongson spolupracuje s UnionTech a Sunway na vývoji a propagaci operačního systému Deepin založeného na Debianu Linux s cílem snížit závislost čínských počítačů na systému Microsoft Windows.

V roce 2021 podal Loongson první veřejnou nabídku na trh STAR na šanghajské burze . Společnost se snažila zvýšit c. 0,5 miliardy USD. Podrobnosti z této doby naznačovaly, že Loongson potřebuje CNG  400 000 000 ročních finančních prostředků CN za prvních 10 let své existence a společnost se zlomila až v roce 2015.

Architektura instrukční sady

MIPS

Loongson začal pomocí architektury instrukční sady MIPS64 (ISA). Interní mikroarchitektura byla nezávisle vyvinuta ICT . Počáteční implementace rodiny postrádala čtyři instrukce patentované společností MIPS Technologies (US4814976A, nezarovnaný úložný prostor), aby se předešlo právním problémům.

V roce 2007 došlo k dohodě mezi MIPS Technologies a ICT. STMicroelectronics koupila licenci MIPS pro Loongson, a proto může být procesor propagován jako MIPS nebo kompatibilní s MIPS místo MIPS .

V červnu 2009 ICT licencovalo architektury MIPS32 a MIPS64 přímo od MIPS Technologies .

V srpnu 2011 společnost Loongson Technology Corp. Ltd. licencovala architektury MIPS32 a MIPS64 od MIPS Technologies, Inc. za účelem dalšího vývoje jader CPU Loongson na bázi MIPS.

LoongISA

Loongson 3A2000 v roce 2015 viděl přijetí LoongISA 1.0, rozšířená instrukční sada, která je nadmnožinou MIPS64 vydání 2. Lze ji rozdělit na:

• LoongEXT, rozšíření pro obecné účely, 148 pokynů
• LoongVZ, virtualizační rozšíření systému „VZ“ představené v MIPS64 vydání 5, 5 instrukcí
• LoongBT, rychlejší x86 a ARM binární překlad, 213 instrukcí
• LoongSIMD, dříve LoongMMI (v Loongson 2E/F), pro 128bitovou SIMD, 1014 instrukcí
• Moduly MIPS SIMD Architecture (MSA), DSP a VZ z MIPS Release 5

Pokyny LoongISA byly zavedeny jako součást jader GS464E. Pokyny pro binární překlad mají specifickou výhodu zrychlení emulace procesoru Intel x86 za cenu 5% z celkové plochy matrice . Nové pokyny pomáhají hypervizoru QEMU přeložit pokyny z x86 do MIPS pouze s hlášenou 30% penalizací za výkon.

LoongISA 2.0 byla představena pro jádro GS464V R2 s vydáním řady Loongson 3 4000. Ve srovnání s LoongISA 1.0 je modul DSP odstraněn a je přidáno několik sad:

• LoongSX
• LoongASX
• LoongEXT3 (aktualizováno)
• LoongAMU

Pokyny Loongson SIMD jsou částečně klasifikovány a nejsou k dispozici ve veřejně dostupných kompilátorech a sestavovačích, LoongMMI Loongson 2F je jedinou výjimkou. Podobný stav platí i pro další rozšíření LoongISA.

LoongArch

Loongson přešel na vlastní architekturu instrukční sady procesorů (ISA) v roce 2021 vydáním řady Loongson 3 5000. Vývojář společnosti Loongson to popsal jako „... nový RISC ISA, který je trochu jako MIPS nebo RISC-V. LoongArch obsahuje zmenšenou 32bitovou verzi (LA32R), standardní 32bitovou verzi (LA32S) a 64 -bitová verze (LA64) “. Uvedeným důvodem bylo, aby Loongson a Čína nebyly závislé na cizích technologiích nebo povolení rozvíjet jejich schopnosti zpracovatelů, aniž by přitom porušovaly jakékoli technologické patenty.

ISA byl označován jako „vidlice MIPS64r6“ kvůli vnímanému nedostatku změn soudě podle seznamů instrukcí. V srpnu si správci Linuxu stěžovali, že odeslaný kód LoongArch je „... slepá kopie kódu MIPS ...“, ale „pouze s jiným názvem“.

Manuál LoongArch ISA byl částečně zpřístupněn v srpnu 2021 vydáním jeho prvního svazku dokumentujícího základní architekturu. Podle příručky LoongArch používá ISA model oprávnění MIPS a mechanismus IRQ, přičemž ostatní části většinou dodržují postup RISC-V : slot pro zpoždění je odstraněn a kódování instrukcí je změněno. Architektura je proto nekompatibilní s MIPS; dříve hlášená „kompatibilita MIPS“ je ve skutečnosti založena na příznaku binárního překladu podobném systému pro zpracování x86 a ARM v LoongISA. Podobně jako u LoongISA ještě nejsou zdokumentována rozšíření sady instrukcí (SIMD a binární překlad), což činí tuto funkci nepoužitelnou.

Jádra

Loongson má tři hlavní rodiny procesorových jader, z nichž některé jsou k dispozici jako IP jádra :

• GS1xx: základní integrovaná jádra MIPS32 s hardwarovým děličem. 3- (GS132) nebo 5- (GS132E) fázové potrubí.
• GS2xx: špičková jádra MIPS32 (GS232/GS232E) nebo MIPS64 (GS264).
  • GS232 má 5stupňové potrubí na max. 500 MHz. L1 = 16 kB. GS 232 se používá hlavně pro výrobky Godson-1.
  • GS232E/GS264 má 10stupňové potrubí při max. 1000 MHz. L1 = 16 KB, L2 = 4 MB sdílené. Problém mimo objednávku.
• Řada GS464: Jádro MIPS64 se čtyřcestným superskalárním problémem mimo pořadí . Design pocházel z procesoru Loongson 2F. Poprvé byl široce používán v procesoru Loongson 3A, poté byl také použit v sérii Loongson 2.
  • GS464 podporuje MIPS64 R2 + LoongMMI (dvě různé verze ve 2E a 2F)
  • GS464V byl poprvé představen v roce 2010 s Godson 3B a je GS464 s vektorovými schopnostmi.
  • GS464E je vylepšená verze GS464. Vývoj byl zahájen v roce 2012 poté, co byly v procesoru GS464 zjištěny nedostatky. Jádro má několik vylepšení, mimo jiné větší mezipaměti a lepší předpověď větví, a bylo lépe optimalizováno. Jádro bylo rozšířeno o podporu LoongISA (navíc k architektuře MIPS64 R2 navíc).
  • GS464EV je vývoj řady GS464, který byl poprvé použit procesorem 3A4000

Všechna jádra Loongson jsou málo endianová.

Procesorové rodiny

Společnost Loongson postavila ze svých architektonických jader 3 rodiny procesorů. Tohle jsou:

• Godson-1, pro spotřební elektroniku a vestavěné aplikace
• Godson-2, jednojádrové procesory pro vestavěné aplikace a osobní počítače s nízkým výkonem
• Godson-3, vícejádrové procesory pro výkonnější počítače, vysoce výkonné počítače a servery

Godson-1

První procesor Loongson, Godson-1, byl navržen v roce 2001, vydán v roce 2002, a je to 32bitový procesor běžící na taktu 266 MHz . Je vyroben s 0,18 mikronovým procesem CMOS, má 8 kB mezipaměti dat, 8 kB mezipaměti instrukcí a 64bitovou jednotku s plovoucí desetinnou čárkou, schopnou 200 MFLOPS s dvojitou přesností. Čipy řady Godson-1 používají buď jádra GS132 nebo GS232.

Loongson X je radiačně tvrzená verze jádra GS232 používaného v Godson-1.

Godson-2 / Loongson 2

Loongson 2 je rodina procesorů kompatibilních s MIPS III. Přidává 64bitovou schopnost do architektury Loongson. Později procesory Loongson 2 migrovaly na kompatibilitu MIPS64, kvůli sdílení jádra GS464 s řadou Loongson 3. Zatímco rané procesory řady 2 byly jednojádrové, vyvinuly se tak, aby se staly vícejádrovými.

Plán vývoje pro Godson-2 byl vyvinout z CPU na SOC. 2E (2006) byl CPU, 2F (2007) integroval severní most, 2G (2008) měl hyper transportní spojení mezi CPU/severní můstek a integrovaný GPU/jižní můstek a 2H (2009) integrovaný všechny tyto funkce do SOC. Konstrukce 2F byla základem jádra GS464. 2G používá jediné jádro GS464; 2H používá jádro GS464V, jako jednojádrovou verzi původního Godson 3B.

Godson-3 / Loongson 3

Rodina procesorů Loongson 3 je „... vícejádrových procesorů navržených pro vysoce výkonné stolní počítače, servery a klastry“. Byly navrženy jako první procesory Loongson, které měly více jader. Procesory byly navrženy tak, aby používaly LoongISA - tj. MIPS64 ISA s dalšími rozšířeními. Návrháři se také pokusili optimalizovat překlad x86 na čipu.

Počáteční verze

Prvním výrobním procesorem byl Loongson 3A, který používal 4 jádra GS464. 65 nm Loongson 3A1000 je schopen pracovat s frekvencí blízkou 1 GHz , se 4 jádry CPU (~ 15 W) první a 8 jádry později (40 W). V dubnu 2010 byl vydán Loongson 3A1000 s podporou DDR2/3 DRAM.

Designéři poznamenali, že vyrobí čip 3B s vylepšenými možnostmi zpracování a vektorů, s 8 jádry a 3C pro serverové aplikace s až 16 jádry. Bylo zjištěno, že 8jádrový Loongson 3B používá upgradované jádro GS464V s rozšířenými vektorovými možnostmi. Následoval Loonson 3C, který používal 16 jader GS464V.

3B1000 a související 2I selhaly jako procesory kvůli konstrukčním chybám. V květnu 2013 byl vývoj 3C pozastaven ve prospěch vývoje procesoru 3A2000.

Pozdější verze

V roce 2015 byly 3A1500 a 3B2000 vydány pomocí vylepšených jader GS464E. Vylepšené jádro mikroarchitektury umožnilo lepší výkon, údajně 3krát rychlejší než 3A1000, a také představilo vylepšenou sadu instrukcí LoongISA. 3A1500 byl pro vestavěné aplikace, zatímco 3B2000 byl pro servery a počítače.

V roce 2017 Loongson vydal 3A3000. 3A3000 je navržen se čtyřjádrovým 64bitovým procesorem s taktem 1,5 GHz, spotřeba energie je pouze 30 W. Výkon 3A3000 je údajně ekvivalentní procesoru Intel J1900 (vydán v roce 2013).

Na konci roku 2019 byly vydány řady 3A a 3B 4000. Použili upgradovanou mikroarchitekturu GS464EV. Procesory jsou navrženy se čtyřmi jádry, 8 MB mezipaměti L3 a provozními takty mezi 1,8 GHz až 2 GHz.

Loongson 3 řada 5000

V červenci 2021 byla vydána řada Loongson 3 5000. Procesorová řada je první společností Loongson s vlastním vyvinutým ISA „LoongArch“. Mezi oznámené procesory patří 3A5000, čtyřjádrový desktopový procesor a 3C5000, šestnáctijádrový serverový procesor. Oba CPU jsou údajně vyrobeny na 12 nm procesu.

Phoronix uvádí, že procesor 3A5000 je „zhruba na stejné úrovni jako Intel Core i3 8109U / Core 2 Quad Q9500 / Core i5 750 nebo Phytium FT-2000 na bázi Armv8 “.

Podporovaný software

Operační systémy

Procesory Loongson jsou navrženy hlavně pomocí operačního systému Linux . Každý operační systém podporující architekturu MIPS by teoreticky měl fungovat. Windows CE byl přenesen do systému založeného na Loongsonu s minimálním úsilím. V roce 2010 přenesl Lemote distribuci Android na platformu Loongson.

Stroje Loongson se používají v budování balíků a infrastruktuře CI Debianu a Golangu . Důvodem je částečně stav Loongsonu jako jediného dodavatele vyrábějícího procesory MIPS na úrovni aplikací pro maloobchod.

Podpora kompilátoru

GNU Compiler Collection (GCC) je hlavní kompilátor pro vývoj software na platformě Loongson. LLVM je stále nedostačující kvůli chybějícím řešením pro chyby CPU Loongsona .

ICT také portován open64 na platformě Loongson II.

Specifikace mikroprocesoru Loongson

Systémy založené na Loongsonu

V roce 2012 bylo oznámeno, že procesory Loongson se ocitly ve velmi malém počtu výpočetních systémů. Procesory se používají hlavně v čínských počítačích; v roce 2021 bylo oznámeno, že Loongson dodává CPU pro většinu stolních počítačů pořízených čínskou vládou a 80% serverů čínské vlády. Vydání procesoru 3A3000 v roce 2015 bylo považováno za zlomový bod pro bohatství společnosti.

V březnu roku 2006, je € 100 Loongson II počítačový návrh nazvaný Longmeng (Dragon Dream) bylo oznámeno Lemote .

V červnu 2006 na výstavě Computex'2006 společnost YellowSheepRiver oznámila Municator YSR-639 , počítač s malým formátem založený na 400 MHz Loongson 2.

V současné době se krabice Loongson, které jsou dodávány s procesorem Godson 2E 667 MHz nebo procesorem Godson 2F s frekvencí 800 MHz, prodávají v Číně za 1599 CNY (200 USD) nebo 1800 CNY bez monitoru, myši nebo klávesnice.

V červenci 2008 oznámili dva výrobci výrobky Loongson 2F určené k prodeji mimo Čínu .

• Van der Led , holandská společnost, oznámila v dubnu 2008 8,9 "  subnotebook s názvem Jisus . V září 2008 však nebyly splněny žádné objednávky, výrobce nereaguje na dotazy a produkt již není na jejich katalog.
• EMTEC , francouzská společnost, oznámila v červnu 2008 10palcový subnotebook pod značkou Gdium Home - Gdium Products | Gdium.com (beta) , které se bude prodávat za „méně než 399 EUR“ se systémem Mandriva Linux . EMTEC oznámil, že subnotebook bude k dispozici k prodeji v září v Evropě, USA a Číně. EMTEC již zařízení ukázal na veřejných akcích a komunitu vývojářů oslovuje prostřednictvím programu „jeden notebook na hackera“.

V listopadu 2008 byl v Evropě od holandské společnosti Tekmote Electronics k dispozici nový 8,9 "netbook čínského výrobce Lemote, který nahradil mengloong , Yeeloong (Portable Dragon), běžící na Debianu .

V lednu 2010 plánovala provincie Jiangsu nákup 1,5 milionu počítačů Loongson.

V roce 2017 bylo zjištěno, že procesory společnosti byly použity v satelitu Beidou .

Notebook Loongson 3A

Zasvěcenci společnosti Loongson odhalili, že byl vyvinut nový model založený na čtyřjádrovém notebooku Loongson 3A, jehož uvedení na trh se očekává v srpnu 2011. S podobným designem jako MacBook Pro od společnosti Apple Inc. bude ve výchozím nastavení nést operační systém Linux .

V září 2011 společnost Lemote oznámila 13,3 "notebook Yeeloong-8133 s 900 MHz, čtyřjádrovým procesorem Loongson-3A/2GQ.

Superpočítače

Dne 26. prosince 2007 Čína odhalila svůj první superpočítač na bázi Loongsonu s výkonem 1 TFLOPS špičkového výkonu a asi 350 GFLOPS měřeno společností LINPACK v Hefei , označeným jako KD-50-I . Tento superpočítač byl navržen společným týmem vedeným Chen Guoliangem na katedře výpočetní techniky na Čínské univerzitě vědy a technologie a ICT (sekundární dodavatel). KD-50-I je první čínský superpočítač využívající domácí čínské procesory s celkem více než 336 CPU Loongson-2F a uzly jsou propojeny ethernetem. Velikost počítače byla zhruba ekvivalentní chladničce pro domácnost a náklady byly nižší než 800 000 RMB (přibližně 120 000 USD , 80 000 EUR ).

Dne 20. dubna 2010, USTC oznámil úspěšný vývoj Loongson 3A na bázi KD-60-1 . Nový superpočítač je skupina standardních blade serverů s celkem více než 80 čtyřjádrovými procesory Loongson, které poskytují teoretický špičkový výkon 1 TFLOPS a snižují spotřebu energie o 56% ve srovnání se systémem KD-50-I, který má podobný výkon.

Dne 26. prosince 2012, USTC oznámil úspěšný vývoj Loongson 3B na bázi KD-90-1 . Nový superpočítač je shlukem standardních blade serverů s celkem více než 10 osmijádrovými procesory Loongson, které poskytují teoretický špičkový výkon 1 TFLOPS a snižují spotřebu energie o 62% ve srovnání se systémem KD-60, který má podobný výkon.

V roce 2012 bylo oznámeno, že procesory Loongson byly nalezeny v superpočítačích Sunway BlueLight MPP a Dawning 6000.

Svítání 6000

Vysoce výkonný Dawning 6000, který má projektovanou rychlost přes jeden kvadrilion operací za sekundu, bude obsahovat jako jádro procesor Loongson. Dawning 6000 je v současné době společně vyvíjen Ústavem výpočetní techniky pod Čínskou akademií věd a společností Dawning Information Industry Company. Li Guojie, předseda představenstva Dawning Information Industry Company a ředitel a akademik Institutu výpočetní techniky, uvedl, že výzkum a vývoj Dawning 6000 by měl být dokončen do dvou let.

Viz také

• Program 863
• Sinomanské
• Ingenic XBurst , čínský procesor kompatibilní s MIPS64.
• SW26010 je čínský mnohojádrový procesor.

Poznámky

Reference

externí odkazy

• Loongson Technology Co., Ltd.
• Efektivní binární překladový systém s nízkými náklady na hardware
• Dokumentace LoongArch