所有IP自主研發(fā) 性能成倍增長！龍芯3A/B4000發(fā)布：下代追平AMD

龍芯3A/B4000系列發(fā)布，單核性能與ADM“挖掘機(jī)”相當(dāng)

相比上一代的龍芯3A/B3000系列來說，此次時隔近兩年才發(fā)布的龍芯3A/B4000系列，雖然采用的還是28nm FDSOI工藝，但是在性能上有了成倍的提升。

據(jù)介紹，龍芯3A4000/3B4000采用了龍芯最新研制的新一代高性能處理器內(nèi)核GS464V（上一代是GS464E），支持片內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)總線、HT3.0系統(tǒng)總線、DDR4內(nèi)存總線，同時還支持UART、SPI等接口。主頻提升至1.5GHz-2.0GHz。

其中龍芯3A4000是針對桌面級的，核心數(shù)量可達(dá)4-8核，擁有雙DDR4-2400/2133內(nèi)存通道，雙HT3.0系統(tǒng)總線，效率提升一倍。而龍芯3B4000則是面向高性能計算的，核心數(shù)量可達(dá)16-32核。

在性能方面，龍芯3A4000系列的SPEC CPU2006定點和浮點單核分值均超過20分，達(dá)到了上一代產(chǎn)品的兩倍。

反映傳統(tǒng)桌面性能的SPEC INT2000的單核base測試分?jǐn)?shù)也從上一代的930分提高到了2090分，達(dá)到了與AMD 28nm最后產(chǎn)品“挖掘機(jī)”相當(dāng)，高于14nm ARM處理器的水平。

龍芯3B4000支持4路直連，四路服務(wù)器性能是上一代的3B3000雙路服務(wù)器性能的4倍。此外，虛擬機(jī)效率也從上一代產(chǎn)品的88%提高到98%。

中科院計算技術(shù)研究所總工程師、龍芯中科總裁、首席科學(xué)家胡偉武博士表示，龍芯3A/B4000系列已經(jīng)基本完成了設(shè)計能力方面的補(bǔ)課，我們通過設(shè)計優(yōu)化實現(xiàn)了單核通用處理性能的提升。

在封裝和功耗方面，龍芯表示，龍芯3A4000的封裝尺寸比3A3000更小，尺寸為37.5mm*37.5mm，支持普通BGA、LGA和CBGA多種封裝形式，同時其桌面主板可支持四層板，典型功耗為30-40W。

值得一提的是，龍芯4000系列內(nèi)部的GS132E核心主要負(fù)責(zé)監(jiān)控主核運行，并進(jìn)行動態(tài)功耗管理。

在具體體驗方面，基于龍芯3A4000的筆記本工作時間比基于3A3000的筆記本提高了一倍以上。

不過，胡偉武也指出，龍芯3A4000的30-40W的典型功耗還是比較大，這主要是由于所采用的是工藝不夠先進(jìn)。所以，建議在科學(xué)計算環(huán)境下使用256位浮點向量時，適當(dāng)降低電壓和頻率。

所有模塊源代碼均為自主研發(fā)

需要指出的是，作為脫胎于中科院計算所的國產(chǎn)CPU廠商，龍芯CPU目前主要應(yīng)用領(lǐng)域也是在黨政辦公、航天、金融、能源等領(lǐng)域，因此對于CPU的自主可控及安全方面也有著更高的要求。

胡偉武強(qiáng)調(diào)，龍芯芯片所有源代碼均為自主設(shè)計，所有模塊源代碼和各類全定制模塊均為自主研發(fā)，除了廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫和Memory Compiler（內(nèi)存編譯器）外，沒有任何第三方IP。

在CPU的安全方面，龍芯4000系列擁有強(qiáng)大的片內(nèi)安全機(jī)制。通過專門指令實現(xiàn)了對MD5、AES、SHA等加解密算法的支持；同時集成了專用的安全可信模塊，支持國密算法；支持“影子?！钡仍L問控制機(jī)制，對于操作系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用、進(jìn)程切換、IO訪問可以有效監(jiān)督?？梢杂行У姆婪洞饲皒86和Arm處理器爆出的Meltdown和Spectre漏洞。

操作系統(tǒng)及軟件生態(tài)建設(shè)

得益于PC市場數(shù)十年的積累，X86架構(gòu)的CPU的系統(tǒng)及軟件生態(tài)是最為豐富的。而Arm架構(gòu)的CPU也受益于Arm在移動市場的霸主地位，系統(tǒng)及軟件生態(tài)也是非常豐富。相比之下，對于既非X86也非Arm架構(gòu)的龍芯來說，在系統(tǒng)及軟件生態(tài)上則需要花費更多的精力去建設(shè)。

目前龍芯針對不同的應(yīng)用場景，已經(jīng)推出了適配不同操作系統(tǒng)的解決方案。比如，Loongnix是面向通用信息化系統(tǒng)的，基于通用Linux平臺進(jìn)行完善和優(yōu)化，為統(tǒng)一操作系統(tǒng)UOS龍芯版提供支撐。

LoongOS是面向高可靠實時終端的，基于Linux/RT-Linux構(gòu)建了簡潔高效的OS。

LoongWorks是面向?qū)崟r嵌入式應(yīng)用的，針對歷史應(yīng)用，基于VxWorks內(nèi)核，完善圖形和網(wǎng)絡(luò)等API。

值得注意的是，就在本月初，國產(chǎn)統(tǒng)一操作系統(tǒng)UOS(unity operating system)龍芯版正式發(fā)布，已適用龍芯3A3000系列、龍芯3B3000系列、3A4000系列、龍芯3B4000系列。

據(jù)介紹，在近半年的時間里，UOS開發(fā)團(tuán)隊與龍芯中科的系統(tǒng)軟件研發(fā)團(tuán)隊針對Linux內(nèi)核、BIOS固件、編譯器、瀏覽器、圖形驅(qū)動等多項基礎(chǔ)軟件共同解決了幾十項問題，確保UOS在龍芯平臺上功能完善、體驗流暢、質(zhì)量穩(wěn)定。

另外，為了提升兼容性，胡偉武表示，龍芯將進(jìn)一步統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，實現(xiàn)操作系統(tǒng)跨主板整機(jī)兼容和CPU代際兼容。

從龍芯3A4000開始，龍芯也將參考設(shè)計全面支持統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)，開發(fā)支持ACPI主板、固件、內(nèi)核及OS的參考設(shè)計，以及基于ACPI/EC筆記本標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。

下一代產(chǎn)品將實現(xiàn)“突破”

胡偉武表示，龍芯第一代產(chǎn)品算是“基本可用”，屬于“小學(xué)畢業(yè)”水平；第二代產(chǎn)品則提升到了“可用”的階段，屬于“中學(xué)畢業(yè)”水平；第三代產(chǎn)品已經(jīng)“好用”了，屬于“大學(xué)畢業(yè)”水準(zhǔn)了；下一代產(chǎn)品將要與國際芯片巨頭同臺競技。

“要想實現(xiàn)與國際芯片巨頭同臺競技，首先需要通過幾級階梯登上‘臺’去，龍芯現(xiàn)在就是在走最后一級階梯?！焙鷤ノ湔f到。

據(jù)胡偉武透露，龍芯的下一代產(chǎn)品，龍芯3A5000將采用12nm工藝，主頻將提高到2.5GHz，同時，其內(nèi)存控制器延遲/寬帶進(jìn)一步優(yōu)化，LLC增加一倍，實現(xiàn)操作系統(tǒng)級二進(jìn)制兼容。單核性能屆時將提高至30分左右，通用性能達(dá)到同期AMD的水平，計劃于2020年上半年流片。

龍芯3C5000將同樣采用12nm工藝，核心數(shù)會進(jìn)一步增加，支持4至16路服務(wù)器，計劃將于2020年下半年流片。