科创丨新一代自研国产CPU发布,龙芯3A6000

AI芯天下 2023-12-05 20:31

·聚焦:人工智能、芯片等行业

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前言
CPU和操作系统是一个国家信息产业的底座,而底座之下的是芯片架构及其指令集、CPU设计工具、以及芯片制造工艺等更为核心的底层技术。

虽然目前龙芯在性能上英特尔主流CPU产品还至少有3-4年的差距,但其意义和价值不仅仅在于性能。


作者 | 方文三
图片来源 |  网 络 

100%自研的新一代龙芯处理器发布


今年八月,我国新一代四核处理器龙芯3A6000基于龙架构成功流片。


经过相关测试,该处理器的总体性能可与英特尔2020年上市的第10代酷睿四核处理器相媲美。


今年11月28日,我国自主研发的新一代通用CPU[龙芯3A6000]正式发布。


[龙芯3A6000]是真正意义上的[国产全自研]CPU,采用我国自主设计的指令系统和架构,无需依赖任何国外授权技术,是我国自主研发、自主可控的新一代通用处理器。



它是龙芯第四代微架构首款处理器,面向高端嵌入式计算机、桌面、服务器,采用自主龙芯指令集,性能达到国际市场主流水平。


采用了12nm工艺,工艺与上代3A5000相同,微架构内核从龙芯3A5000的LA464升级到了第四代LA664。


每个龙芯3A6000处理器拥有4个LA664核心,支持128位向量处理扩展指令(LSX)和256位高级向量处理扩展指令(LASX)。


·支持同时多线程技术(SMT2),提供4核心8线程配置。


·主频为2.5GHz,三级缓存为16MB,内部集成了双通道DDR4-3200内存控制器。


·单核性能能够达到i3-6320或R3 4350G的水平,多核性能则能达到i5-7400或R5 1400的水平,综合性能则与i7-7700T相当。


可以说,[龙芯3A6000]在IPC性能方面具有不小的优势,甚至能与英特尔主流的12、13代酷睿处理器相媲美。


此外,龙芯中科还计划推出移动端处理器[龙芯2K3000]。


这颗芯片采用LA364微架构以及LoongArch龙架构指令集设计,支持最多8核心8线程,单核性能媲美桌面级的龙芯3A6000,并支持丰富的拓展功能,同时集成了LG200 GPU核心。


这颗芯片支持OpenGL 4.0图形渲染以及OpenCL 3.0的通用计算和AI加速等功能。



在底层架构上已实现零的突破

龙芯3A6000处理器采用龙芯中科自主的LoongArch龙架构指令集。


这套指令系统在2020年发布,首发搭载的是龙芯上一代龙芯3A5000处理器。


LoongArch龙架构指令集是完完全全的自主研发指令集,不需要任何授权。


凭借其完全自主设计的指令系统龙架构,不仅推出了自主研发的CPU内核,还集成了其他各种硬核IP,如GPU内核、加减密IP、高速传输接口IP等。


然而,整体性能仍存在一定的提升空间,这可能是由于频率限制所致。


由于目前龙芯3A6000的配套主板都属于工业级主板,这也就意味着从一开始就注定,其与普通消费者之间会存在使用上的距离与隔阂。


当涉及到运行一些基于其他指令集的应用时,虽然可以通过二进制转译使龙芯3A6000处理器运行这些软件,但在效率和流畅度方面,与原生适配LoongArch指令集的应用相比仍存在一定差距。


此外,在政策性市场带动下,基于龙架构的自主体系基本形成,但各环节仍比较薄弱。


为了解决这一问题,龙芯中科将龙芯CPU核心IP及龙架构指令系统开放授权给合作伙伴,支持其研制基于龙芯CPU核心IP及龙架构指令系统的SoC芯片产品。


此次的龙芯使用自研的LoongArch指令集架构,做到完全的自主可控,从根源上彻底防止[卡脖子]的问题。


并且LoongArch指令集架构从2020年开始研发,到现在迭代数次,现已基本形成较为完整的自研架构了。


可以说,这是龙芯3A6000最大的意义和价值所在了。



构建[龙架构]生态的三步棋


①龙芯中科通过夯实基础,已经得到了国际开源软件的认可,开发者可以在此基础上直接构建出完整的操作系统。


该框架得到了国内操作系统和基础应用的认可和支持,目前支持统信、麒麟、欧拉、龙蜥、开源鸿蒙等操作系统,以及WPS、微信、QQ、钉钉、腾讯会议、美团等应用。


②为了克服Linux生态碎片化的特点,龙芯平台实现了不同分支及版本的应用兼容。


例如,麒麟的应用在统信上可以运行,统信的应用在麒麟生态上也可以运行。


此外,龙芯中科已经升级完成,目前正在做广泛兼容,在龙架构上运行x86、Windows应用,但暂时不能运行Windows,还有运行安卓应用。


③龙芯中科将推出自主编程框架,就像安卓、iOS等一样有自己的应用平台。


为了加强生态体系建设,龙芯中科与合作伙伴共建。首先解决做龙架构芯片企业少的问题,龙芯中科将CPU IP核开放授权,且不收版税;未来龙架构指令系统也会开放授权。


国产自研处理器的合作伙伴也在不断扩大,联想开天、升腾资讯、海尔雷神、宝德网安、黄河信产、大众电子、北联国芯、航天龙梦、上海华硕等50余家合作方发布了基于龙芯3A6000的桌面计算机、笔记本、板卡、存储产品、网络安全设备、工业控制计算机等产品。



结尾:


中国信息产业的发展根本出路在于构建独立于X86和ARM体系之外的自主生态体系。


3A6000走出了一条基于成熟工艺、通过设计优化提升性能的技术路径,标志着在相对弱一点的工艺条件下,与英特尔、AMD达到了性能可比,下一步将继续用成熟制程,达到英特尔先进工艺的性能。


部分资料参考:钛媒体App:《新一代国产芯片龙芯3A6000发布,中国有望解决芯片[卡脖子]问题》

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