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你不曾见过的国产CPU:可能是最全的龙芯系列芯片家谱(下)

2019-06-26 14:16:48 IT之家特约 zevanzhao 编辑:玉米 浏览数:37集趣网

欢迎回到下半场,更多龙芯系列处理器等着我们去认识。2.6  龙芯2G/2G+/2GQ/2G-2000龙芯2G是在“龙芯安全适用计算机CPU研制与应用”核高基重大专项课题支持下研发的,2008年开始投入设计,但由...

欢迎回到下半场,更多龙芯系列处理器等着我们去认识。

2.6  龙芯2G/2G+/2GQ/2G-2000

龙芯2G是在“龙芯安全适用计算机CPU研制与应用”核高基重大专项课题支持下研发的,2008年开始投入设计,但由于龙芯当时2G项目和3A项目同时进行,存在重叠,影响了研发进度。2010年研制成功。龙芯2G采用65纳米工艺,主频1.0GHz,晶体管数目1亿,指令集兼容MIPS64,且增加了X86二进制翻译加速指令,以及龙芯媒体扩展指令,有64KB的指令和64KB数据的L1缓存,以及1MB的L2缓存,功耗3W。

在该处理器上,使用了X86二进制翻译技术,提出了在MIPS平台上实现X86动态二进制翻译的方法。

龙芯2G相当于龙芯3A1000的单核版本。

龙芯2GQ是龙芯2G的量产版,是一款四核处理器。龙芯2GQ与龙芯3A1000的区别在于龙芯2GQ不支持多路互联。

龙芯2GP后来更名为龙芯2I。

龙芯2G▲

搭载龙芯2GQ的笔记本电脑▲

2.7  龙芯2H

龙芯2H是龙芯2G处理器与龙芯1A(2F南桥)的后继产品,其目标是为安全适用计算机提供单片解决方案。龙芯2H采用65nm工艺实现,主频达1GHz以上。主要用于网络设备等。兼容MIPS64指令集,支持X86二进制翻译指令集。有64KB的指令L1 cache和64KB的数据L1 cache,512KB的L2 cache。集成了GS232V媒体处理IP。

龙芯2H最初设想的应用是上网本,但随着上网本市场的消失,并没有在该领域应用。龙芯2H主要用在工控领域,以及包括防火墙在内的网络安全领域。

龙芯2H于2012年流片,2013年提供样片,2014年提供产品。龙芯2H的流片标志着龙芯全面掌握了复杂SOC的设计能力。龙芯2H的特点是大而全,集成了很多的功能,芯片设计很复杂,但缺少对特定应用的优化。

龙芯2H既可以作为独立SOC,还可以作为HT接口的南桥芯片。

龙芯2H▲

龙芯2H版图▲

2.8  龙芯2I

根据龙芯内核资深维护者flygoat的分析,龙芯2I是龙芯2GP0800D的另外一个代号。关于龙芯2I的资料很少,下图为《中国正在说:芯芯之火可以燎原》节目中的截图,其中提到了龙芯2I。

龙芯2I▲

2.9  龙芯2J0800

龙芯2J是JP处理器,按JF需求定制,使用65纳米工艺流片,集成了一个四发射乱序执行GS464处理器核,主频800MHz。有64KB的L1指令缓存和64KB L1数据缓存,1MB的L2缓存,集成了2个GMAC控制器,64+8位DDR2/3内存控制器,32位PCI/PCIX控制器,LPC、SPI、UART等接口。龙芯2J是被用户单位总师评价为,“已知范围内性能最高,设计最复杂的JP CPU”。该处理器没有可公开的清晰照片。

龙芯2J0800▲

龙芯2J▲

2.10  龙芯2J1500

龙芯2J1500是龙芯2J的升级版,集成1个四发射乱序执行单核处理器核。和2J0800相比,处理器核从GS464升级到GS464E,工艺从65纳米提升到40纳米,性能有了很大的提升,虽然主频仍为800MHz,但计算能力提高1~2倍,功耗大大降低。2016年提供样片。

该处理器同样没有任何可以公开的清晰照片。


龙芯2J1500▲

2.11  龙芯2K1000

龙芯2K1000是一款双核处理器,采用了双发射64位的GS264微结构,40nm工艺生产,商业级芯片主频1GHz,工业级芯片主频800MHz。龙芯2K1000处理器是龙芯2H的升级芯片,其计算性能和IO带宽比龙芯2H都大幅提高。龙芯2K1000主要面向网络通信应用,兼顾平板及工业控制领域。

集成了64位DDR3控制器,2个GMAC控制器,2个X4 PCIE控制器,可以配置为6个X1模式。

集成共享的1MB二级cache;集成GPU,显示控制器,支持双路DVI显示。集成64位533MHz以上的DDR2/3控制器,1个SATA 2.0接口,4个USB 2.0接口,2个RGMII千兆网接口,集成HDA/AC97/I2S接口,集成RTC/HPET模块。集成最多4个UART控制器,1个NAND控制器,2个CAN控制器,1个SDIO控制器。

龙芯LS2K1000A▲


龙芯LS2K1000B▲

2.12  龙芯2K2000

龙芯2K2000是计划中龙芯2K1000的升级版,预计采用28纳米工艺生产,主频将达到2GHz。

3. 龙芯3号系列

龙芯3号处理器均为4发射64位多核处理器。目前,除了龙芯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GS464, GS464E,GS464V以及GS464EV。

3.1  龙芯3A1000

龙芯3A1000于2008年底交付流片,采用意法半导体的65nm工艺流片. 2009年5月20日龙芯3A1000晶圆生产下线,9月28日样片回来,成功启动操作系统,主频800MHz-1GHz

龙芯3A1000进行了第一次改版并于2010年5月中旬流片,10月底第一次改版流片成功。3A1000的第二次改版于2012年2月下旬流片,2012年8月中旬流片成功。

龙芯3A1000集成了4个四发射乱序执行的GS464核,9级流水线,有64KB一级数据cache和64KB一级指令cache,4MB共享二级cache,最高主频1GHz,功耗15w(支持动态降频),芯片面积174mm2,晶体管数目4.25亿。每个CPU核包含两个浮点乘加部件,双精度浮点性能峰值为16GFlops。在龙芯3A1000处理器中,实现了x86二进制翻译加速指令。

3A100集成了HT1.0*2,PCI控制器、LPC、SPI、UART、GPIO。集成72位DDR2/3控制器,引脚1121个,封装方式40mmx40mm FCBGA。

龙芯龙芯3A1000  01版本▲

龙芯龙芯3A1000  02版本▲

龙芯3A芯片版图▲

图片来源:中科院计算所2009年成果年报

3.2  龙芯3B1000

龙芯3B1000于2010年6月20日左右流片,2010年11月底回来第一批芯片

3B1000的第一次改版2011年2月初流片,7月初回来。龙芯3B1000进行了第二次改版,于2011年12月初流片,2012年4月底回来。

龙芯3B由核高基项目课题“高性能多核CPU研发与应用”支持,采用意法半导体65纳米工艺设计,主频1GHz,功耗25W,片内集成8个64位四发射乱序执行龙芯向量处理器核GS464V,4MB的二级cache,每个核包含两个256位向量部件,峰值浮点性能达到128GFLOPS。。

龙芯3B的最大特色是龙芯向量处理器核的设计,该处理器核将GS464核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3B在1GHz下的峰值双精度浮点计算能力达到128GFlops。在龙芯3B处理器中,实现了300多条专用的向量处理指令。

龙芯3B芯片面积300mm2,晶体管数目接近6亿。

龙芯3B1000▲

龙芯3B1000芯片布局和向量核结构框图▲

龙芯3B芯片布局▲

3.3  龙芯3B1500




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