Loongson
Loongson (ранее Godson) в универсальная микропроцессорная архитектура, разработанная Академией наук Китая, с целью создать альтернативу изделиям от Intel и AMD. Главный/ конструктор в профессор Вейву Ху (Weiwu Hu) из Института компьютерных технологий. Хотя первое название архитектуры Godson было изменено на Loongson, процессор, в отличие от архитектуры, по-прежнему часто называют Godson.
В 2002 году тремя организациями в Институтом компьютерных технологий, Академией наук Китая и группой Jiangsu Zhongy Group в была основана компания BLX IC Design Corporation (Пекин), которая занимается разработкой 32- и 64-разрядных версий процессора, в том числе и встраиваемой версией, а также программного обеспечения для него и демонстрационных моделей.
В стадии проектирования находятся еще две разработки в Longmeng и Sinomanic.
Содержание |
[править] Название
Первоначально разработка называлась Godson, что по-английски означает «крёстный сын». Затем был предложен вариант Loongson, что можно перевести как «сын дракона».
[править] Особенности архитектуры
[править] Loongson I
Первое поколение, Loongson I, представляет собой 32-разрядный процессор, работающий на частоте 266 МГц. Ориентирован на встраиваемые системы, например, такие как кассовые терминалы, где не требуется высокая производительность и 64-разрядность. Впервые увидел свет в 2002 г.
[править] Loongson II
Второе поколение, Loongson II, является 64-разрядным. Изначально работал на частоте 500 МГц. Версия процессора 2Е рассчитана на увеличенную тактовую частоту 1 ГГц. Версия процессора Godson-2F работает на частоте 1,2 ГГц. Исследования [1] показали, что данный процессор является архитектурно совместимым с процессором MIPS R10000, но производитель не имел лицензии на реализацию архитектуры MIPS.
26 декабря 2007 года Китай объявил о намерении построить суперкомпьютер на основе своих процессоров. Команда создателей под руководством академика Чен Гуляна (陈国良), профессора Университета науки и техники Китая, планирует использовать 330 процессоров Godson-2F. Размеры суперкомпьютера приблизительно соответствуют размерам бытового холодильника, стоимость не должна превышать 800 000 юаней.
[править] Loongson III
Поколение Loongson III разрабатывается с расчётом на работу на 1 ГГц и несколько (от 4 до 16) ядер. В 2011 году Китай объявил о выпуске процессора Godson 3b с пиковой производительностью 128 GFLOPS, потребляющего всего 40 Вт. Кроме того, они показали выдающуюся энергоэффективность: 3,2 GFLOPS/Вт при 2,2 GFLOPS/Вт у ведущего сопроцессора nVidia, C2050, и она равна у новейшего шестиядерного Xeon W3690/3,5 ГГц c векторным расширением AVX в 1,3 GFLOPS/Вт.
[править] Спецификация процессоров
| Имя | Модель | Частота [МГц] |
Архитектура Версия |
Год | Ядер | Процесс [нм] |
Транзисторов [млн.] |
Размер кристала [мм²] |
Потребление [Вт] |
Питание [В] |
кэш L1 D [К] |
кэш L1 I [К] |
кэш L2 [К] |
Производительность [SPEC2000] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Godson-1 | 1 | 200 | MIPS 32-bit | 2002 | 1 | 180 | -- | -- | 1 | -- | 8 | 8 | нет | 19/25 |
| Godson-2 | 2B | 250 | MIPS-III 64-bit | 2003 | 1 | 180 | -- | -- | -- | -- | 32 | 32 | нет | 52/58 |
| Godson-2 | 2C | 450 | MIPS-III 64-bit | 2004 | 1 | 180 | 13.5 | 41.5 | -- | -- | 64 | 64 | нет | 159/114 |
| Godson-2 | STLS2E | 1000 | MIPS-III 64-bit | 2006 | 1 | 90 | 47 | 36 | 7 | 1.2 | 64 | 64 | 512 | 503/503 |
| Godson-2 | STLS2F | 1200 | MIPS-III 64-bit | 2007 | 1 | 90 | 51 | 43 | 5 | 1.2 | 64 | 64 | 512 | -- |
| Loongson 2G | 2G | 1000 | MIPS64 | 2010 | 1 | 65 | -- | -- | -- | -- | 64 | 64 | 1024 | -- |
| Godson-3 | STLS3? | 1000 | MIPS64 | 2009 | 4 | 65 | 400+ | -- | 10 | -- | 64 | 64 | 4096 | -- |
| Loongson 3A | STLS3? | 1000 | MIPS64 | 2010 | 4 | 65 | -- | -- | 15 | -- | 64 | 64 | 4096 | -- |
| Godson-3b | STLS3? | 1000 | MIPS64 | 2011 | 8 | 65 | 600+ | 300 | 40 | -- | 64 | 64 | 4096 | -- |
| Godson-3c | STLS3? | 1500 | MIPS64 | 2012? | 16 | 28 | 600+ | -- | 20 | -- | -- | -- | -- | 512 GFLOPS и при частоте до 1,5 ГГц |
| Godson-3h | STLS3? | 1000 | MIPS64 | 2012? | 1-2 | 28 | -- | -- | <5 | -- | -- | -- | -- | -- |
[править] История развития
Набор команд процессора совместим с хорошо известным MIPS, но этот факт широко не афишируется, дабы избежать юридического преследования со стороны правообладателя торговой марки.
В марте 2006 года на выставке Computex 2006 в Тайбэе было объявлено о работах по созданию на основе процессора Godson II прототипа полноценного компьютера Longmeng («Сон дракона»).
Компания Yellow Sheep River, также заявила о разработке устройства Municator YSR-639, компактного компьютера на базе 400 МГц Godson II.
[править] Версия 2E
В сентябре 2006 года было объявлено о разработке версии Loongson IIE (Godson IIE), содержащей 47 млн транзисторов, также 64-битной, работающей на частоте 1 ГГц и поддерживающей набор команд MIPS III. С таким заявлением выступил Ли Гоцзе (жЋе›Ѕж), директор Института компьютерных технологий Академии наук КНР.
Согласно опубликованным разработчиками результатам тестирования, китайский процессор в состоянии соперничать с Pentium 3, лишь иногда превосходя его.
[править] Сотрудничество с STMicroelectronics
В марте 2007 году был достигнут важный рубеж в компания STMicroelectronics приобрела лицензию MIPS на юридически корректный массовый выпуск микропроцессоров семейства Godson. Выпускаемая модель рассчитана на 1 ГГц и 90-нм технологический процесс. Это стало возможным благодаря STMicroelectronics; в самом Китае нет фабрик с такой технологией. Все предыдущие варианты выпуска основывались на 180-нм процессе и достигали скорости лишь в 500 МГц. На сайте компании приведены[2] следующие характеристики процессора Loongson 2Е:
- суперскалярная архитектура
- 64-битная архитектура, four-issues out-of-order
- типичная частота 700 МГц
- 64 КБ кеш-память команд, 64 КБ кеш-память данных
- 512 КБ кеш-память 2-го уровня (L2)
- контроллер DDR-памяти на кристалле
- лучшее потребление энергии в своем классе 4 Вт при 700 МГц TDP
- архитектура MIPS
- технологический процесс 90 нм.
По заявлению компании, опытные партии уже поставляются отдельным заказчикам, лицензия на постоянный выпуск получена на ближайшие 5 лет.
Несмотря на то, что процессор содержит 47 млн транзисторов (для сравнения, в Pentium 4 в 42 млн.), он потребляет всего 3-8 Вт. Об этом сообщил Ли Гоцзе (жЋе›Ѕж), директор Института компьютерных технологий Академии наук Китая. На конец 2006 г. было запланировано усовершенствование процессора до версии 2F, которая принесёт на 30 % большую производительность и 50 % экономию потребляемой энергии. Его промышленное производство должно начаться до 2008 г.
13 ноября 2006 г. Китайской академией наук было объявлено о готовности Godson 2E к массовому производству. Ли Гоцзе рассказал журналистам, что скачок в возможностях между вариантами 1 и 2В процессора был двукратным, а между 2В, 2С и 2Е трёхкратным. Он заявил, что в среднем возможности их процессора удваиваются каждый год, то есть в 2 раза быстрее, чем по «Закону Мура», и что КНР сумеет «объединить серию небольших прорывов в один большой паллетный скачок».
Заявлено, что компьютеры на основе 600-МГц Godson 2E продаются в Китае по цене 1 599 юаней (ок. 200 долл. США) без монитора, мыши и клавиатуры.
[править] Операционные системы
Следует заметить, что Godson несовместим с набором команд x86, и использует модифицированный набор MIPS, с заменой некоторых команд на аналогичные, разработанные Институтом компьютерных технологий.
Для работы на этом процессоре были портированы Debian GNU/Linux, gNewSense, Gentoo Linux, Red Flag Linux, NetBSD evbmips/gdium, OpenBSD OpenBSD/loongson. Ведется работа по подготовке версии Slackware Linux, так же в рамках проекта Google Summer of Code в„ 2010 закончилась работа по портированию на FreeBSD Port FreeBSD to Yeeloong URL1 Port FreeBSD to Yeeloong URL2. С некоторым практическим использованием можно ознакомиться на блоге My CPU Is Loongson(Godson) и CinnamonPirate.
Операционные системы, спроектированные для работы только на архитектуре x86, на Godson работать не могут (десктопные операционные системы Microsoft, такие как MS-DOS или Microsoft Windows). Тем не менее, операционная система Windows CE, ориентированная на компактные и встраиваемые устройства, была портирована на процессор.[3]
