龙芯????
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最为核心的部件,缺乏具有自主知识产权的芯片尤其是中央处理器芯片,已成为我国计算机产业的一大“芯”病,这种局面也是国内一些从事信息技术的科研人员一块不能触摸的伤口,是他们永远的痛。
龙芯设计团队带头人胡伟武博士
从2000年11月起,中科院计算技术研究所就已经正式启动处理器设计项目,并在2001年3月开始,由该计算技术研究所从事信息技术的科研人员,开始向我国无自主研发处理器的这块未开发的领地进军,并进行研制我国具有自主知识产权的高性能通用CPU芯片。寄望于祖国和民族的兴盛,他们把这一项目命名为“龙芯”!可以毫不夸张地说,龙芯虽然是一块小小的处理器芯片,但是他却承载着我国太多的期望和突破。
龙芯处理器发展的漫漫长路:
时过境迁,就在短短的几年时间里,龙芯已经从仅开始停留在处理器设计项目的蓝图里,转而成为实实在在的处理器产品,从“龙芯1号”到“龙芯2号”再发展到前不久已经准备开始集中进行研发的下一代“龙芯3号”处理器,我们完全有理由相信中国龙芯处理器正在向着自己所预定和铺设的道路一步一步的前进。作为对于硬件资讯比较感兴趣的消费者来说,仅仅知道中国龙芯处理器的型号、研发推出的时间段是完全不够的,这也显然也不能满足一些读者对于中国龙芯处理器有更深一步了解的要求。下面通过更加详细的资料,让我们了解一下中国龙芯处理器发展的漫漫征程,对于笔者自己来讲也是一个学习了解的过程!
小试身手---龙芯1号 32位微处理器
龙芯1号处理器
在2002年9月28日,对于中国处理器领域来说又是一个全新的起点,小名“狗剩”的中国第一颗通用式处理器芯片---“龙芯1号”终于展示在了世人的面前掀开了他神秘的面纱。此次发布小名为“狗剩”的CPU是中国科学院计算技术研究所历时两年、独立研制成功的我国首枚高性能通用CPU。“龙芯”的成功问世,标志着我国已经结束了在计算机关键技术领域的“无芯”历史。
这款芯片它采用了0.18微米工艺,包含近400万个晶体管,主频最高可达266MHz,已用于了国产龙腾服务器当中,这也打破了我国长期依赖国外处理器产品的尴尬局面。虽然作为中国人第一次拥有自主知识产权的处理器产品,但同时相关人员也保持着相当清醒的头脑,因为就技术和应用的角度来看,龙芯一号与其主流的处理器产品还有着相当大的差距,据了解龙芯1号仅相当于中端Pentium 2的水平,主频低其性能还相对较差,虽说如此,但我们也不能不承认龙芯1号的推出可以算是其中国处理器历史上一个新的里程碑。
龙芯1号处理器模块
一般根据应用模式的不同,将处理器分为通用CPU和嵌入式CPU,其实从结构上看这两者并无差异。通用CPU芯片的功能一般比较强,能运行复杂的操作系统和大型应用软件,嵌入式CPU芯片在功能和性能上有很大的变化范围,相对来说比通用CPU更为复杂和强大。龙芯一号处理器是一款既兼顾通用又有嵌入式CPU特点的新一代32位处理器,拥有32位MIPS指令系统,并采用一套简单高效的动态流水线,支持乱序执行和精确中断处理,采用0.18微米 CMOS工艺制造,具有良好的低功耗特性,平均功耗0.4瓦特,最大功耗不超过1瓦特。因此,龙芯一号CPU可以在大量的嵌入式应用领域中使用。不过在缓存设计上,龙芯一号有着明显的缺陷,芯片内只集成16KB容量的一级缓存(8KB指令+8KB数据),对于处理器当中起到决定作用的二级缓存却没有设计在内,而它的晶体管规模也仅有400多万,这也是他处理器性能较弱的一个重要原因。
龙芯一号在通用CPU体系结构设计方面采用了许多先进的微处理器的设计与实现技术,在动态流水线的具体实现和硬件对系统安全性的支持方面,有独特创新,并申请了专利。 目前“龙芯”1号具有特殊的硬件设计,可以抗御缓冲区溢出攻击。在硬件上根本抵制了缓冲区溢出类攻击的危险,从而大大的增加的服务器的安全性。因此,使用龙芯一号CPU可以构成更为安全的网络安全服务器、网络安全网关、网际防火墙、服务器网卡等对网络安全有特殊需求的产品及应用。基于龙芯CPU的网络安全设备可以满足国家政府部门、广大企业机关等对于网络与信息系统安全的需求。同时,“龙芯”还会利用小于0.5瓦的低运行功耗特点,进入Intel势弱的嵌入式芯片应用市场,以及广泛应用到手机芯片等通讯产品市场中。
此外,它还能可以运行大量的现有应用软件与开发工具。支持Linux、VxWork,Windows CE等操作系统。基于龙芯一号CPU的服务器,可以运行Apache Web、FTP、Email、NFS、X-Window等服务器软件,虽然不能说是全方位的兼容,至少包括和兼容种类也有相当一部分。作为第一款通用型CPU产品,龙芯1号虽然有这样或那样的一些问题和缺陷,但整体来看无论是在技术和应用性上来说该处理器还是具有了相当的水平,已经为中国自主研发的处理器产品添上浓墨重彩的一笔。
性能大幅提升---龙芯2号 64位处理器
龙芯2号处理器
其实“龙芯1号”的问世不仅仅在于中国自主研发处理器产品,而其更深层次的意义在于它捅破了困扰在中国科技技术人员心中的一层纸,凭借着自身的技术研发实力中国也可以自己生产制造出被国外垄断的处理器产品,为下一步对于处理器的研发打下了更为坚实的基础。
有了龙芯1号的研发实践经验,中科院计算技术研究所的相关科技人员继续努力,再次经过了两年多的艰苦奋战,在2005年4月26日,龙芯2号处理器正式面世。“龙芯2号”的再次登场亮相,同样给了世人一个惊喜,无疑使得中国龙芯处理器又迈上了一个新的台阶。不过龙芯似乎为了体现出完全本土话的感觉,都在其将其处理器都被赋予了体现一些有中国特色的名字作为昵称或者说小名。龙芯1号被命名为了“狗剩”,而这块龙芯2号,为了纪念毛主席诞辰,特意将其命名为“毛泽东110”,意欲纪念这位中国的伟人!
遭遇尴尬 龙芯2号处理器涉嫌侵权?
就在上个月末,有外电消息称,美国In-Stat调研机构认为,中国推出的龙芯2号处理器基本上是模仿美国MIPS公司的MIPS芯片而研发的。龙芯2号与MIPS芯片的架构有95%的类似性,并称完全可以看作是MIPS架构的一个变种,但并没有获得MIPS科技公司的授权,因此很有可能面临法律上的纠纷这时间这一消息不胫而走,网上一些消息使得龙芯2号处理器或多少蒙上了一些阴影。
不过针对龙芯2号可能涉嫌侵权的新闻报道,中科院计算机研究所在第一时间作出了反应,随即召开了新闻媒体发布会,并正式发布声明强调龙芯并没侵权,并称这是一些国外某些媒体故意散布中国威胁论,引起一起不良的市场导向。其中声明还宣称首先,龙芯处理器的所有设计,不存在对相关公司专利的侵权问题,而且也从没有收到过MIPS公司发出有关任何关于龙芯侵犯MIPS知识产权的通知。并对一些媒体仅仅通过猜测的“架构95%类似”的片面推断,就说龙芯2号侵犯相关公司的知识产权是极不负责任的做法。
其次,美国In-Stat公司最近发表在《MicroprocessorReport》的一篇论文,对龙芯2号进行了详细介绍。其中报告明确指出,龙芯2号没有实现MIPS公司申请专利的访存不对齐的那几条指令。此外,龙芯2号实现了自己定义的媒体指令,也并没有实现MIPS公司定义并申请专利的媒体指令,这也给一些媒体说龙芯2号侵犯相关公司的知识产权作了最为有力的回击。另外,龙芯2号处理器在结构上与同是四发射的MIPSR10000处理器有类似的地方,仅从这点一些国外媒体就判定龙芯2号侵权也是非常不合时宜的。对于在该报告中有一些语句仅仅是对处理器技术性的表述,而并非是In-Stat公司报告结论,这也被一些媒体的断章取义,作一种完全没有根据的臆测。最后,在In-stat的报告中,还有从高层概念性的“架构”、微体系结构以及一些结构参数进行了分析,都没有充分的证据可以表明中国龙芯2号处理器涉嫌侵权行为?
目前此事还没有一个完全的定论,就龙芯2处理器是自主设计、研发、制造还是涉嫌侵权,一切都要等事情的下一步进展才能给予我们答案!
龙芯处理器的后续发展
虽然龙芯2号处理器的推出,使得我们在处理器领域又向前迈出了较为坚实的一步,相比龙芯1号处理器在性能上有了10-15倍的提升,不过跟世界主流处理器相比,无论是在设计还是在性能上都还有着相当明显的差距,另外在中国龙芯处理器兼容性不强也是阻碍发展一个较为明显的弊端。正因为如此,龙芯2号也在不断的更进和完善,意欲更为向主流处理器靠近。据了解龙芯2号的下一版本将在技术上有着更为明显的更新和变化,它将使用130纳米的加工技术,主频者可达到1GHz,同时会采用速度更快的前端总线,并支持DDR内存。这将使得龙芯2号有着更为全面的技术表现,相信在市场中也会有进一步的发展。
龙芯3号的考虑
龙芯总设计师胡伟武博士表示,虽然龙芯2号正火热推广,但龙芯3号也正在预研。在完成上述龙芯2号处理器在技术上的更新和改进之后,研发技术人员将迅速投入到下一代“龙芯3号”的开发上面,据悉“龙芯3号”处理器将是一款多核处理器,至少也是一款四核的产品,并增加专门服务于Java程序的协处理器,以提高Linux环境下Java程序的执行效率,指令缓存追踪技术等。他还透露龙芯3号研发将在十一五期间完成,龙芯3号最终将实现对内峰值每秒500-1000亿次的计算速度。另外龙芯也要研发3G芯片胡伟武博士这样表示,龙芯不止会投入到嵌入式的芯片研发上,作为非嵌入式的3G通信芯片,龙芯也将涉足研究,以全方面的产品系列推出市场。
中国龙芯的市场前景
通过我国科学技术人员的不断努力,我国的龙芯处理器已经在逐渐的成长,发展势头初露端倪。不过由于存在着指令集不相兼容的问题,所以前不久推出的龙芯2号处理器,不会与Intel和AMD的处理器在市场上产生竞争,而龙芯2号会主要把市场战略向非PC行业作为突破口。虽然,现在中国龙芯系列处理器还无法与之国际主流处理器厂商的产品相抗衡,不过以迅猛的发展势头,也引起了国外厂商和媒体的广泛关注,这样才会出现一些国外媒体报道说龙芯2号侵权等风风雨雨的事情。虽然或多或少受到一些影响,不过正面积极的因素始终占据很大一部分,正如In-Stat公司的分析师汤姆-哈夫希尔所说的一样,如果龙芯产品今后在技术上进一步提高,其市场竞争力不可低估。
面对中国这个潜力广阔的大市场,龙芯还有很长的一段路要走,合理地找准市场地位,如何发挥其产品的技术优势并加大应用推广的力度,是目前龙芯处理所需要做的。中国在处理器方面与国外的差距较大,这是我们要证实的,需要经过长时间多年的努力才能在CPU的整体水平上接近国外的水平,其实这不是靠一两个企业或科研单位可以完成的,这需要我国科技人员大家共同出谋划策,共同努力才能实现的。龙芯处理器的推出其实只是中国处理器行业的排头兵,相信他的推出会带动较大一批相关单位对于处理器研发的重视,从而提高市场竞争力。饭要一口一口吃,路要一步一步走,想马上追赶市场主流技术趋势的脚步不太现实,我们只有坚实的做好每一步,完全有理由相信,中国自行研发制造的通用处理器将会掀开展新的一页!