龍芯（中國生產的高度集成化電子產品）

龍芯（中國生產的高度集成化電子產品）

龍芯 （中國生產的高度集成化電子產品） 次瀏覽 | 2022.08.13 16:45:44 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 龍芯中國生產的高度集成化電子產品

龍芯是中國科學院計算所自主研發的通用CPU，采用簡單指令集，類似于MIPS指令集。龍芯1號的頻率為266MHz，最早在2002年開始使用。龍芯2號的頻率最高為1GHz。龍芯3A是首款國產商用4核處理器，其工作頻率為900MHz～1GHz。龍芯3A的峰值計算能力達到16GFLOPS。龍芯3B是首款國產商用8核處理器，主頻達到1GHz，支持向量運算加速，峰值計算能力達到128GFLOPS，具有很高的性能功耗比。2002年8月10日，首片龍芯1號芯片X1A50流片成功.龍芯最初的英文名字是Godson，后來正式注冊的英文名為Longstanding。

中文名

龍芯

英文名

Loongson

舊稱

GODSON

研發單位

中國科學院計算所

簡介

2001年5月，在中科院計算所知識創新工程的支持下，龍芯課題組正式成立。[1]2002年8月10日，首片龍芯1號芯片X1A50流片成功.龍芯最初的英文名字是Godson，后來正式注冊的英文名為loongson。

龍芯CPU由中國科學院計算技術所龍芯課題組研制．由中國科學院計算技術所授權的北京神州龍芯集成電路設計公司研發，前期批量樣品由臺灣臺積電生產。

盡管今天的“龍芯”還存在著諸多問題與目前主流CPU相比性能上還有不少差距,還不能與Intel和AMD的CPU在PC市場上競爭，但坦率講，今天“龍芯”的境遇已經比當年的“聯想漢卡”好多了。回想當年的“聯想漢卡”是由做大型機出身的毫無產業經驗的科研人員一塊一塊的手工焊接而成、又一塊一塊的人工檢測。據說1986年，聯想第一線銷售人員每天接到的投訴電話和定貨電話幾乎一樣多----每賣出100塊“漢卡”，就有30塊出問題；而今天的“龍芯”不僅獲得了中科院重大知識創新工程項目和國家863計劃的支持，通過了嚴格的成果鑒定、基準程序測試和產品測試，可進入商品化生產；還得到了各地政府和企業的大力支持，已在江蘇省常熟市建立了產業化基地。關于MIPS結構授權與龍芯自主性等問題（From采訪龍芯總設計師胡偉武）

自主性得到授權非自主創新？

答：這個問題要看大家對“結構”或“架構”兩個字的理解。計算機架構的發展經歷的不同的階段，在六、七十年代，指令系統就是架構，因為那時候晶體管資源比較有限，所有的實現都是按照最簡單的來。指令系統對結構是有影響的，例如，如果指令系統中有乘法指令，結構上就要實現乘法指令。而現在，計算機架構已經遠遠超出了指令系統的范圍。

在計算機中，指令系統就是一種語言，就像我們用的漢語和英語一樣。比如說我們要寫一本小說，用中文寫還是用英文寫對小說肯定是有很大影響的，但關鍵是小說的內容本身。指令系統也一樣，就是計算機中軟件和硬件之間的一種語言。為什么要采用MIPS指令系統而不是自己定義一個新的指令系統呢？例如“六十六”和“66”表示的是相同的意思，但前者只有懂中文的人才明白，后者全世界都明白。

另外，指令系統對CPU架構雖然有一定的影響，但影響不大。MIPS指令系統只有300多條，大龍芯已經在此基礎上新增加了500多條，因為MIPS指令系統是可以擴充的。

在CPU領域，架構不是指令系統，而是指“微體系結構”（microarchitecture），就像蓋房子一樣，房子的結構得自己設計。以MIPS為例，同樣的指令系統，也可以讓一個研究生就設計出一個簡單的CPU；也可以讓一個國際一流的團隊設計出有市場競爭力的CPU，都是運行MIPS指令系統的。

因此，指令系統對架構有影響，但不是架構的關鍵。龍芯在過去8年中，在架構上是有很深的積累的，并已經申請了近百項專利。

MIPS不適用于電腦？MIPS只用于低端應用？

答：技術跟市場不能混為一談。X86的成功，主要是市場的成功，學術界都知道其結構上不如當年已經死掉的DEC的Alpha；同樣，微軟的成功也主要是市場成功。

目前山寨手機的成功主要也是商業模式的成功。

指令系統跟低端或者高端沒有關系。90年代的時候世界上最快的500臺計算機中有300多臺是MIPS指令系統兼容的。

LINUX是肯定能發展起來的。在服務器市場，截止2011年第四季度Linux服務器在全球服務器市場中的占比為18.4%的份額，比2010年同期相比增長了1.7%。在國外桌面使用LINUX的也很多。我們國家是使用LINUX最不普及的，巴西、委內瑞拉、越南、俄羅斯等政府辦公和教育都是LINUX為主。

目前，龍芯的服務器、個人終端、嵌入式三個系列的定位已經完備。技術已經有競爭力。以服務器市場來說，2011年曙光5000A使用8000顆AMD的CPU達到了200萬億次，而2012年曙光6000將使用8000顆龍芯3號達到1000萬億次。龍芯絕不是低端的東西。

采用MIPS架構有安全性的問題？

答：指令系統就是一個編碼。是公開的，不涉及任何安全問題。指令系統說穿了就是如何用數字表示加、減、乘、除這些操作。我們可以用1、2、3、4四個數字分別表示加、減、乘、除四個操作，也可以用5、6、7、8來分別表示加、減、乘、除（當然實際情況會稍微復雜一點），這些都是公開的。關鍵是人家用1、2、3、4表示加、減、乘、除大家已經習慣了而我們如果非要用5、6、7、8來表示，大多數人就看不明白。

龍芯購買MIPS授權，不是購買MIPS公司已經完成的設計，而是取得MIPS兼容這個標志，主要是市場行為。

MIPS公司的授權客戶有很多，包括AMD、SONY、NEC等等。

為什么購買MIPS的架構？

答：指令系統不能申請專利，MIPS曾經有四條指令的實現方法上于1986年申請了專利，但這些專利已經于2006年到期。因此龍芯購買MIPS授權不是因為這幾條指令。

我們在MIPS的指令系統的創新方面已經遠遠超過了MIPS公司。購買MIPS授權主要是減少市場過程中的麻煩，包括有利于拓展海外市場。

龍芯在關鍵技術上不依賴MIPS。但做到跟MIPS兼容可以充分利用該陣營的力量。

知識產權問題，本質上是市場問題，不是法律問題。例如，Transmeta公司本來市場很好，但它起訴Intel，打了兩年官司，最后達成和解，但兩年過程中沒有人敢跟Transmeta做生意，最后Transmeta被拖垮了。

MIPS指令系統是大學和研究生教育的教科書上用的指令系統，被譽為“CPU中的LINUX”。就像我在背景材料中說的一樣，龍芯沒有侵MIPS的專利權，但我們在產品銷售過程中不能打“MIPS兼容”的商標，否則會侵MIPS的商標權。另外，我們提供給客戶的指令手冊中不能直接翻譯MIPS的指令手冊，否則就會侵犯版權。龍芯現在是“有罪假設”，小企業跟龍芯合作沒有太多的考慮，但大企業跟龍芯合作，一定會考慮龍芯的可持續發展問題。

關鍵是龍芯購買MIPS授權有很大的好處。最近很多國外的大企業紛紛找我們合作，就是因為我們購買的MIPS的授權，大家認為龍芯是一個中規中矩的組織。還有很多合作伙伴（包括微軟的WinCE、Adobe、風河等）開始把軟件往龍芯上移植，也主要是看好龍芯。最近還有不少美國人到龍芯找工作。我們做自主創新，一定要做統一戰線，要團結很多人，包括美國人。我們購買了MIPS的結構授權，就會有很多美國人支持龍芯，巴不得龍芯越大越好。最后，我們購買MIPS結構授權的代價極小，充分利用了金融危機。

為何此時購買？

答：一方面，龍芯經過8年的積累，技術上已經具備較強的市場競爭力，產業化方面經過多年的探索也具備了很好的基礎。在此基礎上，準備以企業為主體正式進行龍芯的研制和推廣。另一方面，在這時候購買可以利用金融危機的時機降低購買費用。龍芯在MIPS授權方面的費用遠小于每年花在EDA工具方面的費用。

龍芯架構

龍芯指令集：

CPU訪存指令24個全部來自MIPS

CPU算數指令（ALU)10個全部來自MIPS

CPU算數指令14個全部來自MIPS

CPU乘除指令12個來自MIPS

12個來自龍芯（其中8個重復MIPS指令功能）

CPU跳轉分支指令20個全部來自MIPS

CPU位移指令15個全部來自MIPS

CPU特殊指令5個全部來自MIPS

CPU異常指令12個全部來自MIPS

CPU?CPO指令10個全部來自MIPS

龍芯處理器共131個指令，其中119個來自MIPS，12個來自龍芯（但其中MULTG、DMULTG、MULTUG、DMULTUG、DIVG、DDIVG、DIVUG、DDIVUG共8個重復MIPS的指令功能。)

研制年譜

2001年5月，在（中國大陸）中科院計算所知識創新工程的支持下，龍芯課題組正式成立。

2001年8月19日，龍芯1號設計與驗證系統成功啟動linux操作系統，10月10日通過由中國科學院組織的鑒定。

2002年8月10日，首片龍芯1號龍芯XIA50流片成功。

2002年9月22日龍芯1號通過由中國科學院組織的鑒定，9月28日舉行龍芯1號發布會。中國人大常委會副委員長路甬祥、全國政協副主席周光召參加了龍芯1號發布會。

2003年10月17日，龍芯2號首片MZD110流片成功。

2004年9月28日，經過多次改進后的龍芯2C芯片DXP100流片成功。

2004年11月，中國國務院總理溫家寶視察中科院計算所聽取龍芯研發情況匯報。

2005年2月，中國國家主席胡錦濤等黨和國家領導人在參觀中科院建院55周年展覽時參觀了龍芯處理器展覽。

2005年1月31日舉行了由中國科學院組織的龍芯2號鑒定會，2005年4月18日在北京人民大會堂召開了由科技部、中科院和信息產業部聯合舉辦的龍芯2號發布會，人大常委會副委員長顧秀蓮參加了龍芯2號發布會。

2006年3月18日，龍芯2號增強型處理器CZ70流片成功。“龍芯”也要對Intel說“不”了（此說法有帶廣告宣傳的性質）

2006年10月，中法兩國在北京簽署了關于中國科學院與意法半導體公司關于龍芯處理器的戰略合作協議，中國國家主席胡錦濤與法國總統希拉克共同出席了協議的簽字儀式。

2007年7月31日，龍芯2F（代號PLA80）流片成功，龍芯2F為龍芯第一款產品芯片。

2008年3月，北京龍芯中科技術服務中心有限公司正式成立，龍芯開始產業探索。

2009年9月28日，我國首款四核CPU龍芯3A（代號PRC60）流片成功。

眾所周知，CPU是決定電腦性能的核心部件，也是整個系統的核心。其負責整個系統指令的執行、數學與邏輯的運算；數據的存儲與傳送；以及對內對外輸入/輸出的控制。而在這個電腦核心部件市場領域里，人們最為熟悉的兩個品牌無疑是Intel和AMD，他們在處理器市場的強勢地位似乎無人能撼動。在CPU技術上，我們跟國外廠商有著較大的差距，缺乏具有自主知識產權的CPU芯片，是中國計算機產業的一大“芯”病，也是我們這些電子工作者、網絡人胸口永遠的痛。

過去，代表著國際IT頂尖技術的CPU芯片一直被英特爾等國外巨頭所壟斷，中國企業及消費者為之付出了巨額版權費。好在神州龍芯公司先后推出了“龍芯1號”、“龍芯2號”，打破了中國無“芯”的歷史。“龍芯”的誕生被業內人士譽為民族科技產業化道路上的一個里程碑。商品化的“龍芯”1號CPU的研制成功標志著中國已打破國外壟斷，

初步掌握了當代CPU設計的關鍵技術，為改變中國信息產業“無芯”的局面邁出了重要的步伐，對中國形成有自主知識產權的計算機產業有重要的推動作用，對中國的CPU核心技術、國家安全、經濟發展都有舉足輕重的作用。我們有信心：“龍芯”對Intel說“不”！

三個系列龍芯一號

（英文名稱Godson-1)

龍芯一號CPU?IP核是兼顧通用及嵌入式CPU特點的32位處理器內核，采用類MIPS?III指令集，具有七級流水線、32位整數單元和64位浮點單元。龍芯一號CPU?IP核具有高度靈活的可配置性，方便集成的各種標準接口。圖1顯示了龍芯一號CPU?IP核可配置結構，其中虛線部分表示用戶可根據自己的需求進行選擇配置，從而定制出最適合用戶應用的處理器結構。主要的可配置模塊包括：浮點部件、多媒體部件、內存管理、Cache、協處理器接口。

浮點部件完全兼容MIPS的浮點指令集合，浮點部件及其相關的系統軟件完全符合ANSI/IEEE?754-1985二進制浮點運算標準。浮點部件主要包括浮點ALU部件和浮點乘法/除法部件，用戶可根據自己的實際應用選擇是否添加。媒體部件復用了MIPS浮點指令的Format域，并復用了浮點寄存器堆，媒體指令集基本對應了Intel?SSE媒體指令集合的各種操作。

內存管理部件有三種工作模式，即標準模式、直接映射模式和無映射模式。在標準模式下，TLB分為ITLB和DTLB兩部分，每部分均由48項頁表項組成，同時支持mapped和unmapped的從虛擬地址到物理地址的變換方式；TLB也可只進行直接映射，不使用CAM和RAM，以減小面積；而無映射模式下甚至可以去掉TLB，采用直連SRAM的形式實現訪存。龍芯一號CPU?IP核的Cache分為指令Cache和數據Cache，兩部分獨立配置，以4K為一路，可配置為4路、2路和0路。用戶可根據應用需要，確定所需Cache的大小，甚至不使用Cache。協處理器接口為外部協處理器提供了一個高效率的接口。龍芯一號CPU?IP核提供了兩套可配置的處理器總線接口：AMBA接口和哈佛結構SRAM接口。

龍芯二號

（英文名稱Godson-2)

龍芯二號CPU采用先進的四發射超標量超流水結構，片內一級指令和數據高速緩存各64KB，片外二級高速緩存最多可達8MB.最高頻率為1000MHz，功耗為3-5瓦，遠遠低于國外同類芯片，其SPEC?CPU2000測試程序的實測性能是1.3GHz的威盛處理器的2-3倍，已達到中等Pentium4水平。

龍芯三號

（英文名稱Godson-3)

龍芯3A的工作頻率為900MHz～1GHz，功耗約15W，頻率為1GHz時雙精度浮點運算速度峰值達到每秒160億次，單精度浮點運算速度峰值每秒320億次。龍芯3A采用意法半導體公司（STMicro）65納米CMOS工藝生產，晶體管數目達4.25億個，芯片采用BGA封裝，引腳的數目為1121個，功耗小于15瓦。龍芯3A集成了四個64位超標量處理器核、4MB的二級Cache、兩個DDR2/3內存控制器、兩個高性能HyperTransport控制器、一個PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控制器。龍芯3A的指令系統與MIPS64兼容并通過指令擴展支持X86二進制翻譯。

產品架構架構

靈活的可配置IP核架構

Cache容量可配置

0/4K/8K/16K?I/D?Cache

TLB形式可配置

接口

可配置接口

AMBA?2.0?full?compatible

Direct?RAM?(Harvard?Structure)

MIPS?SYSAD

Co-processor?Intelface

內外時鐘關系可配置

IEEE754兼容FPU可配置

MMX部件可配置

EJTAG接口，便于SOC調試

功耗

具體配置相關，Typical：：1～2m W/MHz

面積

與具體配置相關，Min：1.0mm2（軟IP)

友好的IP用戶接口

可視化配置界面

完全可綜合的IP，可無縫銜接主流EDA工具

集成synthesis環境

verilog仿真模型

IP?Modeling

ISS仿真器

SoC硬件驗證平臺

SoC系統虛擬開發平臺

軟/硬IP

IP抽象模型提取，提供工業格式文件

硬IP的實現（0.18微米/0.13微米工藝）

IP架構

增強可配置靈活性

在面積、功耗上持續優化

針對應用不斷增強處理能力（加密安全，控制，JAVA）

增加對多核的支持

SOC開發平臺

提供基于EJTAG的IDE

提供ISS用于性能評估

系統

硬件開發板

操作系統

Linux

OpenBSD(N64?ABI)

VxWorks

WinCE

軟件支持

XFree86-4.1.0?X?Server

Mozilla?Browr,Apache?WEB?rver

Compiler：GCC,F77

Word?processing,video?rver

Virtual?Terminal?for?X?and?Wind

產品介紹龍芯1號

龍芯1號（英文名稱Godson-1）于2002年研發完成，32位，主頻266MHz。

龍芯1D

龍芯1D于2012年6月完成設計并進入流片狀態，是專門為超聲波熱量表定制的高精度、低功耗測量SoC。

龍芯1D集成的時間數字轉換器設計測量分辨率可達15ps，能夠檢測極其微小的流量變化。在電源管理方面，龍芯1D包含11個電源域，可將待機電流控制在10uA以下。測量過程的軟硬件協同設計使得龍芯1D在熱量表中用一個電池能工作五年以上。

除了熱量表，龍芯1D還可以應用在水表、激光測距、重量測量等場合，是一個非常值得期待的產品。

龍芯2號的最初版本

龍芯2號（英文名稱Godson-2）于2003年正式完成并發布。

龍芯2號是64位處理器，主頻為300MHz至1000MHz，500MHz版約與1GHz版的Intel?Pentium?III、Pentium?4擁有相近的效能水平。

龍芯2號最初的版本是用0.13微米工藝，往后也會使用更精細的工藝。事實上龍芯2號當稱為一個系列，過程中經過數次改進，已知的有2、2A、2B、2C、2E、2F等型號，龍芯2號處理器已用于黃羊河公司（YellowSheepRiver，簡稱：YSR）的低價型Linux臺式機：Municator中，最初的售價約為1200元人民幣。其電腦皆曾在2006年3月德國漢諾威CeBIT及6月的臺北國際電腦展覽會中展出。

龍芯2E

2006年6月，龍芯2E繼成功在法國流片成功后，全世界排名第五位的集成電路生產商--意法半導體公司與中科院計算所簽訂技術許可協議，購買龍芯2E的生產和全球銷售權。意法半導體計劃每年銷售龍芯芯片1000萬片以上。

2006年9月13日，中國科學家宣布研制成功通用中央處理器芯片龍芯2E。它是一款采用64位MIPSⅢ指令集的RISC處理器，采用90納米的CMOS工藝，晶體管數目是4700萬個，芯片面積是6.8mm×5.2mm。最高主頻達到1.0GHz，一般頻率是800MHz，功耗大約是5-7瓦。實際運行頻率定于660MHz。規格方面，龍芯2E處理器有128KB一級緩存、512KB二級緩存。性能方面，它的單精度浮點運算速度是每秒80億次，雙精度浮點運算速度是每秒40億次。龍芯2E在1.0GHz主頻下，SPEC?CPU2000的得分為500分，綜合性能達到Pentium?III和Pentium?4的水平。

龍芯2F

龍芯2F與龍芯2E相比，主要有以下幾個方面的提高。一是主頻提高30%以上，通過頻率篩選，將有1GHz以上的產品。二是相同頻率下功耗降低40%左右，并增加了很多諸如降頻、溫度傳感器、關閉L2等功耗管理功能。三是集成了更多的系統功能，除了CPU外，還集成了DDR2內存控制器、66MHz?PCI/100MHz?PCIX控制器、Local?IO控制器、GPIO、中斷控制器、DMA控制器、部分顯示加速等功能，將大幅度降低系統成本。四是封裝更小，龍芯2E的封裝為35mm*35mm，龍芯2F為27mm*27mm。五是可測性設計（DFT）和可生產性設計（DFM）有明顯提高，因此可以降低芯片成本。

龍芯2G

龍芯2G在設計規格上相當于龍芯3A的單核版。與上一代龍芯2F相比，在二級緩存容量、IO總線帶寬，配套橋片性能上都有大幅提升。龍芯2G在1GHz情況下運行穩定，可提供更好地用戶體驗，并適用于筆記本電腦與瘦客戶機等移動與桌面市場。

龍芯2H

龍芯2H已于2012年底完成了流片，64nm工藝，它在一個芯片中集成了CPU，GPU，北橋芯片，南橋芯片，內存控制器，顯卡，網卡，聲卡，USB模塊等各種IO接口。芯片高度SOC設計，最大功耗為4W，主頻1GHz，是龍芯家族中集成度最高的芯片。主要面向移動終端，筆記本電腦，平板電腦等移動處理器。

龍芯3A

中國第一個具有完全自主知識產權的四核CPU，龍芯3號處理器采用的是65nm（納米）工藝，主頻1GHz，晶體管數目4.25億個，單顆龍芯3A的最大功耗為15W，理論峰值為16Gflops，每顆CPU單瓦特能效比1.06Gflops/W是目前X86?CPU的2倍以上，達到了世界先進水平。龍芯3號多核CPU系列產品定位服務器和高性能計算機應用。

龍芯L3A02

龍芯3A集成了四個64位超標量處理器核、4MB的二級Cache、兩個DDR2/3內存控制器、兩個高性能HyperTransport控制器、一個PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控制器。龍芯3A的指令系統與MIPS64兼容并通過指令擴展支持X86二進制翻譯。

龍芯3B

繼龍芯3A后，龍芯3號系列處理器的第二代產品——8核龍芯3B處理器已于2012年年初流片成功。龍芯公司相關部門正在對該款芯片做進一步的開發和測試工作。預計2012年夏天實現量產。

龍芯3B仍采用65納米生產工藝，在單個芯片上集成8個增強型龍芯GS464處理器核，它可以與MIPS64兼容，并支持X86虛擬機和向量擴展。在1G主頻下可實現128G?flops的運算能力。在存儲設計方面，龍芯3B最多可同時處理64個訪問請求，可提供12.8GB/S的訪存帶寬。在I/O接口方面，龍芯3B實現2個16位的HyperTransport接口，可提供高達12.8GB/S的IO吞吐能力。八核龍芯3號的芯片對外接口與四核龍芯3號完全一致，兩款芯片引腳完全兼容，可實現無縫更換。

我國首臺采用自主設計的“龍芯3B”八核處理器的萬億次高性能計算機“KD－90”，由中國科學技術大學與深圳大學聯合研制成功。

高性能計算機KD－90采用單一機箱，集成了10顆八核龍芯3B處理器，理論峰值計算能力達到每秒1萬億次。系統硬件由1個前置服務器、5個計算節點、2個千兆以太網交換機以及監控單元組成。其中，前置服務器和計算節點均采用了我國自主設計的龍芯3B八核處理器，主要互連部件采用了自主研發的超多端口千兆以太網交換芯片。系統軟件以開源軟件為主，其中包括針對龍芯3B處理器結構專門優化的數學函數庫，以及自主研發的圖形化系統監控管理軟件，具有兼容性強、易維護、易升級、易使用等特點。

KD－90的研制依托國家科技重大專項“高性能多核CPU研發與應用”項目的支持，由中科院院士、中國科技大學教授陳國良為負責人的科研團隊，歷時近一年攻關成功。與基上一代“龍芯”處理器的國產高性能計算機KD－60相比，KD－90系統實現了“三低一高”的特性：成本低于20萬元，功耗低于900W，體積降低至0．12平方米，性能高達每秒1萬億次。

以中科院院士陸汝鈐為組長的專家組鑒定后認為，KD－90是我國高性能計算機國產化的又一次重要突破，在編程模型和互聯網絡等關鍵技術上達到了世界先進水平。適用于高性能計算教學、大規模科學與工程計算，以及軍事科學、國家安全和國民經濟建設等領域，應用前景廣闊。

龍芯3B15003B 1500

在核高基項目支持下，龍芯3B?1500處理器流片成功。龍芯3B?1500集成8核向量處理器，32納米工藝，主頻1.3—1.5GHz，硅片面積182.5mm2，支持1.15v-1.3v變壓和動態變頻。龍芯3B?1500結構及封裝引腳基本兼容龍芯3B?1000，性能較龍芯四核3A處理器大幅提升。龍芯3B?1500流片成功，標志著核高基支持任務的技術指標全面完成。

龍芯規格龍芯1A

主頻

300MHz

微體系結構

集成32位超標量處理器核，該處理器核具有如下特點：

支持MIPS?32指令集；

5級流水線結構；

雙發射亂序執行結構；

1個定點單元、1個浮點單元和1個訪存單元；

采用交叉開關和多級AMBA總線橋進行片內的互連

高速緩存

一級指令cache和數據cache各16KB

內存控制器

1個32/16位DDR2-333控制器

音視頻

支持1920*1080/60fps的LCD+VGA控制器；

AC97音頻控制器；

333控制器

I/O

USB2.0/1.1*4；

SATA2*2；

GMAC*2；

PCI?Host/Device、LPC、I2C、CAN；

SPI、NAND；

UART*4、RTC、PWM、GPIO*88等I/O控制器

制造工藝

130nm?CMOS工藝

封裝

23mm*23mm?BGA封裝，448個引腳

功耗

1.0W；

支持動態電源管理

龍芯1B

主頻

200MHz

微體系結構

集成32位超標量處理器核，該處理器核具有如下特點：

支持MIPS?32指令集；

5級流水線結構；

雙發射亂序執行結構；

1個定點單元和1個訪存單元；

采用交叉開關和多級AMBA總線橋進行片內的互連

高速緩存

一級指令cache和數據cache各8KB

內存控制器

1個32/16位DDR2-266控制器

音視頻

支持1920*1080/60fps的LCD控制器；

AC97音頻控制器

I/O

USB2.0/1.1*1；

GMAC*2；

I2C、CAN；

SPI、NAND；

UART*12、RTC、PWM、GPIO*62等I/O控制器

制造工藝

130nm?CMOS工藝

封裝

17mm*17mm?BGA封裝，256個引腳

功耗

<0.5W

龍芯2F

主頻

800MHz

微體系結構

集成64位超標量處理器核，該處理器核具有如下特點：

支持MIPS?III指令集；

9級超流水線結構；

四發射亂序執行結構；

2個定點單元、2個浮點單元和1個訪存單元

高速緩存

一級指令cache和數據cache各64KB；

二級cache?512KB

內存控制器

集成72位DDR1/2-667控制器，支持ECC校驗

高速I/O

無

其它I/O

集成PCI、Local?IO、GPIO等I/O控制器

制造工藝

90nm?CMOS工藝

封裝

27mm*27mm?BGA封裝，452個引腳

功耗

<5W@800MHz

支持動態降頻

龍芯2G

主頻

900MHz-1GHz

微體系結構

集成3-4個64位超標量處理器核，每個處理器核具有如下特點：

支持MIPS64指令集及龍芯擴展指令集；

9級超流水線結構；

四發射亂序執行結構；

2個定點單元、2個浮點單元和1個訪存單元；

采用交叉開關進行核間互連

高速緩存

每個處理器核的一級指令cache和數據cache各64KB

多個處理器核通過交叉開關共享4MB的二級cache

內存控制器

集成兩個64位DDR2/3-800控制器

高速I/O

集成一個HyperTransport控制器，帶寬達到6.4GB/s

其它I/O

集成LPC、SPI、UART、GPIO等I/O控制器

制造工藝

65nm?CMOS工藝

封裝

31mm*31mm?BGA封裝，741個引腳

功耗

<15W@1GHz

支持動態降頻

龍芯3A

主頻

1GHz

微體系結構

集成4個64位超標量處理器核，每個處理器核具有如下特點：

支持MIPS64指令集及龍芯擴展指令集；

9級超流水線結構；

四發射亂序執行結構；

2個定點單元、2個浮點單元和1個訪存單元；

采用交叉開關進行核間互連；

通過HT接口進行片間可伸縮互連

高速緩存

每個處理器核的一級指令cache和數據cache各64KB

四個處理器核通過交叉開關共享4MB的二級cache

內存控制器

集成兩個72位DDR2/3-800控制器，支持ECC校驗

高速I/O

集成兩個HyperTransport控制器，帶寬達到12.8GB/s，支持兩個處理器無縫互連

其它I/O

集成PCI控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等I/O控制器

制造工藝

65nm?CMOS工藝

封裝

40mm*40mm?BGA封裝，1121個引腳，與龍芯3B引腳兼容

功耗

<15W@1GHz

支持動態降頻

龍芯3B

是首款國產商用8核處理器，主頻達到1GHz，支持向量運算加速，峰值計算能力達到128GFLOPS，具有很高的性能功耗比。龍芯3B主要用于高性能計算機、高性能服務器、數字信號處理等領域。

主頻

1GHz

微體系結構

集成8個64位超標量處理器核，每個處理器核具有如下特點：

支持MIPS64指令集及龍芯擴展指令集；

9級超流水線結構；

四發射亂序執行結構；

2個定點單元、2個浮點單元和1個訪存單元；

每個浮點單元支持256位向量運算；

采用交叉開關進行核間互連；

通過HT接口進行片間可伸縮互連

高速緩存

每個處理器核的一級指令cache和數據cache各64KB

八個處理器核通過交叉開關共享4MB的二級cache

內存控制器

集成兩個DDR2/3-800控制器

高速I/O

集成兩個HyperTransport控制器，帶寬達到12.8GB/s，支持多個處理器無縫互連

其它I/O

集成PCI控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等I/O控制器

制造工藝

65nm?CMOS工藝

封裝

40mm*40mm?BGA封裝，1121個引腳，與龍芯3A引腳兼容

功耗

<50W@1GHz

支持動態降頻

龍芯3A

2012年8月7日龍芯產業化公司龍芯夢蘭網站顯示，一款型號為逸瓏8133便攜式筆記本即將上市銷售。這款產品給予龍芯3A的四核處理器，主頻為900MHz，操作系統支持紅旗、中標麒麟、中科方德、共創、Debian?Linux等。正式發售版的逸瓏8133將預裝國產辦公軟件。[2]

外觀

逸瓏8133便攜式筆記本產品模具和配色類似蘋果的MacBook?Pro，但轉軸部分有所改進。知情人士透露，這款產品的最終售價將會在4000元左右，比MacBook?Pro便宜了不少。如果批量購買五臺以上，將會略低于這個價格，或為3998元。

據介紹，該產品搭載的龍芯3A處理器是龍芯系列產品中最高端的產品，擁有四個核心，每顆核心的主頻為900MHz～1GHz。處理器采用意法半導體公司(STMicro)65納米CMOS工藝，熱設計功耗15W。

產品意義

有了龍芯，我們可以開發自己的服務器、路由器，甚至軍工產品。

世界工廠的困惑

眾所周知，中國目前已經成為名副其實的“世界工廠”，到過“珠三角”、“長三角”的讀者，特別是在此兩地工廠工作過的應該有切身感受。眾多外資企業將生產過程的低端部分----主要是加工和組裝環節轉移到中國，這些低端環節耗費勞動力多，勞動強度大，但附加值很低。

電腦業界赫赫有名的羅技鼠標，生產工廠設在蘇州，每年向美國運送2000萬個貼著“中國制造”標簽的鼠標，每只在美國的售價約為40美元。在這一價格中，羅技拿8美元，分銷商和零售商拿15美元，另外14美元進入零部件供應商的腰包，中國從每只鼠標中僅能拿到3美元，而且工人工資、電力、交通和其他開支全都包括在這3美元里！

站在電子愛好者角度看，鼠標的制造有何難?難就難在羅技能將小小鼠標產業做得這么大，關鍵在于其知識產權和品牌。說得極端一點，小小的CPU芯片，動輒成百上千甚至上萬元一顆，其主要材料無非是一點金屬和可從沙子中提煉的硅，但是不掌握CPU設計技術、芯片制造技術，我們又能有何選擇?

對PC產業來講，包括聯想、方正這樣的大企業利潤也是相當低的，主要原因就是我們買別人的芯片來組裝，只是一個組裝工廠而已。而且，在國際CPU巨頭AMD與英特爾的明爭暗斗中，中國PC廠商無論怎樣都掩蓋不了“看他人臉色”的尷尬處境，既要哄著占有份額優勢的英特爾，又不敢得罪價格占優的AMD，而這一切都緣于我們無“芯”可挑大梁，緣于中國PC業長期以來沒有占據技術的制高點。

“龍芯”的市場前景

進口一顆服務器用的CPU芯片（至強MP）價格高達幾萬元，占到服務器成本的70%以上，據統計，光進口芯片國外大公司每年就能從中國賺走一百多億美元。如果“龍芯”可以替代，市場前景不可限量。

為了促使“龍芯”能盡快得到整機制造企業和系統設計企業的應用，使其順利進入產業鏈，促進產業化，國內MII-MS嵌入式軟件實驗室為“龍芯二號”CPU開發面向的BSP軟件支持包，使“龍芯”能支持微軟公司的Windows?CE這一嵌入式操作系統。

“龍芯2號”電腦亮相國際市場，基于Linux，含40GB硬盤、256MB內存，具有上網、收發郵件、辦公文本處理、音視頻播放等基本功能，相當于1GHz的奔3臺式機，售價僅150美元。但僅僅只有低價是不夠的。CPU的產業鏈非常長，并不是說做出了一個產品馬上就可以形成一個產業，就能夠大量的賣出去。它需要操作系統、應用軟件、硬件設計的配合。產業化的主要手段就是建立產業聯盟，在北京有龍芯公司，在重慶、江蘇、廣東等地都有“龍芯“的基地。“龍芯”的應用不僅僅限于電腦，對國防工業，網絡服務器、路由器、游戲機，特別在中國廣大的消費市場有著廣闊的發展前景。

龍芯讓人人都用得起電腦，當初龍芯一個研發宗旨是信息化要為廣大人群服務，因此龍芯一直注重在低成本方面的突破。雖然電腦價格越來越低，但是對于廣大的中國市場來說，仍然太貴，特別是農村和西部市場。龍芯電腦的推出為填平數字鴻溝提供了可能性，有廣闊的前景。

研發保衛國家信息安全的必經之路

在如今的芯片市場上，國際巨頭壟斷，自主研發可謂困難重重。胡偉武告訴記者，研發“龍芯”的初衷就是要打破國際壟斷。

在胡偉武看來，高性能通用CPU不是一般的集成電路，它是信息產業的基礎部件，也是武器裝備的核心器件。它對國家安全都有著極其重要的戰略意義。可是，當前國際的芯片市場受到重重壟斷，包括技術壟斷、知識產權壟斷、市場壟斷等等。

“我們現在面臨的狀況和老一輩科學家創造兩彈一星時有所不同：那個時候我們是在封鎖的情況下打破封鎖，而今天我們是在開放的情況下打破壟斷。”胡偉武向記者分析道。

據記者了解，龍芯項目最初由中國科學院發起，而這個項目發起的初衷就是要面向國家戰略需求、面向國際科技的前沿。因此，龍芯的誕生就是要保障國家信息安全、支撐信息產業的發展。

缺乏信心成最大難題

所謂的“缺乏信心”并不是龍芯研發團隊的自信缺失，而是在國際巨頭只手遮天的產業形勢下，外界輿論所表現出的對龍芯的信心不足。

胡偉武在采訪中告訴記者，幾年來，龍芯發展的過程可以分為不同的階段。每個階段，龍芯所面對的困難在都各有不同，但貫穿始終的最大困難就是外界對龍芯研發的質疑態度——

2001年到2002年是龍芯從無到有的階段。那個時候，可以說，我國業界對芯片技術一無所知，而且沒有人可以請教，一切都要從零開始。當時，胡偉武帶領團隊成員去國外請專家、請老師授課。這一時期，很多人都質疑中國到底要不要自己做芯片——國外大企業每年投入幾十億美元，有幾千人的研發隊伍，而龍芯研發團隊只有幾十人，經費也只有幾千萬而已，如何做出高性能CPU呢？直到龍芯一號誕生，胡偉武和他的團隊采用用事實證明了中國人有能力做自己的通用CPU。

第二個階段，是從2003年到2005年，這是個技術持續追趕的階段。雖然龍芯已經解決了能不能做、要不要做的問題，但當時龍芯芯片的各方面性能還都與國際水平相去甚遠。所以，又有很多人跳出來質疑龍芯能不能做好？“屋漏偏逢連夜雨”：恰好2004--2005年間又發生了“漢芯”造假事件。于是，輿論導向也就看似很“自然”地開始懷疑龍芯是假的了。

而實際上，龍芯從2003年到2005年，經歷3年的時間，平均每年性能提高3倍，到“十五”末的時候達到當時中低檔國際主流芯片的性能，做到初步可用。打贏了“能不能做好”這場“戰役”。

初步涉水產業化進程

第三個階段，是從2006年到2009年。這3年，是龍芯芯片技術進一步改進和產業化探索的階段。盡管在技術上取得了突破、在部分性能指標上也已經達到了世界先進水平，但是龍芯產品是不是能賣得出去、有沒有用，又成為了擺在龍芯人面前的又一難題。

胡偉武認為，龍芯的產業化，不是傳統意義上一個產品的產業化，也不是一條產業鏈的建設，而是自主可控的信息產業體系的建設。在這方面，當時還沒有任何經驗。

據了解，解放初期，國家通過政策性規劃完成了工業產業體系的建設。但在市場如此開放的今天，以企業為主體來建設一個產業體系，龍芯還是第一個。當時，龍芯用了幾年的時間在江蘇建立了產業基地，嘗試與一些企業合作逐漸掌握市場運行的規律，積累經驗，在一些行業和領域也取得了很多突破。例如，2009年年底江蘇省政府采購了15萬套龍芯筆記本，目前已經成功地在江蘇省中小學完成了6萬套的布點。

從2010年起，龍芯正式以公司的形式運行，開始了正真正意義上的規模產業化發展。這個階段，龍芯能不能走向規模產業化又成了外界輿論最大的疑慮。當然，這個問題也得通過實踐來回答。而對于龍芯來說，這個階段最大的困難便是科研與應用如何良好的結合。

龍芯產業化影響深遠龍芯一號開發板

胡偉武說，龍芯芯片的研發成功在我國計算機發展史上具有里程碑式的意義，是我國研制自主知識產權的高性能通用CPU的典范之作，將為國家安全和國防事業發揮重大的、不可替代的作用。

首先，龍芯的研發成功是增強了國人的自信心，向世界證明了中國人也可以自己做芯片。現在，龍芯已經被寫入九年制義務教育的教科書，記錄了龍芯歷史性貢獻。另外，龍芯也被寫入普通高等教育《大學計算機基礎》教材，在講計算機文化時，龍芯已經和Intel一樣，成為了授課內容。

其次，龍芯對于國家安全保障的作用也得到了充分體現。龍芯開始進行產業化伊始，就面向國家的信息安全需要，這是龍芯最根本的使命。到目前為止，龍芯在安全領域的應用已經全面展開。

再其次，是龍芯對整個信息產業的支撐作用。通用CPU就好比工業的鋼鐵、石油。沒有鋼鐵和石油，工業就談不上存在。信息產業也一樣——沒有自主的CPU，就談不上信息產業體系。但是，CPU與鋼鐵、石油還有不同之處，就在于它的創新性要求很強。而且，它是一個很龐大的體系。另外，CPU非常依賴產業內的“生態環境”，同時又可以控制這個“生態環境”。如今，我國80%的信息產業都是建立在他人的芯片平臺基礎上的，而龍芯的誕生，特別是龍芯正在進行的規模產業化的建設，將為我國自主可控的信息產業發展起到了強有力的支撐作用。

未來展望

中國工程院院士、聯想漢卡發明人倪光南指出：IT核心技術的掌握關系到國家的信息安全，因此，IT核心技術中國非做不可。

一位網友在搜狐博客網上這樣寫到：很希望看到中國自己的CPU，不管它的性能怎樣，只要它上市，我就會買。身為開發人員，能夠深深地理解作為中國的開發人員所擔負的歷史責任。雖然沒有機會加入到CPU的開發中，那就在他們辛勤工作的時候默默支持吧！多么樸實的言語，但展現的卻是國人高昂的愛國激情！

“龍芯”的問世不僅僅在于中國自主研發出了自己的CPU產品，其更深層次的意義在于它穿透了困擾在中國科技人員心中的一團迷霧，憑借著自身的技術研發實力，中國同樣可以自己研發生產出被國外壟斷的產品。目前有不少年輕人，對國貨表現出一貫的不信任，尤其數碼產品等。日本人就很善于引進外國技術，然后學習、模仿、創新，中國人同樣也有這種精神。中國既然可以在艱難條件下研發兩彈一星，在航天領域與美國、歐洲并肩前進，那么在芯片研制領域也一定可以做到！

“龍芯”是我們自己的孩子，我們要用心去愛護他。雖然他現在還不如Intel，但至少目前還沒有幾個國家能夠生產出這種暫時不如Intel的芯片！這就是我們的驕傲！回想霍元甲時代，作為香港特區一位電子工作者，筆者再次感慨萬千。我們是龍的傳人，堅信“龍芯”的成功是必然的！我們期待著“龍芯”帶給我們更多、更大的驚喜！

參考資料