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全面了解龙芯中科新一代处理器龙芯3A4000/3B4000

金沙js5官方网站 发布时间:2020-01-20    已阅读:次

金沙js5官方网站 2019年12月24日,龙芯中科技术有限公司重磅发布新一代处理器龙芯3A4000/3B4000,实现自主CPU路线的跨越发展。

金沙js5官方网站 龙芯中科近几年秉承“注重内功”原则,即“先提高单核性能再增加核数、先提高通用处理性能再提高专用处理性能、先通过优化设计提高性能再通过工艺提高性能”。龙芯3A4000/3B4000就是秉承这一理念的最新产品。用一句话总结龙芯3A4000/3B4000的特色,就是“在工艺不变的条件下,通过龙芯中科多年积累的微结构的设计优化,比龙芯3A3000/3B3000性能提升一倍”。

金沙js5官方网站 本文全面介绍龙芯3A4000/3B4000产品特色和新特性。

金沙js5官方网站 ▲ 龙芯3A4000/3B4000 

1龙芯3A4000:最强桌面

金沙js5官方网站 龙芯3A4000用于龙芯桌面台式机、笔记本电脑。龙芯3A4000采用龙芯中科自主研发的新一代处理器核心(代号GS464V),属于业界领先的新一代微结构。

金沙js5官方网站 龙芯3A4000使用与上一代产品龙芯3A3000相同的28nm工艺,通过设计优化成倍提升性能。

龙芯3A4000主频1.8GHz-2.0GHz,每个CPU芯片包含4个独立的处理器核。计算性能、访存性能是反映处理器性能的两个最重要指标,龙芯3A4000通用计算性能是龙芯3A3000的两倍以上。中国电子技术标准化研究院(CESI)中国赛西实验室使用国际标准CPU性能测试工具SPEC CPU2006进行实际测试,数据表明,龙芯3A4000的定点和浮点单核分值均超过20分,而龙芯3A3000约为10分。龙芯3A4000内置256位向量计算单元,面向科学计算、高密度数值信息处理的峰值计算性能是龙芯3A3000的4倍以上。

▲龙芯3A4000/3B4000性能测试数据

金沙js5官方网站 数据来源:中国电子技术标准化研究院(CESI) 中国赛西实验室

龙芯3A4000实现精细功耗管理,内置功耗控制核心,可以根据运行负载进行动态调频、调压。动态调频又称“睿频”技术,“睿频”不同于“超频”,超频是指强行设置处理器的主频为高于常规阈值,而睿频是在处理器工作时根据运行负载、功耗要求、电源管理模式进行动态的频率调整。尤为值得一提的是,龙芯3A4000还同时支持动态的调整电压,这在自研处理器中属于领先技术。

金沙js5官方网站 通过操作系统配合实现优化功耗管理,龙芯3A4000笔记本电脑工作时间比龙芯3A3000延长一倍以上。

金沙js5官方网站 龙芯3A4000桌面电脑搭配龙芯自研7A系列桥片,提高整机的自研水平。

龙芯3A4000于2019年4月样片流片成功,2019年年底产品化量产,2020年实现批量供货。

金沙js5官方网站 2 龙芯3B4000:为云而生

金沙js5官方网站 龙芯3B4000属于龙芯服务器CPU产品线,用于多路服务器整机产品。龙芯3B4000主频1.8GHz-2.0GHz,每个CPU芯片包含4个独立的处理器核。

龙芯3B4000支持双路、四路服务器,即在一台服务器主板上安装2个或者4个龙芯3B4000芯片,一台服务器最多包含16个处理器核。所有CPU之间通过高速总线接口直接互联,共享使用物理内存。龙芯3B4000专门优化了CPU之间的高速互连总线,跨片访存实际带宽提升400%以上。

采用CPU多路互联的架构,优点是“计算性能和存储性能的平衡”。在计算性能方面,一个服务器主板通过安装多个CPU芯片而提高核数,并且可以根据计算任务的需求而灵活配置成双路或者四路;在存储性能方面,每一个CPU都有独立的内存访问通道,多个CPU可以并行的访问内存,成倍提升内存访问带宽。相比之下,如果是在一个芯片内部单纯提高处理器核数,虽然计算指标得到提升,而内存访问通道将形成瓶颈,出现“茶壶倒饺子”的问题,最终限制整机性能表现。

金沙js5官方网站 龙芯3B4000提升了对于大内存容量支持,支持DDR4内存,四路服务器最高内存容量可达1TB,全面满足对于大数据量、高并发的业务处理。

金沙js5官方网站 经过上述优化设计,龙芯3B4000四路服务器性能是龙芯3B3000双路服务器的四倍以上。

▲ 龙芯3B4000四路服务器结构图

金沙js5官方网站 龙芯3B4000在设计时充分考虑新兴的云平台需求,大幅度优化了虚拟化支持效率,KVM虚拟机效率提升至95%以上,在虚拟机中运行应用程序的性能和本地运行没有明显差别。

金沙js5官方网站 龙芯3B4000服务器完善支持轻量级容器(Docker)、虚拟化(KVM)两种方案,全面满足云平台的要求。

金沙js5官方网站 3 指令兼容,统一生态

金沙js5官方网站 龙芯3A4000在设计上严格遵循“统一生态兼容”理念,龙芯3A4000与龙芯3A3000的指令集“向下兼容”。“指令集”可以简单理解为一种CPU所运行的软件的二进制编码格式,所有兼容的CPU都可以运行相同的软件。因此,龙芯3A3000电脑上运行的应用软件不需要进行任何修改即可运行在龙芯3A4000电脑上。用户拿到龙芯3A4000电脑,直接感受到的是性能提升,在使用方式、功能体验上不受任何影响。“统一生态兼容”理念的最大优点是,龙芯中科充分尊重产业链厂商在龙芯3A3000平台上已有的适配成果,现有的解决方案可以快速升级到龙芯3A4000电脑上。

对于龙芯3B4000,同样与龙芯3B3000在指令集方面向下兼容。

面向整机,龙芯中科发布了统一系统架构的标准规范体系,并通过与OEM/ODM厂商签署认证协议建立产品认证体系。从龙芯3A4000/3B4000起,龙芯CPU和主板升级均不影响操作系统及应用的兼容性。对于用户,可以感受到的好处是:所有整机厂商生产不同品牌的龙芯电脑,都能安装相同的操作系统;龙芯中科电脑升级换代新型号,仍然能够安装老版本的操作系统;操作系统升级新版本,仍然能够在所有老型号的龙芯电脑上安装。 

4内生安全,本质安全

金沙js5官方网站 为满足广泛的信息系统安全性需求,龙芯3A4000/3B4000在提升计算性能的同时,在硬件上提供了全套安全机制,显著提升安全可信水平。相比于传统的CPU安全机制只是在处理器核外增加安全可信模块,龙芯3A4000/3B4000专门在处理器核内设计了安全控制机制,从而达到本质安全。

在CPU的漏洞防范方面,龙芯中科发挥自研处理器的内在优势,能够对业界发现的已知漏洞进行机理分析和设计规避,从根本上消除漏洞。龙芯3A4000/3B4000能够有效防范近年间业界发现的已知漏洞,例如Meltdown(熔毁)、Spectre(幽灵)等。

在加解密算法方面,龙芯3A4000/3B4000支持MD5、AES、SHA等常用加解密算法,还支持国密算法。以前需要操作系统以软件方式执行的加解密运算,都可以通过龙芯3A4000/3B4000以电路硬件方式执行,不仅性能提升几十倍以上,并且实现了更高程度的安全性保障。

金沙js5官方网站 在可信计算支持方面,龙芯3A4000/3B4000实现芯片内的专用安全可信模块,可以监督每一个处理器核的计算任务,确保安全可信。

在访问控制机制方面,支持“影子栈”等技术,对操作系统调用、应用进程、I/O访问进行有效监督。

金沙js5官方网站 5自研处理器路线标杆

龙芯中科坚持自主创新道路,核心技术一定要自己掌握而不是靠引进,龙芯3A4000/3B4000是自研处理路线的最新标杆产品。

龙芯3A4000/3B4000一如既往地强调“完全的”自主研发。芯片中的所有功能模块均自主设计,所有电路设计源代码均为龙芯团队从零开始自已编写。同样的,整个芯片的电路版图均为龙芯团队自主设计。

龙芯3A4000/3B4000的设计团队秉承“为人民做龙芯”的崇高使命,走“市场带技术”的道路,把为国家和民族建设自主创新的信息产业体系做为奋斗终身的事业。

金沙js5官方网站 ▲ 摘自《龙芯不怕远征难》,胡伟武董事长在龙芯3A4000发布会上的报告

6丰富的整机产品生态

龙芯中科联合重要合作伙伴已经发布了数十款基于龙芯3A4000/3B4000的整机产品。包括联想、同方、北京计算机技术及应用研究所、中科曙光、浪潮信息、超越数控、方正、海尔、山西百信、宝德、华胜信息、升腾金沙js5官方网站、安恒信息、中国网安卫士通、渔翁信息、中国运载火箭技术研究院、北方自动控制技术研究所、西安微电子技术研究所、北京计算机与电子应用技术研究所、江苏自动化研究所、华东计算技术研究所在内的合作伙伴,发布了基于龙芯3A4000/3B4000的桌面计算机、笔记本、一体机、服务器、云终端、网络安全设备、工业控制计算机等产品及解决方案。

上述厂商已经开始龙芯3A4000/3B4000的整机备货,2020年一季度批量推向市场。     

7产业报国,未来可期

龙芯中科具有清晰的CPU发展路线,严格遵循“实际应用需求牵引CPU发展”原则,未来方向是在龙芯3A4000/3B4000基础上继续提升处理器主频、提升内存控制器频率、降低功耗、提高核数。

龙芯3A5000通过12nm工艺改进提高主频,计划2020上半年流片,每芯片包含4核,主频2.5GHz,单核性能达到30分左右。这意味着龙芯CPU性能达到与AMD的性能相当,龙芯中科通过20年积累完成CPU性能“补课”。

金沙js5官方网站 龙芯3A5000与龙芯3A4000在引脚上兼容,实现在同一主板上“原位替换升级”。

金沙js5官方网站 龙芯3C5000定位于服务器CPU性能升级,主要是增加核数,计划2020下半年流片,采用12nm工艺,每芯片包含16核,支持4至16路服务器,具备高端服务器的商业竞争力。

金沙js5官方网站 龙芯中科走“市场带技术” 的道路,自主研发掌握CPU的核心技术。自主创新的信息技术体系和产业生态是实现中华民族伟大复兴“中国梦”的重要组成部分。龙芯中科与合作伙伴一起,生逢其时、使命在肩,将为建立自主创新的信息技术体系和产业生态而努力奋斗!