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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(上)
时间:2020-02-21  来源:www.oaled.com

前言

2009年,美国着名杂志《连线》发表了题为《人民的处理器》的报告,该报告写在报告中:

想象一下,一个国家需要完全依赖从战争冲突或经济不稳定的国家进口某些贵重商品,没有它,整个社会将被迫停顿。这个国家是中国,与之发生战争冲突的国家是美国,商品就是CPU。

想象一下,你们的国家完全依赖一个好战和经济不稳定的外国来获取珍贵的商品。想象一下,如果没有这种商品,你的整个社会都会陷入停顿。得到它了?好吧,现在想象你的国家是中国,交战国是美国,商品就是CPU。

中国是一个大国,必须拥有自己的处理器。作为国内通用处理器的代表产品,龙芯自2001年以来已经发展了18年,并开发了龙芯1号,2号和3号三个处理器系列,龙芯处理器在办公室。党和政府,工业控制,军事和航空航天等许多领域已被广泛使用。但与主流的X86和ARM处理器相比,龙芯仍然不熟悉。

在龙芯18年的发展中,龙芯开发了哪些加工商?他们的研发历史是什么?他们的表现如何?目前,无论是核心白皮书,学术期刊还是各种媒体,都没有详细的介绍。在本文中,我们将尝试根据已发表的文献详细介绍龙芯处理器系列中的处理器。

龙芯处理器根据其结构分为四类:单发32位(132),双发32位(232),四发64位(464)和双发64位(264)。根据处理器的性能,内核数量等,它分为龙芯1号小CPU,龙芯2号CPU和龙芯3号大CPU。

1.龙芯1系列

龙芯1号处理器大致可分为两类。一个是单个传输的32位CPU。 GS132系列处理器内核以单一传输顺序执行。主频约10MHz,主要用作单片机。一种是双重的。 32位CPU由GS232系列处理器内核双发布执行。时钟速度是几百MHz。它可以用作更高性能的嵌入式处理器,而不是相同频率的ARM处理器。 2008年,龙芯准备切断GS132核心,专注于GS232和GS464处理器核心的开发。但后来,龙芯继续开发GS132处理器内核,在此基础上CPU内核开发了一系列低端处理器。

1.1龙芯1

龙芯1号于2000年开发。2001年8月19日,龙芯1号逻辑设计在FPGA平台上运行。因此,8月19日被指定为龙芯的生日。龙芯1的物理设计有三个版本。 A解决方案由Longxin设计,由第三方委托。 B计划是实验流程计划,C计划是批量生产计划。 2002年8月10日,龙芯1号(A程序)成功点亮了操作系统。 8月29日,龙芯1号(C解决方案)成功启动了操作系统。

龙芯1采用0.18微米CMOS工艺流式传输,主频为266MHz,单发32位,片上400万个晶体管。类似MIPS III的RISC指令集,具有七级动态流水线,32位整数单元和64位浮点单元。整体性能低于英特尔奔腾II。为纪念胡伟武导师50周年,从事计算机行业的夏培素将“龙芯一号”命名为“夏日50”。

龙芯1▲

1.2龙芯1A

龙芯1A是龙芯在2001年基于市场研究开发的嵌入式市场的处理器。龙芯1A处理器从设计的角度来看,可以看作是龙芯2H的减法产品。

龙芯1A芯片的主频为266MHz,采用32位超标量GS232处理器内核。双重问题无序执行与MIPS 32指令集兼容;第一级指令缓存为16KB,第一级数据缓存为16KB。它采用130nm CMOS工艺制造,采用23mm * 23mm BGA封装,448引脚,功耗不到1W。

龙芯1A在2012年提供产品。龙芯1A可用作龙芯其他处理器的桥梁。

请注意,龙芯1A与早期的龙芯1完全不同,与龙芯1的计划A无关。

龙芯1A _

1.3龙芯1B

龙芯1B是龙芯根据市场调研开发的嵌入式市场处理器。龙芯1B可以算是龙芯1A的简化版本,它是龙芯在嵌入式处理器开发中不断减法的产物。龙芯1B在2011年顺利投放,领先于龙芯1A。

龙芯1B主频200 MHz,集成32位超标量处理器内核(GS232),双发射无序执行结构,支持MIPS 32指令集,5级流水线,1级指令缓存8KB和1级数据缓存8KB 。采用130纳米CMOS工艺制造,17mm * 17mm BGA封装,256引脚,功耗<1。 0.5W。

其中一个最大的特点是有12个UART(串行端口)接口。

龙芯1B是龙芯历史上第一个从系统范围考虑降低成本的芯片。

龙芯1B _

1.4龙芯1C101/1C300

Godson 1C于2013年推出,用于指纹生物识别应用。

龙芯1C101的主频为8MHz。 32位处理器内核(GS132R)通过单次发射顺序执行。它由130纳米工艺制造。封装尺寸为12mm x 12mm,引脚编号为64,封装模式为QFP64。功耗为16.5 mW/16.5 mW。

龙芯1C300主频300MHz,采用双发射无序执行32位超标量处理器内核(GS232),兼容MIPS 32指令集;第一指令缓存16KB,第一数据缓存16KB。它是用130nm cmos工艺制造的。封装方式为20mmx2mmqfp176,功耗为<;0.5w。

为纪念胡伟武导师夏培书院士90岁生日,龙信1C代号为XPS90。

龙芯1C300A芯片

智龙发展董事会与龙芯1C300B

1.5龙芯1d

2014年,龙芯1D是一款超声波测量专用芯片,与三川智能合作,根据用户需求,为智能水表、燃气表、量热仪定制。

龙芯1D的主频为8MHz。32位处理器核心(gs132)由单发射机顺序执行,与mips 32指令集兼容。片上存储为4KB+1KB SRAM和64KB闪存。

它由超声波脉冲发生器、模拟比较器和时间数字转换器组成。

采用130nm eflash工艺制造,封装尺寸为12mm*12mm qfp80,功耗为100uw。

龙芯1d

2。龙芯2系列

龙芯2处理器是64位处理器。早期型号是一个4位无序64位GS464系列处理器内核。后来,新处理器升级到GS464E处理器核心。龙芯2K处理器是一款64位双核处理器,具有双问题无序GS264处理器内核。龙芯2GQ是一款4核处理器。

2.1龙芯2A/2B

龙芯2的设计始于2002年7月,设计有4个问题,无序实现,64位设计和7-10个管道。

龙芯2寄存器文件设计有两个选项。 A方案在TS当前芯片中使用商业寄存器文件; B方案使用微电子中心设计的寄存器文件,用于SMIC。

A方案采用的商业寄存器文件设计有问题,导致芯片故障。 B解决方案成功开发。 2003年10月17日,操作系统成功启动。最高频率为300MHz,功耗为1W-2W。同样频率,龙芯2B的性能超过了奔腾II,是龙芯1的3到5倍。

为了纪念毛主席诞辰110周年,龙芯2B代号为MZD110。龙芯2的性能是先前开发的龙芯1的三倍,超过了相同奔腾II的性能。

龙芯2B▲

2.2龙芯2C

龙芯-2C是龙芯2B的优化版本。在上海,中芯国际(SMIC)使用0.18微米CMOS工艺制作了许多成功的胶带。 2004年9月28日,该片成功发行,最终芯片评级为500MHz。龙芯-2C的性能是先前开发的龙芯2B的三倍,以相同的频率实现了奔腾III的性能。为了纪念邓小平诞辰100周年,龙芯2C的代号为DXP-100。

龙芯2C,代号为DXP-100▲

2.3龙芯2D

根据龙芯处理器的早期发展历史,每年基本上有一个处理器流。自从龙芯2C于2004年发布并且龙芯2E于2006年发布以来,可以推断龙芯2D应该是2005年发布的产品。在中国科学院微电子研究所研究员黄玲怡的回忆中科学界,她提到她参与了龙芯2D的物理设计。

在《龙芯的足迹》《2006年回顾及2007年展望》中,胡伟武说“我们在2005年面临的严峻形势给龙芯2E带来了战斗的悲惨色彩”,因此可以推测龙芯2D可能是一个失败的模型,或中途。被遗弃的模型。

2.4龙芯2E

龙芯2E于2005年11月底上映,并于2006年3月18日成功发行。

2006年9月13日,长征胜利70周年命名为CZ70的龙芯2E通过了当时的科技部部长徐冠华的验收。龙芯2E是中国大陆第一款采用90纳米技术设计的处理器。晶体管数量为4700万,最高频率可达1GHz。龙芯2E的芯片尺寸为6.8mm * 5.2mm,仅为英特尔奔腾4的1/4。龙芯2E原型测得SPEC CPU2000得分为固定点503点,浮点数503点,最高双精度浮点数点操作速度为3.99GFlops。龙芯2E的性能是龙芯2C的三倍,达到了中低端英特尔奔腾IV处理器的水平。在龙芯2E的优化设计过程中,意法半导体与龙芯合作。

在龙芯2E成功的基础上,stmicroelectronics还以300多万美元的授权费收购了龙芯2E/2F的生产和销售授权,开创了中国计算机核心技术对外授权的先例。

由于godson-2e的北桥是用fpga实现的,因此成本很高,而且处理器不是批量生产的。

龙芯2e▲

2.5龙芯2F/2F-1000

2007年7月31日,《教子2F》成功上映。龙芯2F是龙芯第一款成功的商用处理器。

为了纪念建军80周年,教子2F代号为pla80。龙芯2F包含5100万个晶体管,时钟频率为800MHz,采用了STMicroelectronics的90纳米工艺。与指令集上的64位MIPS III完全兼容。

拥有龙芯2F处理器和8089A/D笔记本电脑的福泽微型电脑已经卖给了大批粉丝。到目前为止,仍有大量龙森粉丝持有这两款产品。

龙芯2F▲

由于篇幅太长,让我们来看一部分,高性能的CPU还没有出现,敬请期待后续。