站長資訊網12月24日，國產CPU廠商龍芯在北京正式發布自主研發的新一代通用處理器——龍芯3A4000、龍芯3B4000，其中桌面版的龍芯3A在性能上提升一倍以上，多路服務器版可提升3倍性能。
與此同時，龍芯還宣布2019年其處理器累計出貨已達50萬顆。此外還透露，12nm工藝的下代CPU性能可達同期AMD水平。
在當天的發布會上，聯想、中科曙光、方正、中國運載火箭技術研究院等也發布了基于龍芯新一代通用處理器的桌面計算機、筆記本、服務器、網絡安全設備、工業控制計算機等產品。
龍芯2019年出貨已達50萬顆
目前龍芯主要有三大系列產品：
龍芯1號：面向特定應用需求的定制的“小CPU”系列，為32位低功耗、低成本處理器，主要針對低端嵌入式和專用應用領域；
龍芯2號：面向工控和終端應用的“中CPU”系列，主要為64位低功耗單核或雙核列處理器；
龍芯3號：面向桌面/服務器類應用的“大CPU”系列，主要為為64位多核系列處理器。
據龍芯中科副總裁張戈介紹，目前龍芯在政企、安全、金融、能源等應用場景均有廣泛應用，2019年龍芯芯片出貨量已達到50萬顆以上，在國產化應用市場份額領先。
雖然50萬片的出貨量看上去并不大，但是對于一款完全自主可控的國產CPU來說，已經是非常不錯的成績了，也已經是目前國產CPU廠商當中出貨最大的了。
值得注意的是，在今年10月的第十四屆“中國芯”集成電路產業促進大會在青島隆重舉辦。龍芯提報的龍芯3A/B3000處理器，憑借其優秀的市場表現，榮獲第十四屆“中國芯”“優秀市場表現產品”稱號。
據介紹，龍芯3A/B3000系列累計出貨量已達30萬片以上，已應用于政企辦公、網安、能源、交通、教育等多個領域，并得到了用戶的廣泛認可，具備相當的市場競爭力。
龍芯3A/B4000系列發布，單核性能與ADM“挖掘機”相當
相比上一代的龍芯3A/B3000系列來說，此次時隔近兩年才發布的龍芯3A/B4000系列，雖然采用的還是28nm FDSOI工藝，但是在性能上有了成倍的提升。
據介紹，龍芯3A4000/3B4000采用了龍芯最新研制的新一代高性能處理器內核GS464V（上一代是GS464E），支持片內互聯網總線、HT3.0系統總線、DDR4內存總線，同時還支持UART、SPI等接口。主頻提升至1.5GHz-2.0GHz。
其中龍芯3A4000是針對桌面級的，核心數量可達4-8核，擁有雙DDR4-2400/2133內存通道，雙HT3.0系統總線，效率提升一倍。而龍芯3B4000則是面向高性能計算的，核心數量可達16-32核。
在性能方面，龍芯3A4000系列的SPEC CPU2006定點和浮點單核分值均超過20分，達到了上一代產品的兩倍。
反映傳統桌面性能的SPEC INT2000的單核base測試分數也從上一代的930分提高到了2090分，達到了與AMD 28nm最后產品“挖掘機”相當，高于14nm ARM處理器的水平。
龍芯3B4000支持4路直連，四路服務器性能是上一代的3B3000雙路服務器性能的4倍。此外，虛擬機效率也從上一代產品的88%提高到98%。
中科院計算技術研究所總工程師、龍芯中科總裁、首席科學家胡偉武博士表示，龍芯3A/B4000系列已經基本完成了設計能力方面的補課，我們通過設計優化實現了單核通用處理性能的提升。
在封裝和功耗方面，龍芯表示，龍芯3A4000的封裝尺寸比3A3000更小，尺寸為37.5mm*37.5mm，支持普通BGA、LGA和CBGA多種封裝形式，同時其桌面主板可支持四層板，典型功耗為30-40W。
值得一提的是，龍芯4000系列內部的GS132E核心主要負責監控主核運行，并進行動態功耗管理。
在具體體驗方面，基于龍芯3A4000的筆記本工作時間比基于3A3000的筆記本提高了一倍以上。
不過，胡偉武也指出，龍芯3A4000的30-40W的典型功耗還是比較大，這主要是由于所采用的是工藝不夠先進。所以，建議在科學計算環境下使用256位浮點向量時，適當降低電壓和頻率。
所有模塊源代碼均為自主研發
需要指出的是，作為脫胎于中科院計算所的國產CPU廠商，龍芯CPU目前主要應用領域也是在黨政辦公、航天、金融、能源等領域，因此對于CPU的自主可控及安全方面也有著更高的要求。
胡偉武強調，龍芯芯片所有源代碼均為自主設計，所有模塊源代碼和各類全定制模塊均為自主研發，除了廠家提供的標準單元庫和Memory Compiler（內存編譯器）外，沒有任何第三方IP。
在CPU的安全方面，龍芯4000系列擁有強大的片內安全機制。通過專門指令實現了對MD5、AES、SHA等加解密算法的支持；同時集成了專用的安全可信模塊，支持國密算法；支持“影子棧”等訪問控制機制，對于操作系統函數調用、進程切換、IO訪問可以有效監督。可以有效的防范此前x86和Arm處理器爆出的Meltdown和Spectre漏洞。
操作系統及軟件生態建設
得益于PC市場數十年的積累，X86架構的CPU的系統及軟件生態是最為豐富的。而Arm架構的CPU也受益于Arm在移動市場的霸主地位，系統及軟件生態也是非常豐富。相比之下，對于既非X86也非Arm架構的龍芯來說，在系統及軟件生態上則需要花費更多的精力去建設。
目前龍芯針對不同的應用場景，已經推出了適配不同操作系統的解決方案。比如，Loongnix是面向通用信息化系統的，基于通用Linux平臺進行完善和優化，為統一操作系統UOS龍芯版提供支撐。
LoongOS是面向高可靠實時終端的，基于Linux/RT-Linux構建了簡潔高效的OS。
LoongWorks是面向實時嵌入式應用的，針對歷史應用，基于VxWorks內核，完善圖形和網絡等API。
值得注意的是，就在本月初，國產統一操作系統UOS(unity operating system)龍芯版正式發布，已適用龍芯3A3000系列、龍芯3B3000系列、3A4000系列、龍芯3B4000系列。
據介紹，在近半年的時間里，UOS開發團隊與龍芯中科的系統軟件研發團隊針對Linux內核、BIOS固件、編譯器、瀏覽器、圖形驅動等多項基礎軟件共同解決了幾十項問題，確保UOS在龍芯平臺上功能完善、體驗流暢、質量穩定。
另外，為了提升兼容性，胡偉武表示，龍芯將進一步統一系統架構，構建標準規范體系，實現操作系統跨主板整機兼容和CPU代際兼容。
從龍芯3A4000開始，龍芯也將參考設計全面支持統一系統架構，開發支持ACPI主板、固件、內核及OS的參考設計，以及基于ACPI/EC筆記本標準的解決方案。
下一代產品將實現“突破”
胡偉武表示，龍芯第一代產品算是“基本可用”，屬于“小學畢業”水平；第二代產品則提升到了“可用”的階段，屬于“中學畢業”水平；第三代產品已經“好用”了，屬于“大學畢業”水準了；下一代產品將要與國際芯片巨頭同臺競技。
“要想實現與國際芯片巨頭同臺競技，首先需要通過幾級階梯登上‘臺’去，龍芯現在就是在走最后一級階梯。”胡偉武說到。
據胡偉武透露，龍芯的下一代產品，龍芯3A5000將采用12nm工藝，主頻將提高到2.5GHz，同時，其內存控制器延遲/寬帶進一步優化，LLC增加一倍，實現操作系統級二進制兼容。單核性能屆時將提高至30分左右，通用性能達到同期AMD的水平，計劃于2020年上半年流片。
龍芯3C5000將同樣采用12nm工藝，核心數會進一步增加，支持4至16路服務器，計劃將于2020年下半年流片。
