龙芯发布新一代四核处理器将发力生态建设
阿里巴巴平头哥 RISC-V 处理器架构和玄铁 CPU IP 介绍说明书
扫码注册平头哥OCC 官网观看各类视频及课程阿里云开发者“藏经阁”海量电子手册免费下载平头哥芯片开放社区交流群扫码关注获取更多信息平头哥RISC-V 系列课程培训扫码登录在线学习目录RISC-V处理器架构 (5)1.RISC-V架构起源 (5)2.RISC-V架构发展 (5)3.RISC-V架构与X86、ARM在商业模式上的区别 (6)4.RISC-V架构现状和未来 (7)5.RISC-V处理器课程学习 (9)平头哥玄铁CPU IP (10)1.概述 (10)2.面向低功耗领域CPU (10)3.面向中高端服务器CPU (16)4.面向高性能领域CPU (23)5.玄铁CPU课程学习 (26)无剑平台 (27)1.无剑100开源SoC平台 (27)2.无剑600SoC平台 (28)平头哥RISC-V工具链 (34)1.RISC-V工具链简介 (34)2.剑池CDK开发工具 (37)3.玄铁CPU调试系统 (44)4.HHB (51)5.剑池CDK开发工具课程学习 (54)平头哥玄铁CPU系统 (55)1.YoC (55)2.Linux (56)3.Android (62)RISC-V玄铁系列开发板实践 (67)1.基于玄铁C906处理器的D1Dock Pro开发实践 (67)2.基于玄铁E906处理器的RVB2601开发实践 (82)RISC-V应用领域开发示例 (100)1.基于D1Dock Pro应用开发示例 (100)2.基于RVB2601应用开发示例 (106)RISC-V未来探索 (116)1.平头哥开源RISC-V系统处理器 (116)2.平头哥对RISC-V基金会贡献 (117)3.高校合作 (117)RISC-V处理器架构1.RISC-V架构起源RISC-V架构是一种开源的指令集架构。
最早是由美国伯克利大学的Krest教授及其研究团队提出的，当时提出的初衷是为了计算机/电子类方向的学生做课程实践服务的。
国产六大CPU
国产化CPU 演讲人汇报日期天津飞腾01华为鲲鹏02海光04申威05龙芯03兆芯06经过数年的市场发展，目前国产服务器主要品牌也就是浪潮、曙光、华为（超聚变）、新华三、联想、风虎（科研服务器风虎信息、风虎云龙），也还有很多其他品牌，外国品牌惠普、戴尔、IBM等在国内还有不小的份额，其实核心部件大家都一样，选国产的更划算。
一，天津飞腾天津飞腾是国产自主安全主力芯片厂商。
飞腾专注于ARM芯片研发，是中国最早获得 ARMv8 指令集架构授权的芯片设计厂商，主要致力于国产高性能、低功耗集成电路芯片的设计与服务，产品广泛应用于计算机终端与服务器。
目前国内完全自主设计的芯片厂商仅飞腾、龙芯、海光、兆芯和申威等寥寥数家，飞腾在CPU、JS引擎性能、 HTML5 兼容性等方面全面领先其他厂商 。
飞腾产品覆盖高性能服务器CPU 、高能效桌面CPU和高端嵌入式 CPU 等。
飞腾是国内通用CPU里面谱系最全的CPU厂家，包括高性能服务器CPU 、高效能桌面CPU 、高端嵌入式 CPU ，能为从端到云的各类设备提供核心算力支撑 。
目前，主推产品是面向服务器的FT2000+64、面向桌面终端的FT2000四核和面向嵌入式的FT2000A两核。
飞腾CPU是PK体系信息系统的核心。
飞腾的CPU芯片架构和国际主流ARM 指令集接轨，而内部则是完全自主研发的“飞腾内核”。
架构和国际主流接轨，保证了芯片接口的通用性，产品能更好地融入国际市场和生态环境；自主研发内核，则保障了芯片的自主性和可控性。
基于自主研发的处理器内核，飞腾拥有高性能服务器 CPU 、桌面 CPU 和高端嵌入式 CPU 完整的产品谱系，并与国内软硬件厂商完成适配和产品业化研发，使得基于飞腾芯片的产品性能上可以达到替代国外产品，为从端到云的各型设备提供核心算力支撑，为我国构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础。
目前，飞腾已经与国内众多厂家开展合作，携手合作伙伴构建繁荣开放的生态，合作伙伴数量超过 1000 家、累计研制了 6 大类 900 余种整机产品，已经适配和正在适配的软件和外设超过 2400 种，飞腾已经建立起云端边和嵌入式全栈解决方案图谱。
中国首台基于国产龙芯处理器的大数据一体机研制成功
中国首台基于国产龙芯处理器的大数据一体机研制成功中国首台基于国产龙芯处理器的大数据一体机近日在安徽合肥研制成功。
“这是一台基于龙芯处理器的全国产大数据一体机，但是目前国产一体机的生态链尚不完善”，中科龙安科技股份有限公司总裁陈锋3日接受中新社记者采访时说。
安徽中科龙安科技股份有限公司位于蜀山经济开发区，主要从事龙芯芯片的生产和创新应用。
龙芯是中国科学院计算所自主研发的通用CPU，依托龙芯CPU和龙芯服务器自主创新技术，推进高性能国产计算机的产业化。
陈锋介绍，国产万亿次高性能计算机由中国科学院陈国良院士技术团队研制。
该龙芯大数据一体机，是依托陈国良院士成果而研制的，对实现信息安全可控具有重要价值，特别适用于大数据的处理，并支持国产操作系统、数据库等基础软件，在国防、智慧城市、金融和科学计算等领域有着广阔应用前景。
目前，该台大数据一体机处理速度可达1.5万亿次/秒，并根据信息处理需要进行成倍扩展。
据介绍，在通用处理器与向量协处理器结合的编程模型、通用协议与专用协议结合的互联网络、动态负载均衡等关键技术上达到了国内领先水平，完善和优化了龙芯服务器的性能库、函数库和数据交换中间件。
据介绍，信息安全是国家安全战略的重要组成部分，CPU及计算机的国产化是实现信息安全的重要基础与保证。
基于龙芯处理器技术，下一步将研制国产云储存系统、密钥交换机等高科技产品。
陈锋说，力争突破国产化的“最后一公里”问题，完善龙芯处理器的生态链。
据透露，目前该公司正在建设龙芯大数据一体机的生产线，预计年生产能力可达1万台。
此外，采用龙芯技术研发的密钥交换机、机器人等产品预计于今年底推出。
龙芯是中国科学院计算所自主研发的通用CPU，兼容MIPS指令集。
龙芯1号的频率为266MHz，最早在2002年开始使用。
龙芯2号的频率最高为1GHz。
龙芯3A是首款国产商用4核处理器，其工作频率为900MHz～1GHz。
龙芯3A的峰值计算能力达到16GFLOPS。
Intel：四核服务器将成为未来数年主流
Intel：四核服务器将成为未来数年主流
“四核处理器将是未来数年的主流。
”3月20日，在英特尔主办的多核应用论坛上，英特尔的相关人员在回答记者的提问时表示，“尽管从单核切换到双核，从双核切换到四核的时间都不是很长，但四核处理器将会在很长的一段时间内保持主流地位。
2009年之前，四核处理器将成为多核处理器当中的主流。
多核处理器将在今后相当长的一段时间内稳定在四核水平，8核、16核或者更多核的处理器不会马上在x86服务器当中推出。
”
为了促进四核等多核处理器的应用，英特尔在本次多核应用大会上还推出了汇聚当今多核技术亮点和应用实践经验的“多核应用白皮书”。
在2007 多核应用论坛中发布的“多核应用白皮书”也是英特尔公司首次专门针对中国市场特点推出的行业应用白皮书，为业界迈向“多核时代”提供全面的参考价值。
这份白皮书是英特尔公司基于中国各行业信息化应用现状和挑战的深入分析，广泛听取了专家的意见，借鉴了英特尔及其合作伙伴在全球积累的行业实践经验，融入前瞻性的思考和洞察，着重针对业界正在经历的重大变革——即从单核处理器应用到多核时代、从32 位到64位计算的趋势，以及虚拟化技术、功耗与性能等企业计算解决方案的热点所撰写而成。
英特尔希望籍此抛砖引玉，以其全新的至强服务器处理器家族为合作平台，联合从操作系统到中间件软件、从虚拟化工具到多线程环境、从全球性的软件合作伙伴到本地系统厂商和ISV，群策群力积极构建完整的新一代商务计算生态环境。
英特尔发布第一款四核处理器
英特尔发布第一款四核处理器
佚名
【期刊名称】《微型机与应用》
【年(卷),期】2007(26)10
【摘要】@@ 英特尔现已推出20多款低至50瓦功耗,高至3GHz主频的服务器和台式机四核处理器.rn9月6日,英特尔正式发布业界首款专为多路(MP)服务器设计的四核英特尔至强7300系列服务器处理器.该处理器可满足企业应用环境中以及虚拟化应用环境中的服务器整合、数据库应用、企业资源规划和商务智能等应用时对服务器高性能、高可靠性和高可扩展性的需求.
【总页数】2页(P86-87)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.英特尔推出业内第一款集成计算、通信和存储功能的手机处理器 [J],
2.英特尔推出第一款集成无线MMXTM技术处理器家族 [J],
3.英特尔Kentsfield处理器测试四核处理器揭秘 [J], 微型计算机评测室
4.英特尔开启四核处理器新时代 [J],
5.HP Integrity在英特尔四核处理器上的优势 [J], 赵士洁
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26929433_龙芯指令系统架构及其软件生态建设
龙芯指令系统架构及其软件生态建设胡伟武 高翔 张戈(龙芯中科技术股份有限公司,北京100190)摘要:构建独立于Wintel体系和AA体系的安全可控的信息技术体系是龙芯的发展目标㊂介绍龙芯自主指令系统架构LoongArch;并从构建LoongArch的基础软件体系㊁研发兼容及自主编程框架㊁通过二进制翻译实现与X86等主流架构的应用兼容㊁LoongArch开源社区建设等方面介绍龙芯软件生态建设进展及计划㊂关键词:龙芯指令系统架构;龙芯基础版操作系统;应用兼容框架;自主编程框架;二进制翻译中图分类号:F426.6;TP368.1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A引用格式:胡伟武,高翔,张戈.龙芯指令系统架构及其软件生态建设[J].信息通信技术与政策, 2022,48(4):43-48.DOI:10.12267/j.issn.2096-5931.2022.04.0080㊀引言改革开放以来,我国的信息产业主要构建在以Intel的CPU和微软的Windows操作系统形成的Wintel体系和以ARM的CPU和谷歌的Android操作系统形成的AA体系基础之上,这不仅使国家安全受到威胁,产业发展也受制于人㊂2011年,我国电子信息产业前100强企业的总利润加起来不及美国苹果公司的一半[1]㊂2012年,全球手机市场总利润中仅苹果公司和三星公司就占97%,该比率在2016年为94%[2]㊂同样是卖整机,主导手机生态的苹果公司2018年的销售收入为2656亿美元,净利润为595亿美元[3],而没有自主生态的联想公司2018年的销售收入为510亿美元,净利润为6亿美元[4]㊂同样是卖芯片,主导计算机生态的Intel公司2018年的销售收入为708亿美元,净利润为210亿美元[5],没有自主生态的展锐公司销售收入为16亿美元,利润亏损(展锐公司手机芯片销售数量不少于Intel公司的电脑芯片销售数量)㊂可见,我国信息产业的发展关键在于基于自主CPU和操作系统建立独立于Wintel体系和AA体系的自主信息技术体系㊂要形成国内信息产业大循环,需把握3个主要环节㊂一是基于自主核心IP的芯片研发㊂核心IP对芯片的性能㊁成本㊁功耗㊁安全性具有决定性作用,常见的核心IP有CPU核㊁GPU核㊁内存接口㊁高速IO接口等㊂二是基于自主指令系统的软件生态㊂指令系统是计算机最重要的知识产权,决定了软件的编码表征与存储格式,承载着软件生态的发展创新,是建立软件独立生态系统的基础㊂如X86指令系统承载桌面计算机和服务器的软件生态,手持移动终端软件生态由ARM 指令系统承载㊂三是基于自主可控材料设备的生产工艺㊂目前,我国境内材料设备工艺已经可以基本满足我国自主信息化建设的要求,但包括光刻胶㊁光刻机在内的材料和设备还有许多方面受制于人,预计经过努力,这些问题将在未来10年逐步得到缓解㊂上述 3个基于 实质上就是我国信息产业要打通的3个堵点㊂经过2001年以来20多年的努力,通过自主研发CPU核㊁GPU核㊁内存接口㊁高速IO接口等核心IP,龙芯公司于2021年正式推出的龙芯四核3A5000以及16核3C5000处理器的通用处理性能已经逼近市场主流产品的水平,正在研制的下一代龙芯3A6000/3C6000及3A7000/3C7000系列性能将达到市场主流产品的水平㊂龙芯公司自主生态建设的主要瓶颈从CPU性能不足转向软件生态不够丰富㊂本文从指令系统㊁操作系统㊁二进制翻译㊁开源社区等方面介绍龙芯软件生态的建设进展及计划㊂1㊀推出自主指令系统架构LoongArch指令系统是CPU所执行的软件指令的二进制编码格式规范,是计算机的软硬件界面,是CPU和操作系统共同的根技术㊂一种指令系统承载了一个产业生态,如X86指令系统承载桌面计算机和服务器产业, ARM指令系统承载手持移动终端产业㊂就像中国人可以用英文写文章,但不可能基于英文发展中华民族文化,基于国外指令系统中国的信息产业可以做产品,但构建安全可控的信息技术体系和产业生态则不可能㊂2021年,龙芯公司基于20年的CPU研制和生态建设积累推出了龙芯指令系统架构LoongArch (Loongson Architecture),包括基础架构部分㊁虚拟化和二进制翻译㊁向量指令等扩展部分,近2000条指令㊂龙芯公司从2020年起新研制的CPU均支持LoongArch,包括3A5000㊁3B5000㊁3C5000及后续型号㊂LoongArch具有自主研发㊁技术先进㊁兼容生态三方面特点㊂自主研发:龙芯指令系统架构在整个架构的顶层规划各部分的功能定义;对每条指令的编码㊁名称㊁含义等都进行了自主设计,具有充分的自主性㊂技术先进:作为自主研发的新架构,龙芯指令系统架构从设计初始,一方面摒弃了其他传统指令系统中已经不适应软硬件设计技术当前发展趋势的部分陈旧内容,另一方面也吸纳了诸多近年来指令系统设计领域的先进发展成果,因此不仅在硬件方面是便于高性能低功耗的设计,而且在软件方面也易于编译优化以及操作系统和虚拟机的开发㊂兼容生态:龙芯指令系统架构在设计时充分考虑了兼容生态的需求,在融合了各国际主流指令系统主要功能特性的同时,也依托龙芯团队在二进制翻译方面十余年的技术创新积累,对多种国际主流指令系统实现了高效的二进制翻译,从而实现了对X86㊁ARM等指令系统平台上二进制应用程序的高效运行,达到了生态融合的目的㊂软件生态是龙芯指令系统架构能否成功的基础和关键㊂基于自主指令系统构建基础软件生态需要 2+ 3+3+2 的十大能力㊂一是需要迁移BIOS和操作系统内核到LoongArch,其中操作系统内核还包含虚拟化㊁图形㊁网络等驱动程序㊂二是三大编译器,包括GCC㊁LLVM和GoLang㊂三是三大虚拟机,包括Java㊁JavaScript和.NET㊂四是两大二进制翻译系统,包括从X86到LoongArch的二进制翻译系统和从ARM到LoongArch的二进制翻译系统㊂在上述 2+3+3+2 的十大能力基础上,就能够突破指令系统的壁垒,构建LoongArch的软件生态体系㊂龙芯公司通过长期的技术积累掌握了上述十大能力,奠定了应用软件生态全面持续发展的良好基础㊂2㊀建成基于LoongArch的基础软件技术体系㊀㊀基础软件技术体系是CPU生态发展的基石,在计算机应用和计算机硬件之间起到承上启下的关键作用㊂图1以层次结构的形式描述了基于LoongArch的软件技术体系㊂其中系统架构层㊁编译工具与运行环境层㊁专项技术层属于基础软件体系㊂系统架构层包括固件㊁内核㊁虚拟化系统㊁驱动系统等,其中虚拟化系统和驱动系统与内核紧密关联,也可以被认为是内核的组成部分㊂固件及内核除了与指令系统相关,还与硬件结构紧密相关㊂LoongArch的固件和内核块已经由龙芯公司完成开发并负责维护㊂为了实现操作系统级的二进制兼容,龙芯公司还制定了涵盖CPU㊁桥片㊁固件㊁操作系统内核的技术发展标准,实现了龙芯统一系统结构标准规范㊂在该架构规范下,一个操作系统的二进制可以在LoongArch的不同CPU和不同主板上直接安装运行㊂编译工具与运行环境层包括GCC编译器㊁LLVM 编译器㊁GoLang编译器三大编译器以及Java虚拟机㊁JavaScript虚拟机㊁.NET虚拟机三大虚拟机㊂有了上述编译工具,就可以构建出整个操作系统㊂上述三大编译器和三大虚拟机与指令系统紧密相关,已经由龙㊀㊀图1㊀基于LoongArch的软件生态层次结构芯公司完成开发并负责维护㊂专项技术层包括浏览器㊁图形系统㊁音视频系统㊁数据库㊁中间件㊁容器系统等㊂龙芯公司设置专门的团队负责浏览器㊁媒体播放器㊁图形系统㊁Docker容器等技术的开发和维护,并支持合作伙伴研发龙芯平台的数据库㊁中间件等软件产品㊂这些专项技术都已经在LoongArch平台落地生根,支撑各自领域规模化的产品应用㊂应用系统层包括办公软件㊁版式文件㊁微信㊁图形应用㊁科学计算㊁办公自动化㊁大数据及AI应用等㊂龙芯公司联合全产业链伙伴共同建设应用系统层的生态,主要的OA娱乐等应用厂商都已经发布了基于LoongArch的产品㊂经过多年的努力,LoongArch的基础软件趋于完善,下一步的研发重点将更加注重操作系统与应用的结合部,从应用兼容性和自主编程框架等方面取得突破㊂3㊀构建兼容及自主的编程框架应用的兼容性问题是Linux系统普遍存在一个问题,体现在基于Linux的不同操作系统(如Loongnix㊁统信㊁麒麟)应用不兼容以及同一操作系统随开源社区进行版本升级后可能导致原应用不兼容㊂例如,由于统信和麒麟操作系统打包格式㊁库版本的不完全一致,虽然同为Linux操作系统,即使在相同硬件上,应用开发者(如微信)仍需要分别针对统信和麒麟操作系统开展迁移工作,而且随着统信或麒麟操作系统的升级,可能还需要重新迁移㊂为了解决上述问题,龙芯公司正在实现LoongArch平台上不同厂家㊁不同版本操作系统的应用兼容框架㊂在该框架下,应用开发者(如微信)针对LoongArch的Linux平台只需要迁移一次(如迁移到统信平台上),当该应用在其他Linux平台(如麒麟或Loongnix)运行时,由龙芯公司开发的兼容包 提供 该应用需要的运行环境,实现该应用在其他Linux平台上的直接运行㊂实现跨Linux平台的应用兼容是一项综合容器㊁虚拟机及自主打包格式等在内的综合性技术,其中虚拟机主要针对操作系统内核升级引起的兼容性问题㊂自主操作系统的根本性标志是开发出自主编程语言和编程应用框架㊂操作系统生态是否繁荣的直接标志在于应用的数量,而应用产生于编程应用框架,是操作系统平台的重要组成部分㊂从某种意义上说,基于Linux的国产操作系统都不是自主操作系统,而是开源操作系统的自主发行版㊂Android也源于Linux,但同一个APP可以在不同厂家的Android手机上直接运行,且可以在升级后的Android平台上直接运行,就是因为Android设计了专门的编程语言和编程框架(Android Application Framework)㊂微软的Windows 和苹果的IOS也是如此㊂我国的操作系统由于没有自主的编程语言和编程框架,只能跟着开源的升级而不断升级,导致应用生态发散和无休止的适配㊂龙芯公司将在充分调研Android㊁IOS和Windows编程框架的基础上提出自主编程框架,实现从操作系统跟随性发展的 必然王国 走向自主发展的 自由王国 ㊂4㊀通过二进制翻译补充LoongArch软件生态LoongArch作为一种新型指令系统,在其原生软件生态成熟之前,可借助二进制翻译技术兼容支持X86㊁ARM等生态的应用,以弥补其早期应用生态的不足㊂作为LoongArch的原生软件生态的补充,构建从X86到Loongarch的体系结构翻译器LATX (Loongson Architecture Translator from X86),从ARM 到Loongarch的体系结构翻译器LATA(LoongsonArchitecture Translator from ARM)㊂LoongArch体系结构翻译器和之前翻译器工作的区别在于在LoongArch 定义时就充分考虑了多种指令系统二进制翻译的需求,强调更加紧密的软硬件协同,大幅提高了跨指令系统二进制翻译的效率㊂表1给出了LoongArch软件生态的结构㊂表1㊀LoongArch二进制翻译示意表Loongarch Linux APPs X86Windows/LinuxAPPsARM AndroidAPPs LAT from X86LAT from ARM Loongnix on LoongarchLoongarch实现从X86平台到龙芯平台的高效二进制翻译,需要从3个层面展开工作㊂一是实现从X86指令到LoongArch指令的二进制翻译㊂二是为了提高翻译效率,为提高X86二进制翻译性能增加专门指令,比如增加一个包含170多条指令的LBT(Loongson BinaryTranslation)扩展㊂三是为了运行X86的Windows应用,基于开源的Wine软件[7]在Linux上模拟出Windows的系统调用和驱动程序等功能,由于开源的Wine平台不够完善,需要对Wine进行完善和优化㊂龙芯二进制翻译系统将支持以下X86平台应用㊂(1)在龙芯平台上支持X86/Linux应用㊂X86/ Linux平台上有较为丰富的工程类软件,如EDA工具等㊂此外,X86/Linux上办公类软件也相对比较丰富,如腾讯QQ等㊂(2)在龙芯平台上支持X86/Windows应用㊂为了运行X86/Windows应用,不仅需要通过LATX实现对指令的翻译,还需要类似于Wine的平台模拟Windows环境㊂目前,基于LATX+Wine平台已经可以在龙芯3A5000上运行包括微信㊁PhotoShop等在内的X86/Windows应用㊂(3)在龙芯平台上支持X86/Windows外设㊂用户现场的不少老旧打印机未提供Linux系统驱动,无法在Linux类操作系统上使用㊂基于二进制翻译技术,在龙芯系统上采用虚拟化方式直接运行Windows原生驱动程序㊂目前,基于龙芯基础版操作系统Loongnix以及基于龙芯平台的商业操作系统已经开始集成支持此方案㊂到2021年年底,LATX已经发布了Alpha版㊂龙芯公司将在兼容性和性能两个方面持续改进和优化LATX和Wine,争取到2022年达到可用水平㊂在此基础上,龙芯公司开展了LATA二进制翻译器的研究㊂力争通过持续改进和优化,实现在 十四五 期间消除指令系统壁垒,在LoongArch平台上方便地运行X86和ARM平台的软件㊂5㊀推动LoongArch开源社区建设全球的信息产业已经构筑在了以开源软件为基础的开放技术体系之上,龙芯的软件生态将深度融入国际开源软件发展的大格局㊂图2描述了龙芯软件生态的层次关系㊂第一层是上游开源软件社区,如内核社区㊁JDK社区㊁FFMPEG社区㊁Moziilla社区等,龙芯公司将联合开源软件界的全球力量,实现对LoongArch 的社区原生支持㊂第二层是国内外的操作系统社区,如龙蜥社区㊁欧拉社区㊁龙芯Loongnix社区㊁Debian社区等,这些社区将基于第一层上游开源社区对LoongArch支持的软件版本发布支持龙芯CPU的社区版操作系统㊂第三层是商业操作系统,如统信操作系统㊁麒麟操作系统等,基于第一和第二层的工作成果,龙芯公司将支持和配合商业操作系统厂商研制支持龙芯CPU的品牌操作系统㊂在上游开源软件社区,LoongArch已得到国际开源软件界广泛认可与支持,正在成为与X86㊁ARM并列的顶层生态系统㊂龙芯公司积极推进在上游开源软件社区的LoongArch生态建设工作,已从国际GNU组织获得表征LoongArch的专属架构编号(ELF Machine 编号,258号)㊂至本文撰稿时,基础编译工具链Binutils㊁主流视频编解码库FFmpeg㊁浏览器Javascript 引擎V8等重要软件社区已经发布了支持LoongArch 的最新版本,Linux内核㊁GCC编译器㊁LLVM编译器㊁GLibc库㊁.Net等社区正在实现对LoongArch的原生支持㊂从2022年起,龙芯公司将每年投入一定的经费资助海外社区开发者的工作㊂在得到上游开源软件社区的支持后,LoongArch生态将随社区自动演进,可以极大地丰富支持LoongArch的软件版本,大幅减少软件迁移适配工作㊂图2㊀LoongRrch开源社区及商业操作系统㊀㊀龙芯公司积极参与国内外操作系统社区的工作,并组建了Loongnix操作系统社区㊂在与广大合作伙伴的共同努力下,国内的龙蜥㊁欧拉等操作系统社区都已发布了支持龙芯CPU的社区版操作系统㊂通过捐赠机器㊁资助开发者㊁派驻人员等形式,龙芯公司积极支持Debian㊁Alpine等国际操作系统社区的龙芯版本研发工作㊂龙芯公司依托龙芯开源社区(),强化基础软件核心组件的研发与优化,发布龙芯社区版操作系统Loongnix㊂作为龙芯软件生态建设的重要平台,Loongnix集成龙芯软件生态研发的最新成果,以 源码开放㊁免费下载 的形式进行发布,可应用于日常办公㊁生产㊁生活等场景㊂操作系统有两种典型的商业模式,一是微软的Windows闭源授权模式,二是谷歌的Android开源基础版模式㊂龙芯公司研制并提供基于LoongArch的基础版操作系统Loongnix,支持包括统信㊁麒麟在内的专业操作系统企业推出的品牌操作系统,并且同时支持整机和系统企业基于Loongnix的定制操作系统㊂龙芯公司基于Loongnix平台体系和操作系统发展模式,将统一系统架构㊁应用兼容框架等技术标准规范贯穿实施到产业技术链的各个环节,使得龙芯平台的操作系统实现跨整机兼容㊁CPU代际兼容和应用升级兼容㊂龙芯公司还组建了应用合作社,作为聚集开发者的平台和发布应用的渠道㊂通过商务模式创新,龙芯公司聚集国内外的应用开发者开发应用,通过规范组织和管理,实现应用生态的繁荣发展㊂6㊀结束语我国信息产业的根本出路在于构建独立于Wintel 体系和AA体系的自主信息技术体系㊂基于自主研发的CPU构建自主可控的信息技术体系任重道远,,但前途光明,有利于国家产业发展和人民生活改善㊂指令系统和生产工艺是信息产业的两个重要基石㊂构建自主信息技术体系必须而且只能基于自主指令系统㊂本文从龙芯指令集系统㊁操作系统㊁二进制翻译㊁开源社区建设等方面介绍了基于自主指令系统构建软件生态的已有进展和工作计划㊂预计再经过1~2年的努力,就能够完成上述基于LoongArch的基础软件生态建设,引领我国基础软件的生态建设从以前的跟随性发展道路走向自主发展道路㊂参考文献[1]OFweek电子工程师网.我国电子信息百强利润总额884亿元不抵苹果一半[EB/OL].(2018-08-09)[2022-02-23]./2012-08/ART-8100-2800-28631174.html.[2]证券时报.苹果2016年营业利润占全球市场份额近八成[EB/OL].(2017-03-09)[2022-02-23].http:// /2017/0309/13099890.shtml. [3]Apple Inc.Form10-K for the fiscal year ended september 29[R],2018.[4]联想集团有限公司.2018/19年报[R],2019.[5]Intel Corporation.2018Annual Report[R],2019.作者简介:胡伟武㊀龙芯中科技术股份有限公司董事长兼总经理,中国科学院计算技术研究所研究员㊁博士生导师,主要研究方向为计算机体系结构高翔㊀㊀龙芯中科技术股份有限公司董事㊁副总裁,博士,教授级高级工程师,主要研究方向为计算机体系结构㊁操作系统等,全程参与龙芯处理器的研发与产业化工作张戈㊀㊀龙芯中科技术股份有限公司董事㊁副总裁,博士,教授级高级工程师,主要研究方向为计算机体系结构,负责龙芯处理器在信息系统领域的产业化推广与生态合作Building the software ecosystem for the Loongson instructionset architectureHU Weiwu,GAO Xiang,ZHANG Ge(Loongson Technology Corporations Limited,Beijing100190,China) Abstract:It is essential to build a new information technology ecosystem besides Wintel(Intel CPU+Windows OS) and AA(ARM CPU+Android OS).This paper introduces the Loongson instruction set architecture(LoongArch)and considerations and progresses about building the software ecosystem for LoongArch on the aspects of operation system, binary translation and open source software community.Keywords:Loongson instruction system architecture;Loongson basic operating system;application compatibility framework;autonomous programming framework;binary translation(收稿日期:2022-02-23)。
自主当崛起：国产龙芯新架构CPU
自主当崛起：国产龙芯新架构CPU作者：Lancer来源：《个人电脑》2015年第11期龙芯目前的性能究竟到了何种地步，其设计水准距离国际竞争对手还差多远，龙芯选择MIPS究竟出于何种考虑，为何今日的龙芯不是基于现在的当红小生一ARM架构？针对这些外界争论多时的问题，本文将用专业而详尽的分析予以解答。
谈到国产CPU产品龙芯，围绕它最大的争议就是性能。
虽然龙芯的早期产品并没有让大家满意，但随着新架构GS464E的披露，以及采用该架构的新一代CPU“3B2000”的正式问世，外界开始非常期待它倍增的性能究竟和Intel的主流产品存在哪些优势和差距。
在前一次《信息科学杂志》给出的数据测试结果中，早期编译的GS464E已经接近Intel、AMD现在市场上的主流架构性能，与Intel Core i3-550和AMD FX-8320基本相当，与Intel Core i5-2300略有差距，同时明显强于Intel Atom、VIA Nano、ARM Cortex-A57等低功耗架构。
那么，龙芯目前的性能究竟到了何种地步，其设计水准距离国际竞争对手还差多远，龙芯选择MIPS究竟出于何种考虑，为何今日的龙芯不是基于现在的当红小生一ARM架构？针对这些外界争论多时的问题，本文将用专业而详尽的分析予以解答。
一黑一白，今日孰是孰非？坦白来说，龙芯近年来在舆论中受到围攻已经不是新闻，今年初一篇名为《国产龙芯究竟水平如何？》的文章在网上掀起轩然大波，直指号称面向高性能服务器开发的龙芯3B-1500处理器尚不如今日ARM Cortex-A57手机处理器。
耐人寻味的是，不到一个月过后，该文的作者再次撰写了一篇《详解，新一代“龙芯”能否挑战Core i7？》，笔锋一转为尚未正式公开露面的下一代龙芯大唱赞歌。
在不诉诸阴谋论的前提下，笔者认为这样剧烈起伏的舆情其实都指向一个事实：对于龙芯的现状，其实外界并不了解，一般公众并不具备从龙芯组公开发表的艰深论文中推断其结构设计水平的能力，亦并不知晓编译器，相关软件系统与所用基准测试程序的偏好，因此对性能的对比也多有偏颇。
龙芯处理器商用密码指令集运算性能分析
I G I T C W技术 分析Technology Analysis86DIGITCW2023.091 研究背景2021年，龙芯中科技术股份有限公司（简称龙芯中科）官方发布了基于龙芯架构的新一代处理器龙芯3A 5000的消息，“龙芯3A 5000实现了自主性和安全性的深度融合。
龙芯3A5000中包括处理器核心、内存控制器及相关PHY 、高速IO 接口控制器及相关PHY 、锁相环、片内多端口寄存器堆等在内的所有模块均自主设计。
龙芯3A5000处理器集成了安全可信模块，支持可信计算体系。
龙芯3A5000内置了硬件加密模块，支持商用密码SM2/3/4及相关算法，其中SM3/4密码处理性能达到5 Gbps 以上[1]。
”2 性能测试针对此款处理器，为了验证其商用密码指令集运算性能，笔者第一时间拿到了成品及适配的主板等硬件，并在实验室开展了初步测试。
为了比较该处理器在商用密码运算方面的性能，还选用了龙芯同期生产的3B5000处理器及市面上常见的英特尔处理器进行了比较。
在测试工程中，经向龙芯中科咨询得知，目前产品手册等白皮书还没有发布。
由于该款处理器刚刚发布，各操作系统厂商与之适配的操作系统、编译器还在适配研制过程中，正式版尚未发布。
因此此次测试尚未能检测商用密码算法通过处理器指令集的运算性能。
2.1 测试准备测试共选取了8款处理器进行对比测试，分别为龙芯3A5000、龙芯3B5000、龙芯3A4000、龙芯3B4000、英特尔赛扬J1900、英特尔i5-2400、英特尔i7-2600、英特尔至强E5-2620V2。
（其中3B5000、E5-2620V2为服务器架构，每台安装了两颗相同的处理器），如表1所示。
表1 测试机机型、处理器、内存、硬盘、操作系统版本等参数CPU 3A40003A50002*3B5000J1900i5-2400i7-26002*E5-2620 v2操作系统UnionTech OS 20UnionTech OS 20Kylin V10CentOS 7.8CentOS 7.8CentOS 7.8CentOS 7.8内存8 GB 8 GB 32 GB 2 GB 8 GB 16 GB 128 GB 硬盘240 GB SSD500 GB HDD 500 GB SSD 16 GB SSD1 TB HDD1 TB HDD 1 TB HDD 备注桌面PC 桌面PC机架式服务器工控机工控机工控机Dell 服务器龙芯处理器商用密码指令集运算性能分析徐海波（北京赛迪软件测评工程技术中心有限公司，北京 100048）摘要：文章介绍了龙芯处理器3A5000内置硬件加密模块，支持商用密码SM2/3/4，通过搭建测试环境，对龙芯3A5000处理器运算SM2/3/4算法的速度和吞吐量进行了测试，并与其他8款市面上主流的处理器进行了比较；对测试结果进行了分析，根据英特尔CPU的指令集机制进行了估算，与上一代处理器进行了对比，并对下一代处理器进行了展望。
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第四季度规模量产。此外 ， 海思半导体 、 联芯科技等
国内主要移动通信 Ｉ ｃ设计企业 ， 也 已成功研发出北 斗移动通信一体化芯片。
在 “ 十三五 ” 期间， 以启 梦 芯 片 为 主 的 北 斗 终
业内人士认为 ，本土基带芯片是我国信息安全 的重要保障 。随着资金支持到位 ， 本土芯片企业进 口替 代 空 间 巨大 。 目前 ，中兴 通讯 自主研 发 的
金用于支持北斗高端芯片研发 。今年 ９ 月，北斗启
梦芯 片将 实 现批 量生 产 。
额不超过 ５ ０ ０ ０万元 。工信部相关人士表示 ， 将集中
支持龙头企业、 优势企业 ， 严格控制小散项 目， 避免
“ 摆摊 子 、 撒 胡 椒 面”。
近 日，展讯通信宣布北斗 四合一芯片将于今年
ＧＳ ４ ６ ４ Ｅ。
发布公告称 ， 拟出资 ｌ ５ 亿元人 民币 自 有资金与国家
集成 电路产业投资基金股份有限公司 （ 大基金 ） 、 北 京亦庄国际新兴产业投资中心等共同发起设立集成 电路基金 （ 基金 ） 。基金的投资领域为显示面板相 关 的集成电路上下游产业及其相关应用领域 ， 基金 规模拟为 ４ ０ ． １ ６ ５ 亿元人 民币。 （ 来 自京东方 ）
终端公司品质保障部测试。今年 ４ 月 ，展讯通信有
限公 司发 布 了 自己 的首款 ４ Ｇ五模 芯片 Ｓ Ｃ ９ ８ ３ ０ 。该 公司今年还计 戈 Ⅱ 推 出支 持 ８核 五 模 芯 片 。 （ 来自
Ｃ Ｓ Ｉ Ａ）
领域安装 ４ ２ 万套北斗终端。（ 来 自Ｃ Ｓ Ｉ Ａ）
龙芯发布 新一代 四核处理器
个方面 。《 通知 》 明确 ， 工业强基补助标准原则上不 超过项 目总投资的 ２ ０ ％， 单个项 目专项资金补助金
ｈ ｔ ｔ ｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｃ ｉ ｃ ｍａ ｇ ． ｃ ｏ ｍ
在此次发布中 ， 龙芯不仅推 出了新的处理器及 指令系统 ， 并开始 围绕芯片生态体系布局。 龙芯此次 同时推出了龙芯基础软硬件标准及社 区版操作系统 Ｌ Ｏ Ｏ Ｎ Ｇ Ｎ Ｉ Ｘ ， 想要吸引开发者以及合 作伙伴加入。 （ 来 自龙芯 中科 ）
造、 中药材提升与保障、 工业强基等 ４大重点领域和 中小企业服务体系重点专项 ，共实施 ２ ０ 项任务 ７ ３
工业转 型升级重点 项 目指南 的通知 》（ 简称 《 通 知 》） 。根据 《 通知 》 ， 在专项资金支持的主要方 向
中， 五模 多频 的基带 芯 片被排 在首 位 。
根据 《 通知 》 ， ２ ０ １ ５ 年转型升级资金重点针对 智能制造和 “ 互联 网 ＋ ” 移动支撑保障能力 、 绿色制
基带芯 片成专项支持首位
中兴 、 展 讯 或 收 益
工业和信息部近 日 发布 了 《 关于发布 ２ ０ １ ５ 年
Ａ Ｒ Ｍ的二进制翻译指令、 向量指令 四个方面增加了
近 １ ４ ０ ０条新 指令 。
同时发布的处理器微结构 Ｇ Ｓ ４ ６ ４ Ｅ综合技术水
平达 到 了与 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ的 Ｉ ｖ ｙ Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ及 Ａ ＭＤ 的 Ｓ ｔ ｅ ａ ｍ— ｍｉ ｌ ｅ ｒ 相 当 的水平 。龙 芯技 术人 员 称 ， 微 结 构是 Ｃ Ｐ Ｕ 最核 心技 术 ， 是 决 定性 能 、 功耗 、 成本 、 安全性 的最重 要 因素 。
Ｚ Ｘ２ ９ ７ ５ １ ０ Ｌ Ｔ Ｅ多 模 芯 片 平 台 已经 通 过 了 中国移 动
端 、模块产量将达到一亿颗 。而随着北斗启梦芯片 的推广应用 ， 今年 ， 湖北将 以 ８ １ 个北斗地基增强 系 统为基础 ， 建设北斗高精度位置服务平 台， 在长江航 道、 现代农 业 、 城市配送 、 农村客运 和民生关爱 ５ 个
京 东方牵手 “ 大基金 ” 进 军集成 电路
近 日， 京东方科技集团股份有限公司 （ 京东方 ）
将 发力生态建设
龙 芯 中科 近 １ ３在京 发 布龙 芯 新 一代 处 理 器 ３ Ａ ２ ０ ０ ０ 、 ３ Ｂ ２ ０ ０ ０ ，同时还推 出龙 芯 自主指令 系统 Ｌ ｏ ｏ ｎ ｇ ｌ Ｓ Ａ 以 及 新 一 代 高 性 能 处 理 器 微 结 构
据介绍 ， 本次 发 布 的龙 芯 ３ Ａ ２ ０ ０ ０ 、 ３ Ｂ ２ ０ ０ ０集 成 了 四核 Ｇ Ｓ ４ ６ ４ Ｅ处 理 器核 ， 实现了 Ｌ ｏ ｏ ｎ ｇ Ｉ Ｓ Ａ指令 系
统 。Ｌ ｏ ｏ ｎ ｇ ｌ Ｓ Ａ指令系统在 Ｍ Ｉ Ｐ Ｓ ６ ４架构 ５ ０ ０ 多条指
令基础 上 ， 在基础指令 、 虚拟机指令 、 面向 Ｘ ８ ６和