АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
2219276 статей на русском языкеО РУВИКИ

Loongson

Loongson — универсальная микропроцессорная архитектура, разработанная Академией наук Китая с целью создать альтернативу изделиям от Intel и AMD. Главный конструктор — профессор Ху Вэйу (Weiwu Hu) из Института компьютерных технологий. Хотя первоначальное название архитектуры — Godson — было изменено на Loongson, процессор, в отличие от архитектуры, по-прежнему часто называют Godson.

В 2002 году тремя организациями — Институтом компьютерных технологий, Академией наук Китая и группой Jiangsu Zhongy Group — основана компания (корпорация) BLX IC Design Corporation (Пекин), которая занимается разработкой 32- и 64-разрядных версий процессора, в том числе и встраиваемой версией, а также программного обеспечения для него и демонстрационных моделей.

Название

Первоначально разработка называлась Godson, что по-английски означает «крёстный сын». Затем был предложен вариант Loongson, что можно перевести как «сын дракона». Китайское название 龙芯 (палл. лунсинь) означает «драконовое ядро».

Логотип процессора

Набор команд первых процессоров был фактически совместим с архитектурой MIPS. В марте 2006 года на выставке Computex 2006 в Тайбэе было объявлено о работах по созданию на основе процессора Godson II прототипа полноценного компьютера Longmeng («Сон дракона»).

Компания Yellow Sheep River также заявила о разработке устройства Municator YSR-639, компактного компьютера на базе 400 МГц Godson II.

Версия 2E

В сентябре 2006 года было объявлено о разработке версии Loongson IIE (Godson IIE), содержащей 47 млн транзисторов, также 64-битной, работающей на частоте 1 ГГц и поддерживающей набор команд MIPS III.

Компьютер Fulong MiniPC на основе процессора Loongson

Сотрудничество с STMicroelectronics

В марте 2007 году был сделан важный шаг — компания STMicroelectronics приобрела лицензию MIPS на юридически корректный массовый выпуск микропроцессоров семейства Godson. Выпускаемая модель рассчитана на 1 ГГц и 90-нм технологический процесс. Это стало возможным благодаря STMicroelectronics. На сайте компании приведены следующие характеристики процессора Loongson 2Е[1]:

  • суперскалярная архитектура;
  • 64-битная архитектура, four-issues out-of-order;
  • типичная частота 700 МГц;
  • 64 КБ кеш-память команд; 64 КБ кеш-память данных;
  • 512 КБ кеш-память 2-го уровня (L2);
  • контроллер DDR-памяти на кристалле;
  • лучшее потребление энергии в своём классе — 4 Вт TDP при 700 МГц
  • архитектура MIPS
  • технологический процесс 90 нм.

По заявлению компании STM, опытные партии уже поставляются отдельным заказчикам, лицензия на постоянный выпуск получена на ближайшие 5 лет[2].

Несмотря на то, что процессор содержит 47 млн транзисторов (для сравнения, в Pentium 4 — 42 млн), он потребляет всего 3—8 Вт. На конец 2006 г. было запланировано усовершенствование процессора до версии 2F, которая принесёт на 30 % большую производительность и 50%-ю экономию потребляемой энергии; его промышленное производство должно начаться до 2008 г. 13 ноября 2006 Китайской академией наук было объявлено о готовности Godson 2E к массовому производству. Директор Института компьютерных технологий Академии наук Китая Ли Гоцзе (李国杰) рассказал журналистам, что скачок в возможностях между вариантами 1 и 2В процессора был двукратным, а между 2В, 2С и 2Е — трёхкратным. Он заявил, что в среднем возможности их процессора удваиваются каждый год, то есть в 2 раза быстрее, чем по «Закону Мура», и что КНР сумеет «объединить серию небольших прорывов в один большой скачок».

Заявлено, что компьютеры на основе 600-МГц Godson 2E продаются в Китае по цене 1599 юаней (ок. 200 долл. США) без монитора, мыши и клавиатуры.

В 2022 г. Китай запретил поставки собственных процессоров Loongson на внешний рынок[3].

Особенности архитектуры

Loongson I

Первое поколение, Loongson I, представляет собой 32-разрядный процессор, работающий на частоте 266 МГц. Ориентирован на встраиваемые системы, например, такие как кассовые терминалы, где не требуется высокая производительность и 64-разрядность. Впервые увидел свет в 2002 г.

Loongson II

Второе поколение, Loongson II, является 64-разрядным. Изначально работал на частоте 500 МГц. Версия процессора 2Е рассчитана на увеличенную тактовую частоту 1 ГГц. Версия процессора Godson-2F работает на частоте 1,2 ГГц. Исследования[4] показали, что данный процессор является архитектурно совместимым с процессором MIPS R10000, но производитель не имел лицензии на реализацию архитектуры MIPS.

26 декабря 2007 года Китай объявил о намерении построить суперкомпьютер на основе своих процессоров. Команда создателей под руководством академика Чэнь Голяна (陈国良), профессора Университета науки и техники Китая, планирует использовать 330 процессоров Godson-2F. Размеры суперкомпьютера приблизительно соответствуют размерам бытового холодильника, стоимость не должна превышать 800 000 юаней.

Loongson III

Поколение Loongson III разрабатывается с расчётом на работу на 1 ГГц и несколько (от 4 до 16) ядер. В 2011 году Китай объявил о выпуске процессора Godson 3b с пиковой производительностью 128 Гфлопс, потребляющего всего 40 Вт электроэнергии.

Расширения наборов инструкций

В архитектуре GS464E (начало-середина 2010-х) были полностью реализованы команды MIPS64 Release 3. Дополнительно к ним были созданы расширения[5]:

Набор инструкций GS464E иногда называют LoongISA.

Микроархитектура LoongArch

Архитектура LoongArch будет во всех процессорах Loongson, которые разрабатываются с 2020 года. Об анонсе архитектуры LoongArch и переводе процессоров Loongson на новую архитектуру с одновременным отказом от микроархитектуры MIPS было объявлено в апреле 2021 года.
Новая система команд в LoongArch поддерживает около 2000 инструкций и включает в себя все необходимые расширения, включая векторные инструкции, виртуализацию и двоичную трансляцию. Она может транслировать в понятные процессорам Loongson коды команды всех ведущих операционных систем и приложений (процессоры Loongson на архитектуре MIPS теряли на трансляции до 20% производительности).

Новые 12-нм процессоры Loongson 3A5000 на микроархитектуре LoongArch поступят в массовое производство летом 2021 года.

Спецификация процессоров

Имя Модель Частота
[МГц] 		Архитектура
Версия 		Год Ядер Процесс
[нм] 		Транзисторов
[млн] 		Размер кристалла
[мм²] 		Потребление
[Вт] 		Кэш L1I/L1D
[КБ] 		Кэш L2
[КБ] 		Кэш L3
[MB] 		Производительность
Godson-1 1 200 MIPS 32-bit 2002 1 180 — — 1 8/8 нет нет 19/25 [SPEC CPU2000]
Godson-2 2B 250 MIPS-III 64-bit 2003 1 180 — — — 32/32 нет нет 52/58 [SPEC CPU2000]
2C 450 MIPS-III 64-bit 2004 1 180 13.5 41.5 — 64/64 нет нет 159/114 [SPEC CPU2000]
STLS2E 1000 MIPS-III 64-bit 2006 1 90 47 36 7 64/64 512 нет 503/503 [SPEC CPU2000]
STLS2F 1200 MIPS-III 64-bit 2007 1 90 51 43 5 64/64 512 нет —
L2G 1000 MIPS64 2010 1 65 — — — 64/64 1024 нет —
Godson-3 STLS3? 1000 MIPS64 2009 4 65 400+ — 10 64/64 2048 нет —
Loongson 3A1000[6] STLS3? 1000 MIPS64 (GS464) 2010 4 65 — — 15 64/64 4096 нет 16 GFLOPS пиковой производительности[6]
Godson-3b[7] STLS3? 1000 MIPS64 2011 8 65 600+ 300 40 64/64 2x2048 нет 128 GFLOPS пиковой производительности
Loongson 3B1500[7][8] 1200 MIPS64 (GS464) 2014? 8 32 1140 182 30/60[9] 64/64 8x128 8 150 GFLOPS пиковой производительности[8]
Loongson 3A2000[10][11] 800-1000 MIPS64 (GS464E) 2014 4 40 — — 15 64/64 4х256 4 16 GFLOPS пиковой производительности[11]
Loongson 3B2000[12] 800-1000 MIPS64 (GS464E) 2014 4 40 — — 15 64/64 4х256 4 До 16 GFLOPS
Loongson 3A3000(3B3000)[13][14] 1350-1500 MIPS64 (GS464E) 2016 4 28 — — 30 64/64 4х256 8 До 24 GFLOPS[13]
11 int / 10 fp по тесту SPEC CPU2006[15]
Loongson 3A4000(3B4000)[16][17] 1500-2000 MIPS64 (GS464v) 2019 4 28 — — 30-50[18] 64/64 4х256 8 До 128 GFLOPS на частоте 2 ГГц[16]
~20 очков по SPEC CPU2006[19]
Loongson 3A5000(3B5000)[20] 2300-2500 loongarch64 (GS464V) 2021 4 12 — — 35 64/64 4x256 16 До 160 GFLOPS на частоте 2.5 ГГц
Godgson 3C5000 2100-2300 loongarch64 (GS464V) 2022 16 ? ? ? ? ? ? 32 До 560 GFLOPS

Операционные системы

Следует заметить, что Godson несовместим с набором команд x86, и использует модифицированный набор MIPS, с заменой некоторых команд на аналогичные, разработанные Институтом компьютерных технологий.

Для работы на этом процессоре были портированы Debian GNU/Linux, gNewSense, Gentoo Linux, Red Flag Linux, NetBSD[21], OpenBSD[22]]. Ведётся работа по подготовке версии Slackware Linux; также в рамках проекта Google Summer of Code 2010 закончилась работа по портированию FreeBSD[23][24].

С некоторой информацией о практическом использованием можно ознакомиться в блогах «My CPU is Loongson»[25] и «CinnamonPirate»[26].

Операционные системы, спроектированные для работы только на архитектуре x86, на Godson работать не могут (десктопные операционные системы Microsoft, такие как MS-DOS или Microsoft Windows). Тем не менее, операционная система Windows CE, ориентированная на компактные и встраиваемые устройства, была портирована на процессор[27].

В июне 2025 года Loongson сообщила о выпуске трёх серий процессоров: 2K3000, 3B6000M и 3C6000. Они основаны на проприетарной архитектуре LA364E, предлагают до восьми вычислительных ядер и работают с тактовой частотой до 2,5 ГГц[28].

Примечания

  1. ↑ Loongson Архивная копия от 6 марта 2008 на Wayback Machine // STMicroelectronics
  2. ↑ Newsroom Архивная копия от 1 декабря 2008 на Wayback Machine // STMicroelectronics
  3. ↑ Китай запретил поставки собственных процессоров в Россию и другие страны // 13 декабря 2022
  4. ↑ http://www.in-stat.com/press/05/MDR_7_25_05.asp (англ.). Дата обращения: 29 января 2009. Архивировано из оригинала 29 ноября 2006 года.
  5. ↑ New MIPS64-based Loongson processors break performance barrier (англ.). Imagination Blog. Дата обращения: 22 сентября 2015. Архивировано из оригинала 27 сентября 2015 года.
  6. ↑ 1 2 龙芯3A1000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]Архивная копия от 8 мая 2019 на Wayback Machine
  7. ↑ 1 2 Китай готовит новый собственный процессор для ПК и серверов Архивная копия от 28 сентября 2015 на Wayback Machine, 3DNews 24.11.2012
  8. ↑ 1 2 龙芯3B1500_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]Архивная копия от 30 января 2020 на Wayback Machine
  9. ↑ 30 Вт под «типичной» нагрузкой, 60 Вт при использовании оптимизированного векторного кода (SIMD)
  10. ↑ China’s Loongson makes a 64-bit Mips processor that runs x86 and ARM code Архивная копия от 25 ноября 2016 на Wayback Machine / Ventureboat, SEPTEMBER 3, 2015
  11. ↑ 1 2 龙芯3A2000/3B2000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]Архивная копия от 15 октября 2016 на Wayback Machine
  12. ↑ Отличие модели 3B2000 от 3A2000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
  13. ↑ 1 2 龙芯3A3000/3B3000_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]Архивная копия от 31 декабря 2019 на Wayback Machine
  14. ↑ Отличие модели 3B3000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 4 процессоров на плату (4-way MP)
  15. ↑ 龙芯3A3000处理器芯片流片成功_龙芯官方网站-[龙芯官方网站]Архивная копия от 22 октября 2016 на Wayback Machine
  16. ↑ 1 2 Godson 3A4000 / 3B4000 (кит.). Loongson Technology Corporation Limited (27 декабря 2019). Дата обращения: 8 января 2020. Архивировано 12 января 2020 года.
  17. ↑ Отличие модели 3B4000 состоит в поддержке работы в многопроцессорном режиме: до 8 процессоров на плату (8-way MP)
  18. ↑ В зависимости от частоты: <30W@1.5GHz <40W@1.8GHz <50W@2.0GHz
  19. ↑ Loongson released a new generation of processors (кит.). Loongson Technology Corporation Limited (27 декабря 2019). Дата обращения: 9 января 2020. Архивировано 13 января 2020 года.
  20. ↑ 龙芯3A5000/3B5000 (кит.). Дата обращения: 10 февраля 2022. Архивировано 10 февраля 2022 года.
  21. ↑ Index of pub/NetBSD/NetBSD-current/src/sys/arch/evbmips/gdium/index.html (англ.). Дата обращения: 14 мая 2010. Архивировано из оригинала 11 мая 2011 года.
  22. ↑ OpenBSD/loongson (англ.). Дата обращения: 14 мая 2010. Архивировано из оригинала 15 июня 2010 года.
  23. ↑ Port FreeBSD to Yeeloong in FreeBSD wiki (англ.). Дата обращения: 7 апреля 2011. Архивировано 4 июля 2010 года.
  24. ↑ Port FreeBSD to Yeeloong (англ.). Дата обращения: 7 апреля 2011. Архивировано 26 июня 2010 года.
  25. ↑ My CPU Is Loongson(Godson)!!! Архивная копия от 13 июля 2007 на Wayback Machine on blogspot.com
  26. ↑ loongson-laptop Архивная копия от 4 августа 2009 на Wayback Machine on cinnamonpirate.com
  27. ↑ The Search Engine that Does at InfoWeb.net Архивировано 27 сентября 2007 года.
  28. ↑ Китайская Loongson представила серверные процессоры 3C6000 — до 64 ядер и производительность Xeon четырёхлетней давности. 3dnews.ru (26 июня 2025). Дата обращения: 27 июня 2025.

Категории