国产CPU里程碑！龙芯最强处理器、自研GPGPU来了，披露Tock“三剑客”

  编辑Panken芯东西11月28日报道，今日，国产CPU企业龙芯中科自主研发的新一代CPU 3A6000发布，这也是我国国产CPU领域的最新里程碑成果。龙芯3A6000采用龙芯自主指令系统龙架构（LoongArch），是龙芯第四代64位高性能微架构LA664的首款产品，且主要IP核均自主研发，采用成熟工艺生产，主频达到2.5GHz，支持多线个逻辑内核。

  在第三季度业绩说明会上，胡伟武还提到：“我们正在努力提高每GHz性能接近或达到苹果CPU的水平。”他还透露，“3B6000将争取每GHz的性能再提高20%-30%，在此基础上用先进工艺提高主频。”

  同时，龙芯中科推出了打印机主控芯片龙芯2P0500，这是国内首款基于自主指令系统的打印机主控芯片。

  当下全球的信息产业构建在西方主导的x86体系之上。胡伟武谈道，2021年我国硅上工业公司利润率为6.8%，其中电子工业利润率为5.9%。2021年我国电子工业的总利润为8283亿元，苹果一个公司就达到946亿美元。

  因此，龙芯中科要构建独立于x86和Arm的第三套新型信息技术体系和产业生态，其自研的指令集架构龙架构就是第三套体系的基础。

  龙芯中科有三大系列CPU产品，龙芯3号CPU系列是面向桌面、服务器应用，龙芯2号SOC系列，面向工控和终端应用，龙芯1号面向的是嵌入式专门应用。

  胡伟武称，龙芯的主要IP核均自主研发，目前龙芯的软硬IP核数量已经有上百种。下图中，龙芯3A6000结构图中4个方块就是4个核，标红的就是3A6000用到的IP。其中，PCIe的IP为自主研发，能做到很小并且成本更低，这也是自己做IP的好处。

  3A6000有4个物理核和8个逻辑核，主频2.0GHz到2.5GHz，还有片内集成安全可信模块，支持安全启动和国密算法。

  首先，3A6000采用龙芯第四代64位高性能微架构LA664，这一架构有两个特点，首先是大幅度的提高性能，其次是实现了同时多线程技术。胡伟武透露，龙芯的芯片是一个套壳加Tock+Tick，基于第二代GS464E，3A3000性能提升1.6倍。

  龙芯3号系列芯片按照Tick-Tock路线发展，Tick指的是工艺节点的增强，Tock指的是微体系结构的增强。

  第三代架构是GS464V、LA464，与3A3000相比，3A4000工艺没变，通过结构优化性能提高了两倍，3A5000采用更先进工艺性能提升了1.5倍。

  3A6000采用的是第四代架构，使得CPU在相同工艺下性能比上一代产品大幅度提高。根据电子四院的报告，3A6000单线%，多进程通用处理性能提升100%。

  3A6000的性能达到十代酷睿四核处理器水平，2.5GHz的龙芯3A6000和3.6GHz的酷睿i3比较数据如下：

  胡伟武称，龙芯中科走出了一条基于成熟工艺，通过设计优化提高性能的道路，标志着在弱一点的工艺条件下，与英特尔、AMD等的产品性能可比。下一步龙芯中科将继续基于成熟制程研发，达到英特尔先进工艺的性能。

  2013年，胡伟武就在反思，中国CPU和国外领先水平的主要性能差距在啥地方？是通用解决能力不行、还是专业解决能力不行？是单核性能不足还是核数不够？是设计能力不行还是工艺不行？

  他认为，刚刚提到的43分，就等于3A6000“研究生毕业”。并且当时龙芯3A1000主频差距在2-3倍，每GHz性能差距为4-6倍。

  目前，龙芯中科已完成了通用处理性能技术补课，十代酷睿是2020年的产品，胡伟武称，现在很多人电脑上还用的是八代、九代酷睿，今年龙芯中科推出的3A6000已达到市场主流水准。

  龙芯中科已完成龙芯3C6000设计，龙芯3C6000采用单硅片16核32线程，通用处理性能成倍提升，内存采用DDR4-3200x4，访存带宽比上一代3C5000成倍提高。

  胡伟武认为，龙架构指令系统是龙芯的一个贡献，片间互联就是龙芯的第二个贡献，未来，龙芯中科都会开放。

  龙芯中科突破片间高速互联技术，对标的是nVLink、CXL，这也是破解Chiplet技术的关键。片间互联可以大幅度降低延迟提高带宽效率。

  在GPGPU方面，龙芯第二代自研图形处理器LG200有图形加速、科学计算加速、AI加速三个功能，右边是GPGPU的结构图。

  指令系统是软件生态的基础，2020年，龙芯中科推出龙芯指令系统结构LoongArch，简称龙架构或LA架构，完成了自主知识产权评估。

  首先是夯实基础，龙芯中科的架构已得到国际开源软件认可，开发的人能完全基于龙架构的国际开源软件直接构建出完整的操作系统。其次，该框架得到了国内操作系统和基础应用的认可和支持，目前支持统信、麒麟、欧拉、龙蜥、开源鸿蒙等操作系统，支持WPS、微信、QQ、钉钉、腾讯会议、美团等应用。

  第二要克服Linux生态碎片化的特点，实现不同分支及版本的应用兼容。龙芯平台支持不同版本不同分支，如麒麟的应用在统信上可以跑，统信的应用在麒麟生态上也可以跑。

  龙芯中科已经升级完成，目前正在做广泛兼容，在龙架构上运行x86、Windows应用，但不能运行Windows，还有运行安卓应用。

  第三是自主应用。胡伟武称，龙芯中科要推出自主编程框架，就像安卓、iOS等一样有自己的应用平台。

  在广泛兼容方面，通过二进制方案运行x86应用，龙芯中科要架起两座桥，一个是把x86的指令翻译成龙架构指令，一个是把Windows接口翻译成Linux接口。

  龙架构的一大优势就应该自由加指令，将不侵权的功能类似的指令加进去，翻译时就等于英文翻中文。

  打印机驱动是Linux的一大难题，多数打印机只有Windows驱动，没有Linux驱动。现在龙芯架构能支持95%以上的打印机。

  通过二进制翻译运行x86应用，龙芯生态可以运行绝大多数x86和Linux应用，使用者真实的体验流畅，对于x86/Windows应用可以大量运行。龙芯下一代处理器将完善对二进制翻译的支持，如x87的80位浮点指令。

  3A6000性能达到市场主流产品水平，龙芯架构的基础软件生态基本建成，龙芯中科要构建独立于x86和Arm体系的自主信息技术体系。

  胡伟武演讲前面提到一个问题，龙芯CPU最自主所以性能低生态差？他的答案是，龙芯CPU最自主，所以性能最高。

  原因在于自主研发的CPU没有天花板，产品能在市场实践中不断迭代，3A6000就是个例子。

  他补充说，龙芯CPU软件生态最好，理由是自主生态只能靠自己建，靠跟着走没有前途。

  因此，龙芯中科要将自主化的优势转化为性能和生态优势，与x86和Arm体系三足鼎立，形成新型信息技术体系和软件生态。

  以通用CPU、GPU为代表的计算芯片是算力的基石，是计算系统和信息基础设施的核心，当下核心技术受制于人是我国产业发展最大的隐患。近年来，以龙芯中科为代表的企业推动核心技术突破，使得国产芯片性能持续提升，供应链的可持续性、生态完备性上也取得进步。

  未来，AI将惠及每一个人，这一切怎么来实现？联想集团发布的系列主题视频，将从AI终端到行业专属定制AI，乃至更智能的社会，展开一副人工智能全图景。

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