Loongson je univerzální mikroprocesorová architektura vyvinutá Čínskou akademií věd za účelem vytvoření alternativy k produktům Intel a AMD . Hlavní designér - profesor Hu Weiu(Weiwu Hu) z Institutu výpočetní techniky. Ačkoli původní název architektury, Godson, byl změněn na Loongson, procesor je na rozdíl od architektury stále často označován jako Godson.
V roce 2002 založily tři organizace – Institut počítačových technologií, Čínská akademie věd a Jiangsu Zhongy Group – společnost ( korporace ) BLX IC Design Corporation ( Peking ), která vyvíjí 32bitové a 64bitové verze procesoru, včetně včetně vestavěné verze, jakož i softwaru pro něj a demo modelů.
Další dva vývojové projekty jsou ve fázi návrhu - Longmeng a Sinomanic .
Zpočátku se vývoj jmenoval Godson , což v angličtině znamená „godson“. Poté byla navržena varianta Loongson , kterou lze přeložit jako „syn draka “.
Instrukční sada raných procesorů byla ve skutečnosti kompatibilní s architekturou MIPS .
V březnu 2006, na výstavě Computex 2006 v Taipei , byly oznámeny práce na vytvoření prototypu plnohodnotného Longmeng ("Dračího snu") počítače založeného na procesoru Godson II. Yellow Sheep River také oznámila vývoj YSR-639 , kompaktního počítače založeného na 400 MHz Godson II.
V září 2006 byl oznámen vývoj 47milionové tranzistorové verze Loongson IIE (Godson IIE) , rovněž 64bitové, běžící na 1 GHz a podporující instrukční sadu MIPS III .
Podle výsledků testů zveřejněných vývojáři je čínský procesor schopen konkurovat Pentiu 3 , jen někdy ho předčí.
V březnu 2007 byl učiněn důležitý krok – STMicroelectronics získala licenci MIPS pro právně správnou hromadnou výrobu mikroprocesorů z rodiny Godson. Současný model je navržen pro procesní technologii 1 GHz a 90 nm . To umožnila společnost STMicroelectronics; v samotné Číně v té době žádné továrny s takovou technologií nebyly (všechna předchozí vydání byla založena na 180 nm procesu a dosahovala pouze 500 MHz). Následující charakteristiky procesoru Loongson 2E jsou uvedeny na webových stránkách společnosti [1] :
Podle firmy STM jsou již pilotní šarže dodávány jednotlivým zákazníkům, byla získána licence na kontinuální výrobu na dalších 5 let [2] .
Navzdory tomu, že procesor obsahuje 47 milionů tranzistorů (pro srovnání, Pentium 4 jich má 42 milionů), spotřebuje pouze 3-8 wattů. Na konci roku 2006 byl plánován upgrade procesoru na verzi 2F, která přinese o 30 % vyšší výkon a 50 % úsporu energie; jeho průmyslová výroba by měla začít před rokem 2008. 13. listopadu 2006 Čínská akademie věd oznámila, že Godson 2E je připraven k sériové výrobě. Ředitel Institutu výpočetní techniky Čínské akademie věd Li Guojie (李国杰) řekl novinářům, že skok ve schopnostech mezi možnostmi procesoru 1 a 2B byl dvojnásobný a mezi 2B, 2C a 2E - trojnásobný. Uvedl, že v průměru se jejich procesorové schopnosti každým rokem zdvojnásobují, tedy 2krát rychleji než Moorův zákon , a že Čína bude schopna „spojit řadu malých průlomů do jednoho velkého skoku“.
Počítače založené na 600MHz Godson 2E se údajně prodávají v Číně za 1 599 juanů (přibližně 200 USD) bez monitoru, myši nebo klávesnice.
První generace, Loongson I, je 32bitový procesor běžící na 266 MHz. Zaměřeno na vestavěné systémy , jako jsou terminály POS , kde není vyžadován vysoký výkon a 64bitová kapacita. Poprvé viděn v roce 2002 .
Druhá generace, Loongson II, je 64bitová. Zpočátku pracoval na frekvenci 500 MHz. 2E verze procesoru je navržena pro zvýšenou taktovací frekvenci 1 GHz. Procesor verze Godson-2F běží na frekvenci 1,2 GHz. Studie [3] ukázaly, že tento procesor je architektonicky kompatibilní s procesorem MIPS R10000 , ale výrobce neměl licenci na implementaci architektury MIPS.
26. prosince 2007 Čína oznámila svůj záměr postavit superpočítač založený na jejích procesorech. Designérský tým vedený akademikem Chen Guoliang (陈国良), profesorem na University of Science and Technology of China , plánuje použít 330 procesorů Godson-2F. Velikost superpočítače je přibližně velikosti domácí chladničky, náklady by neměly přesáhnout 800 000 juanů .
Generace Loongson III je navržena pro provoz na frekvenci 1 GHz a více (od 4 do 16) jader. V roce 2011 Čína oznámila vydání procesoru Godson 3b se špičkovým výkonem 128 Gflops, který spotřebovává pouze 40 wattů elektřiny.
Architektura GS464E (počátek poloviny 2010) plně implementovala příkazy MIPS64 Release 3. Kromě nich byla vytvořena rozšíření: [4]
Instrukční sada GS464E je někdy označována jako LoongISA.
Architektura LoongArch bude ve všech procesorech Loongson, které jsou vyvíjeny od roku 2020. Oznámení architektury LoongArch a přechod procesorů Loongson na novou architekturu při opuštění mikroarchitektury MIPS bylo oznámeno v dubnu 2021.
Nový instrukční systém v LoongArch podporuje asi 2000 instrukcí a zahrnuje všechna potřebná rozšíření, včetně vektorových instrukcí, virtualizace a binárního překladu. Dokáže přeložit příkazy všech předních operačních systémů a aplikací do srozumitelných kódů procesorů Loongson. (Procesory Loongson založené na architektuře MIPS ztratily během překladu až 20 % výkonu). [5]
Nové 12nm procesory Loongson 3A5000 založené na mikroarchitektuře LoongArch se dostanou do sériové výroby v létě 2021.
| název | Modelka | Frekvence [MHz] |
Verze architektury |
Rok | jádra | Proces [nm] |
Tranzistory [milión] |
Velikost krystalu [mm²] |
Spotřeba [W] |
Mezipaměť L1I/L1D [kB] |
Mezipaměť L2 [kB] |
Mezipaměť L3 [MB] |
Výkon |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Godson-1 | jeden | 200 | 32bitový MIPS | 2002 | jeden | 180 | -- | -- | jeden | 8/8 | Ne | Ne | 19/25 [SPEC CPU2000] |
| Godson-2 | 2B | 250 | 64bitový MIPS-III | 2003 | jeden | 180 | -- | -- | -- | 32/32 | Ne | Ne | 52/58 [SPEC CPU2000] |
| 2C | 450 | 64bitový MIPS-III | 2004 | jeden | 180 | 13.5 | 41,5 | -- | 64/64 | Ne | Ne | 159/114 [SPEC CPU2000] | |
| STLS2E | 1000 | 64bitový MIPS-III | 2006 | jeden | 90 | 47 | 36 | 7 | 64/64 | 512 | Ne | 503/503 [SPEC CPU2000] | |
| STLS2F | 1200 | 64bitový MIPS-III | 2007 | jeden | 90 | 51 | 43 | 5 | 64/64 | 512 | Ne | -- | |
| L2G | 1000 | MIPS64 | 2010 | jeden | 65 | -- | -- | -- | 64/64 | 1024 | Ne | -- | |
| Godson-3 | STLS3? | 1000 | MIPS64 | 2009 | čtyři | 65 | 400+ | -- | deset | 64/64 | 2048 | Ne | -- |
| Loongson 3A1000 [6] | STLS3? | 1000 | MIPS64 (GS464) | 2010 | čtyři | 65 | -- | -- | patnáct | 64/64 | 4096 | Ne | Špičkový výkon 16 GFLOPS [6] |
| Godson-3b [7] | STLS3? | 1000 | MIPS64 | 2011 | osm | 65 | 600+ | 300 | 40 | 64/64 | 2x2048 | Ne | Špičkový výkon 128 GFLOPS |
| Loongson 3B1500 [7] [8] | 1200 | MIPS64 (GS464) | 2014? | osm | 32 | 1140 | 182 | 30/60 [9] | 64/64 | 8x128 | osm | Špičkový výkon 150 GFLOPS [8] | |
| Loongson 3A2000 [10] [11] | 800-1000 | MIPS64 (GS464E) | 2014 | čtyři | 40 | -- | -- | patnáct | 64/64 | 4×256 | čtyři | Špičkový výkon 16 GFLOPS [11] | |
| Loongson 3B2000 [12] | 800-1000 | MIPS64 (GS464E) | 2014 | čtyři | 40 | -- | -- | patnáct | 64/64 | 4×256 | čtyři | Až 16 GFLOPS | |
| Loongson 3A3000(3B3000) [13] [14] | 1350-1500 | MIPS64 (GS464E) | 2016 | čtyři | 28 | -- | -- | třicet | 64/64 | 4×256 | osm | Až 24 GFLOPS [13] 11 int / 10 fp na základě SPEC CPU2006 [15] | |
| Loongson 3A4000(3B4000) [16] [17] | 1500-2000 | MIPS64 (GS464v) | 2019 | čtyři | 28 | -- | -- | 30–50 [18] | 64/64 | 4×256 | osm | Až 128 GFLOPS při 2 GHz [16] ~20 CPU2006 SPEC bodů [19] | |
| Loongson 3A5000(3B5000) [20] | 2300-2500 | loongarch64 (GS464V) | 2021 | čtyři | 12 | -- | -- | 35 | 64/64 | 4x256 | 16 | Až 160 GFLOPS při 2,5 GHz | |
| Godgson 3C5000 | 2100-2300 | loongarch64 (GS464V) | 2022 | 16 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | 32 | Až 560 GFLOPs |
Je třeba poznamenat, že Godson není kompatibilní s instrukční sadou x86 a používá upravenou instrukční sadu MIPS , přičemž některé příkazy jsou nahrazeny podobnými, které vyvinul Institute of Computer Technology.
Debian GNU/Linux , gNewSense , Gentoo Linux , Red Flag Linux , NetBSD [21] , OpenBSD [22] ] byly portovány pro běh na tomto procesoru . Pracuje se na přípravě verze Slackware Linuxu ; V rámci projektu Google Summer of Code 2010 byly také dokončeny práce na portování FreeBSD [23] [24] .
Některé informace o praktickém použití lze nalézt v blozích „My CPU is Loongson“ [25] a „CinnamonPirate“ [26] .
Operační systémy navržené pro běh pouze na architektuře x86 nemohou běžet na Godson ( operační systémy Microsoft pro stolní počítače , jako je MS-DOS nebo Microsoft Windows ). Nicméně operační systém Windows CE , zaměřený na kompaktní a vestavěná zařízení, byl portován na procesor [27] .