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国产CPU路漫漫 历数龙芯各型号技术指标[图]

提交于: 2012-09-09 20:25
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【PConline 资讯】近来CPU技术不断传出重大突破,英特尔14nm芯片开始实验,IBM碳纳米晶体管造就10nm CPU,反观由来已久的国产CPU研制,龙芯作为其中的代表,各项性能技术指标上的含糊其辞,备受质疑,接下来就来将目前为止,收集到的龙芯CPU各技术指标汇总,对比IBM Power7处理器,看看国产CPU与欧美的差距,落后5年?10年?或是更多。


龙芯各型号CPU主要技术参数
型号核心数制程工艺
(nm)
主频
(MHz)
晶体管
数目
(百万)

一级数
据缓存
(KB)

一级指
令缓存
(KB)

二级
缓存
(KB)
龙芯111802602.588-
龙芯1A1130300-1616-
龙芯1B1130200-88-
龙芯2B1180300106464-
龙芯2C118050013.56464-
龙芯2E190800476464512
龙芯2F190800516464512
龙芯3A46590042564x464x44096
龙芯3B4+4651000582.664x864x84096
   注:标为“-”是没有相关记载介绍


  上表为龙芯各型号CPU相关技术参数,再结合现实生活中在购买电脑时关于对CPU的描述,“多核”、主频“2.8GHz”,龙芯和英特尔的差距就能略知一二了,在服务器CPU领域中,英特尔和AMD一直竞争不断,前不久ARM的强势论调,再加上此前在小型机领域的霸主IBM,龙芯的路还很长。

  对比同为RISC架构的IBM Power7处理器,2010年2月在蛰伏3年后,IBM推出新一代RISC处理器新代表Power7,45nm制程工艺,晶体管数目达到12亿。主频4.14GHz也为龙芯3B的4倍。


龙芯3B与IBM Power7简要对比
型号龙芯3B

IBM Power7

核心数4+48
制程工艺65nm45nm
主频1GHz4.14GHz
晶体管数目5.826亿12亿
每核心
独享缓存
128kb32KB一级
256KB二级

共享缓存4M8M
内存带宽12.8GB/S100GB/S
   注:Power7有三级缓存而龙芯3B只有二级缓存


  缓存对比上,IBM Power7每个内核独享32KB一级缓存和256KB二级缓存,另外8个核心共享8M三级缓存。而龙芯3B则是每个核型独享128KB一级缓存,8核心共享4M二级缓存。

  另外在其他的一些性能参数上,例如Power7同时还集成了两个四通道DDR3内存控制器,持续内存带宽100GB/s,每个通道的速度为6.4Gbps,最大可以访问32GB(使用两根16GB内存条)。Power7处理器最大可以访问256GB。SMP带宽360GB/s,整个芯片总带宽高达590GB/s。然而这些性能参数上很难找到龙芯的相关数据。

龙芯1系列

  最早的龙芯系列处理器是龙芯1号,英文名称为“Godson 1”,其后有1A、1B。

龙芯1号
龙芯1号

  龙芯1号系列采用180nm标准CMOS制程工艺,晶体管数目为250万左右,为32位处理器,可支持8条指令乱序执行,一级指令缓存和数据缓存都为8KB,最高频率为260MHz。

龙芯1A
龙芯1A

龙芯1A结构
龙芯1A结构

  龙芯1A作为龙芯1号的升级版本,在制程工艺上为提升到了130nm,最高频率也变为300MHz,一级指令缓存和数据缓存也都提高到了16KB。

龙芯1B架构
龙芯1B架构

  与龙芯1A不同的是,龙芯1B更注重低价应用,满足消费电子类需求,因此除了采用130nm制程工艺外,与龙芯1号基本上没有改变,而且主频也降低至200MHz。

龙芯2系列

  龙芯2号的细分型号有2B、2C、2E、2F。

龙芯2B
龙芯2B

  龙芯2号之中早期的2B采用180nm的CMOS工艺制造,片上集成了1000万个晶体管,硅片面积5.4毫米×5.4毫米,最高频率为300MHz,功耗为2-3瓦。

龙芯2C
龙芯2C

  龙芯2C采用180nm的CMOS工艺制造,片上集成了1350万个晶体管,硅片面积6.2毫米×6.7毫米,最高频率为500MHz,功耗为3-5瓦。片内一级指令和数据高速缓存各64KB,片外二级高速缓存最多可达8MB。龙芯2C的SPEC CPU2000标准测试程序的实测性能是龙芯1号的8-10倍,已达到相当于Pentium 3的水平。而英特尔奔腾3是在99年公布的,照此说法,龙芯落后英特尔5年。

龙芯2E
龙芯2E

  龙芯2E的制程工艺达到了90nm的CMOS,是一款实现64位MIPSⅢ指令集的通用RISC处理器,6.8mm×5.2mm大小芯片上晶体管数目为4700万,主频为800MHz,功耗为5-7瓦。128KB一级缓存、512KB二级缓存,单精度峰值浮点运算速度为80亿次/秒,双精度浮点运算速度为40亿次/秒,在1GHz主频下SPEC CPU2000的实测分值达到500分,综合性能已经达到高端Pentium Ⅲ以及中低端Pentium 4处理器的水平。依次推断,龙芯落后英特尔6年。

龙芯2F
龙芯2F

  2007年研制成功的龙芯2F,是龙芯2E的改进版本。1200MHz主频,晶体管数目约为5100万,龙芯2F在龙芯2E的基础上提高了I/O性能和内存访问带宽,增加了通过软件调节工作频率的机制,并且兼容MIPS64标准。

龙芯3系列

  龙芯1、2系列都是单核处理器,发展到龙芯3系列处理器后,龙芯CPU也进入了多核时代。

龙芯3A
龙芯3A

  龙芯3A采用65nm CMOS制程工艺,集成了42500万个晶体管,主频为900MHz至1GHz。最高主频下双精度浮点计算峰值有160亿次/秒。4核心,每个核心有一级指令和数据高速缓存各64KB,共享二级高速缓存达4MB。

龙芯3B结构
龙芯3B架构

  龙芯3B支持MIPS64指令集及龙芯扩展指令集;

  9级超流水线结构;

  四发射乱序执行结构;

  2个定点单元、2个浮点单元和1个访存单元;

  每个浮点单元支持256位向量运算;

  采用交叉开关进行核间互连;

  龙芯3B集成两个HyperTransport控制器,带宽达到12.8GB/s。

  龙芯3B是8核64位处理器,1GHz主频,主要用与高性能服务器或是计算机。峰值性能达到128GFLOPS。8核心,有资料显示晶体管数目为58260万个,每个核心有一级指令和数据高速缓存各64KB,共享二级高速缓存达4MB。

  通过对龙芯各系列型号的简要技术参数的回顾,可以看见目前距离欧美先进水平还有较大差距,落后5、6年,要实现赶超欧美水平这一目标,需要不同寻常的努力。

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