Loongson ( chino simplificado :龙芯; chino tradicional :龍芯; pinyin : Lóngxīn ; iluminado. 'Dragon Core') [1] es el nombre de una familia de microprocesadores de uso general, compatibles con la arquitectura MIPS y posteriores con la arquitectura interna LoongArch . así como el nombre de la empresa china fabless ( Loongson Technology ) que los desarrolla. Los procesadores se denominan alternativamente procesadores Godson , [2] como se describe como su nombre académico. [3]
Historia
Los procesadores Godson , basados en la arquitectura MIPS , fueron desarrollados inicialmente en el Instituto de Tecnología Informática (ICT) de la Academia China de Ciencias (CAS). [4] El arquitecto jefe fue Hu Weiwu [Z h] . [5] El desarrollo del primer chip Loongson se inició en 2001. [5] [6] El objetivo del proyecto Godson era desarrollar "microprocesadores de uso general de alto rendimiento en China", [2] y convertirse en tecnológicamente autónomos. suficiente como parte del plan Made in China 2025 . [5] El desarrollo contó con financiación a través de los planes quinquenales décimo y undécimo . [7] [8]
En 2010, la empresa se comercializó como una entidad separada, [5] y en abril de 2010, Loongson Technology Corporation Limited se estableció formalmente y se estableció en Zhongguancun , Beijing , China. [ cita necesaria ] La empresa es una asociación público-privada entre ICT y el diseñador de chips BLX IC Design Corporation, con sede en Beijing. [6] BLX en sí fue una escisión de ICT y fue fundada en 2002 con Jiangsu Zhongyi Group. Como Loongson es un diseñador sin fábrica , STMicroelectronics fabrica y comercializa los procesadores. [sesenta y cinco]
En 2021, Loongson presentó una oferta pública inicial en el mercado STAR de la Bolsa de Valores de Shanghai . [5] [11] La empresa buscaba recaudar 500 millones de dólares. [11] Los detalles de esta oferta pública inicial sugirieron que Loongson había necesitado una financiación anual de 400 millones de RMB en sus primeros 10 años de existencia y que la empresa solo había alcanzado el punto de equilibrio en 2015. [12]
En abril de 2024, los procesadores Loongson recibieron un gran impulso cuando un distrito escolar de la ciudad de Hebi comenzó una prueba con 10.000 PC equipadas con el procesador Loongson 3A5000 y el sistema operativo Unity basado en Deepin . [13] [14] Según The Register , este proyecto de prueba se utilizará para promover el uso de computadoras Loongson y Linux dentro del sistema escolar chino, lo que podría resultar en la venta de 50 millones de computadoras basadas en Loongson a chinos. escuelas todos los años hasta 2030. [13]
En 2007, MIPS Technologies y ICT llegaron a un acuerdo. STMicroelectronics compró una licencia MIPS para Loongson y, por lo tanto, el procesador puede promocionarse como basado en MIPS o compatible con MIPS en lugar de similar a MIPS . [19] [20] [21]
En junio de 2009, ICT obtuvo la licencia de las arquitecturas MIPS32 y MIPS64 directamente de MIPS Technologies . [22]
En agosto de 2011, Loongson Technology Corp. Ltd. obtuvo la licencia de las arquitecturas MIPS32 y MIPS64 de MIPS Technologies, Inc. para el desarrollo continuo de núcleos de CPU Loongson basados en MIPS. [23] [24]
En enero de 2024, Loongson ganó un caso sobre los derechos para utilizar la arquitectura MIPS. [25]
LoongISA
El Loongson 3A2000 en 2015 vio la adopción deLoongISA 1.0, un conjunto de instrucciones ampliado que es un superconjunto de MIPS64 versión 2. [26] [8] Se puede dividir en:
LoongEXT, extensiones de uso general, 148 instrucciones
LoongVZ, extensiones de virtualización para el sistema "VZ" introducidas en MIPS64 versión 5, 5 instrucciones
LoongBT, traducción binaria x86 y ARM más rápida , 213 instrucciones
LoongSIMD, anteriormente LoongMMI (en Loongson 2E/F), para SIMD de 128 bits, 1014 instrucciones
Módulos MIPS SIMD Architecture (MSA), DSP y VZ de MIPS versión 5
Las instrucciones LoongISA se introdujeron como parte de los núcleos GS464E. [8] Las instrucciones de traducción binaria tienen el beneficio específico de acelerar la emulación de CPU Intel x86 a un costo del 5% del área total del chip . Las nuevas instrucciones ayudan a un hipervisor QEMU a traducir instrucciones de x86 a MIPS con solo una penalización de rendimiento del 30%. [27] [28]
LoongArco
Loongson pasó a su propia arquitectura de conjunto de instrucciones de procesador (ISA) en 2021 con el lanzamiento de la serie Loongson 3 5000. [29] [30] Un desarrollador de Loongson lo describió como "...un nuevo RISC ISA, que es un poco como MIPS o RISC-V . LoongArch incluye una versión reducida de 32 bits (LA32R), una versión estándar de 32 bits (LA32S) y una versión de 64 bits (LA64)". [31] El motivo declarado era hacer que Loongson y China no dependieran de tecnología o autorización extranjeras para desarrollar su capacidad de procesamiento, sin infringir ninguna patente de tecnología. [32]
Se ha hecho referencia a la ISA como "una bifurcación de MIPS64r6" debido a la percepción de una falta de cambios a juzgar por las listas de instrucciones. [33] [34] The Register informó en noviembre de 2021 que LoongArch podría combinar las mejores partes de MIPS y RISC-V, junto con instrucciones personalizadas. [35]
Núcleos
Loongson tiene tres familias principales de núcleos de procesador, algunos de los cuales están disponibles como núcleos IP : [36]
"Serie GS464: núcleo MIPS64 con problema de avería superescalar de cuatro vías" . [37] El diseño se originó a partir del procesador Loongson 2F. [8] Se utilizó ampliamente por primera vez en el procesador Loongson 3A, antes de usarse también en la serie Loongson 2. [37] [38]
GS464V se introdujo por primera vez en 2010 con el Godson 3B y es un GS464 con capacidades vectoriales. [7] [39]
GS464E es una versión mejorada del GS464. [40] El desarrollo comenzó en 2012 después de que se encontraran deficiencias en el procesador GS464. [8] El núcleo tiene múltiples mejoras, que incluyen cachés más grandes y una mejor predicción de ramas, entre otras, y se optimizó mejor. [8] El núcleo se amplió para admitir LoongISA (ampliando la arquitectura MIPS64 R2). [40]
GS464EV es un desarrollo de la serie GS464, utilizado por primera vez por el procesador 3A4000 [41]
LA464 es el desarrollo del GS464 para soportar LoongArch. Si bien se observó que el núcleo inicial del 3A5000 era GS464, debido a conjuntos de instrucciones incompatibles, Loongson cambió el nombre del núcleo 3A5000 a LA464 en su documentación en agosto de 2021. [42]
LA664 es la arquitectura de los procesadores de la serie 3A6000.
La comunidad ha observado que los nombres de las microarquitecturas de Loongson no son consistentes, ya que se observa que diferentes productos tienen el mismo núcleo de procesador, aunque los conjuntos de instrucciones pueden no ser exactamente compatibles. [42]
Familias de procesadores
Loongson ha creado 3 familias de procesadores a partir de sus núcleos arquitectónicos. [28] Estos son los: [28]
Godson-1, para electrónica de consumo y aplicaciones integradas
Godson-2, procesadores de un solo núcleo para aplicaciones integradas y computadoras personales de bajo rendimiento [nota 1]
Godson-3, procesadores multinúcleo para ordenadores de mayor rendimiento, informática de alto rendimiento y servidores [nota 2]
Ahijado-1
El primer procesador Loongson, el Godson-1, fue diseñado en 2001, lanzado en 2002, y es una CPU de 32 bits que funciona a una velocidad de reloj de 266 MHz . [6] [3] [28] Está fabricado con un proceso CMOS de 0,18 micrones , tiene 8 KB de caché de datos, 8 KB de caché de instrucciones y una unidad de punto flotante de 64 bits, capaz de 200 MFLOPS de doble precisión. [43] Los chips de la serie Godson-1 utilizan los núcleos GS132 o GS232. [44]
Loongson X es una versión endurecida por radiación del núcleo GS232 utilizado en el Godson-1. [8]
El Loongson 2 es una familia de procesadores compatibles con MIPS III. [45] [3] Agrega capacidad de 64 bits a la arquitectura Loongson. [6] [28] Posteriormente, los procesadores Loongson 2 migraron para ser compatibles con MIPS64, debido a que compartían el núcleo GS464 con la serie Loongson 3. [8]
El plan de desarrollo para Godson-2 era pasar de una CPU a un SOC. [3] [7] El 2E (2006) era una CPU, el 2F (2007) integraba el puente norte, el 2G (2008) tenía un enlace de hipertransporte entre la CPU/puente norte y una GPU integrada/puente sur, y el 2H (2009) integró todas estas funciones en un SOC. [3] [7] El diseño del 2F fue la base del núcleo GS464. [8] El 2G utiliza un único núcleo GS464; [7] el 2H utiliza el núcleo GS464V, como una versión de un solo núcleo del Godson 3B inicial. [39]
Procesadores MIPS Godson 3 / Loongson 3
CPU Loongson 3B1500EPlaca base mini-ITX Lemote-A1310 (con Loongson 3B1500E)CPU Loongson 3A3000
La familia de procesadores Loongson 3 son "...CPU multinúcleo diseñadas para escritorios, servidores y clústeres de alto rendimiento". [46] [28] Fueron diseñados como los primeros procesadores Loongson que tenían múltiples núcleos. [37] Los procesadores fueron diseñados inicialmente para usar LoongISA, es decir, MIPS64 versión 2 ISA con extensiones adicionales. [37] Los diseñadores también intentaron optimizar la traducción x86 en el chip. [3]
serie 1000
El primer procesador de producción fue el Loongson 3A, que utilizaba 4 núcleos GS464. [37] [27]
Los diseñadores señalaron que producirían un chip 3B con capacidades vectoriales y de procesamiento mejoradas, con 8 núcleos, y un 3C para aplicaciones de servidor con hasta 16 núcleos. [7] [28] Se observó que el Loongson 3B de 8 núcleos utiliza el núcleo GS464V actualizado, con capacidades vectoriales extendidas. [39] A este le siguió el Loonson 3C, que utilizaba 16 núcleos GS464V. [39]
El 3B1000 y el 2I relacionado fallaron como procesadores debido a errores de diseño. [26] En mayo de 2013 se suspendió el desarrollo del 3C, a favor del desarrollo del procesador 3A2000. [26]
series 1500 y 2000
En 2015, se lanzaron el 3A1500 y el 3B2000 utilizando los núcleos GS464E mejorados. [8] El núcleo de microarquitectura mejorado permitió un mejor rendimiento, supuestamente 3 veces más rápido que el 3A1000, además de introducir el conjunto de instrucciones mejorado LoongISA. [8] El 3A1500 era para aplicaciones integradas, mientras que el 3B2000 era para servidores y PC. [8]
serie 3000
En 2017, Loongson lanzó el 3A3000. Se informa que el rendimiento del 3A3000 es equivalente al del procesador Intel J1900 (lanzado en 2013). [41]
serie 4000
A finales de 2019 se lanzaron las series 3A y 3B 4000. Utilizaron la microarquitectura GS464EV mejorada. [41]
Procesadores Loongson 3 LoongArch
Serie 5000, transición a LoongArch
En julio de 2021 se lanzó la serie Loongson 3 5000. [30] La serie de procesadores fue la primera de Loongson con su propia arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) desarrollada, llamada "LoongArch". [30] Los procesadores anunciados incluyeron el 3A5000, una CPU de escritorio de cuatro núcleos, y el 3C5000L, una CPU de servidor de dieciséis núcleos basada en cuatro 3A5000 en un solo paquete. [33] [29] [35] Se informó que ambas CPU se fabricaron en un proceso de 12 nm. Si bien inicialmente se observó que el procesador usaba núcleos GS464V, debido a incompatibilidad con versiones anteriores, los núcleos pasaron a llamarse LA464 en agosto de 2021. [42]
En abril de 2023, Loongson lanzó el procesador 3D5000 para centros de datos y computación en la nube, basado en la arquitectura del conjunto de instrucciones LoongArch. [47]
serie 6000
En 2022, Loongson anunció sus procesadores de la serie 6000. [48] La compañía dijo que la arquitectura del procesador actualizada utilizaría nuevos núcleos "LA664" [48] y que el rendimiento de un solo núcleo rivalizaría con el de la arquitectura Zen 3 de AMD y Tiger Lake de Intel (núcleo de 11.a generación) (lanzada en 2020). ). [48]
En noviembre de 2023, Loongson presentó el procesador 3A6000. [49] El procesador se fabrica utilizando un proceso de 14 nm o 12 nm y es compatible con el estándar DDR4 bastante antiguo para la memoria. [50] El Registro informó que Loongson había demostrado puntos de referencia que sugerían que el procesador 3A6000 era competitivo con un procesador Intel Core de décima generación (lanzado en 2019). [49]
Software compatible
Sistemas operativos
Los procesadores Loongson están diseñados principalmente para utilizar el sistema operativo Linux . [51] En teoría , cualquier sistema operativo que admita la arquitectura MIPS debería funcionar. Windows CE fue portado a un sistema basado en Loongson con un esfuerzo mínimo. [52] En 2010, Lemote portó una distribución de Android a la plataforma Loongson. [53]
Las máquinas Loongson se utilizan en la infraestructura de CI y creación de paquetes de Debian y Golang , respectivamente. Esto se debe en parte al estatus de Loongson como el único proveedor que produce CPU MIPS de grado de aplicación para el comercio minorista. [54]
En febrero de 2022, hay al menos cuatro distribuciones chinas de Linux que admiten LoongArch: Kylin , Loongnix, Deepin [55] y Unity Operating System . Se están realizando esfuerzos para incorporar el soporte de LoongArch en las versiones comunitarias de Linux. [42]
Soporte del compilador
GNU Compiler Collection (GCC) es el compilador principal para el desarrollo de software en la plataforma Loongson. [56] [57]
Antes de 2021, el soporte de LLVM todavía era inadecuado debido a que faltaban soluciones para las erratas de CPU de Loongson en MIPS. [58] [42]
ICT también portó Open64 a la plataforma Loongson II. [59]
Lemote FuLoong y YeeLoong con un microprocesador Loongson 2FMiniPC Fulong de Lemote encima de una unidad de CD-ROM como referencia
En 2012 se informó que los procesadores Loongson se encontraban en muy pocos sistemas informáticos. [6] Los procesadores se utilizan principalmente en computadoras chinas; En 2021 se informó que Loongson suministra CPU para la mayoría de las computadoras de escritorio adquiridas por el gobierno chino y el 80% de los servidores del gobierno chino. [12] El lanzamiento del procesador 3A3000 en 2015 se consideró un punto de inflexión para la suerte de la empresa. [12] En 2017 se observó que los procesadores de la empresa se estaban utilizando en el satélite Beidou . [12] [8]
Computadoras personales
En marzo de 2006, Lemote anunció un diseño de computadora Loongson II de 100 € llamado Longmeng (Dragon Dream) . [ cita necesaria ]
En junio de 2006 en Computex'2006, YellowSheepRiver anunció el Municator YSR-639 , [67] una computadora de formato pequeño basada en el Loongson 2 de 400 MHz.
En noviembre de 2008, [actualizar]el nuevo netbook de 8,9" del fabricante chino Lemote que reemplazó al mengloong , Yeeloong (Portable Dragon), [68] que ejecuta Debian , está disponible [69] en Europa a través de la empresa holandesa Tekmote Electronics .
En enero de 2010, la provincia de Jiangsu planeaba comprar 1,5 millones de PC Loongson. [70]
En septiembre de 2011, Lemote anunció la computadora portátil Yeeloong-8133 de 13,3 "con CPU Loongson-3A/2GQ de cuatro núcleos a 900 MHz. [71]
Supercomputadoras
El 26 de diciembre de 2007, China reveló su primera supercomputadora basada en Loongson en Hefei . El KD-50-I tiene un rendimiento máximo informado de 1 TFLOPS y aproximadamente 350 GFLOPS medidos por LINPACK . [72] Esta supercomputadora fue diseñada por un equipo conjunto dirigido por Chen Guoliang en el departamento de tecnología informática de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) y ICT (el contratista secundario). KD-50-I es la primera supercomputadora construida en China que utiliza CPU nacionales chinas, con un total de más de 336 CPU Loongson-2F y nodos interconectados por Ethernet . El tamaño de la computadora era aproximadamente equivalente a un refrigerador doméstico y el costo era inferior a 800.000 RMB (aproximadamente 120.000 dólares estadounidenses , 80.000 euros ). [73]
En 2012 se informó que los procesadores Loongson se encontraban en las supercomputadoras Sunway BlueLight MPP y Dawning 6000 . [6]
^ Los procesadores de la serie Godson/Loongson 2 se han desarrollado y nombrado principalmente de forma secuencial en formato alfabético.
^ Los procesadores de la serie Godson/Loongson 3 parecen tener nombres según el segmento y luego según el número de generación. El segmento tiende a ser A (PC de uso general), B (recuento de núcleos aparentemente alto) y C (procesadores de servidor). Los números de generación comienzan en 1000 para los procesadores de la primera serie y luego aumentan generalmente hasta los siguientes mil. Hay algunos procesadores que pueden estar entre productos de generación y que tienen una designación x5000.
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