龙芯

龙芯是中国科学院计算所自主研发的通用CPU，采用简单指令集，类似于MIPS指令集。龙芯1号的频率为266MHz，最早在2002年开始使用。龙芯2号的频率最高为1GHz。龙芯3A是首款国产商用4核处理器，其工作频率为900MHz～1GHz。龙芯3A的峰值计算能力达到16GFLOPS。龙芯3B是首款国产商用8核处理器，主频达到1GHz，支持向量运算加速，峰值计算能力达到128GFLOPS，具有很高的性能功耗比。

中文名：龙芯

外文名：Loongson

旧称：GODSON1

研发单位：中国科学院计算所

1、龙芯简介

2001年5月，在中科院计算所知识创新工程的支持下，龙芯课题组正式成立。2002年8月10日，首片龙芯1号芯片X1A50流片成功.龙芯最初的英文名字是Godson，后来正式注册的英文名为Longstanding。龙芯CPU由中国科学院计算技术所龙芯课题组研制.由中国科学院计算技术所授权的北京神州龙芯集成电路设计公司研发，前期批量样品由*台积电生产。

尽管今天的“龙芯”还存在着诸多问题与目前主流CPU相比性能上还有不少差距,还不能与Intel和AMD的CPU在PC市场上竞争，但坦率讲，今天“龙芯”的境遇已经比当年的“联想汉卡”好多了。回想当年的“联想汉卡”是由做大型机出身的毫无产业经验的科研人员一块一块的手工焊接而成、又一块一块的人工检测。据说1986年，联想第一线销售人员每天接到的投诉电话和定货电话几乎一样多----每卖出100块“汉卡”，就有30块出问题;而今天的“龙芯”不仅获得了中科院重大知识创新工程项目和国家863计划的支持，通过了严格的成果鉴定、基准程序测试和产品测试，可进入商品化生产;还得到了各地*和企业的大力支持，已在江苏省常熟市建立了产业化基地。关于MIPS结构授权与龙芯自主性等问题(From采访龙芯总设计师胡伟武)

2、龙芯历史

龙芯1号

龙芯1号(英文名称Godson-1)于2002年研发完成，是一颗32位的处理器，内频(也称：主频)是266MHz，架构类似于MIPSR1X000。

2005年，龙芯在微软授权和帮助下，完成了BSP支持包的设计，并通过了微软的NSTL内部测试，从而成为第一款事实上全面支持WindowsCE系统的中国产通用处理器。在此后龙芯曾经试图委托微软公司作NSTL测试，但是因为侵犯MIPS的知识产权，而取消。

2006年3月，龙芯通过购买意法半导体授权MIPS64架构获得MIPS指令的使用权，暂时通过购买技术脱离知识产权的法律纠纷。

龙芯2号

龙芯2号(英文名称Godson-2)于2003年正式完成并发布。

龙芯2号是64位处理器，内频为300MHz至500MHz，500MHz版约与1GHz版的IntelPentiumIII、Pentium4拥有相近的性能水平。

龙芯2号最初的版本是用0.13微米的制程技术。事实上龙芯2号当称为一个系列，过程中经过数次步阶进化，已知的有2、2A、2B、2C、2E、2F等型号。

2006年6月，龙芯2E继成功在法国流片成功后，全世界排名第五位的集成电路生产商——意法半导体公司与中科院计算所签订技术许可协议，购买龙芯2E的生产和全球销售权。

2006年9月13日，中国科学家宣布研制成功通用*处理器芯片龙芯2E。它是一款采用64位MIPSⅢ指令集的RISC处理器，扩展了多条多媒体指令，采用90纳米的CMOS工艺，晶体管数目是4700万个，芯片面积是6.8mm×5.2mm。最高主频达到1.0GHz，一般频率是800MHz，功耗大约是5-7瓦。实际运行频率定于660MHz。规格方面，龙芯2E处理器有128KB一级缓存、512KB二级缓存。性能方面，它的单精度浮点运算速度是每秒80亿次，双精度浮点运算速度是每秒40亿次。龙芯2E在1.0GHz主频下，SPECCPU2000的得分为500分，综合性能达到PentiumIII和Pentium4的水平。

2007年12月，研制成功集成了336颗64位龙芯2F处理器的中国国产首台万亿次高性能计算机KD-50-I，其理论峰值计算能力达到1.008万亿次。项目由中科大教授陈国良院士主持。该计算机成本控制在80万人民币以下。

龙芯3号

龙芯3A是首款中国国产商用4核处理器，主频达到1GHz，峰值计算能力达到16GFLOPS，具有很高的性能功耗比。龙芯3A主要用于低功耗服务器、个人计算机、工业控制、网络安全等领域。它的工作频率为900MHz～1GHz，功耗约15W，频率为1GHz时双精度浮点运算速度峰值达到每秒160亿次，单精度浮点运算速度峰值每秒320亿次。龙芯3A采用意法半导体公司(STMicro)65纳米CMOS工艺生产，晶体管数目达4.25亿个，芯片采用BGA封装，引脚的数目为1121个，功耗小于15瓦。龙芯3A集成了四个64位超标量处理器核、4MB的二级Cache、两个DDR2/3内存控制器、两个高性能HyperTransport控制器、一个PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速I/O控制器。龙芯3A的指令系统与MIPS64兼容并通过指令扩展支持X86二进制翻译。

龙芯3B是首款中国国产商用8核处理器，主频达到1GHz，支持矢量运算加速，峰值计算能力达到128GFLOPS，具有很高的性能功耗比。龙芯3B主要用于高性能计算机、高性能服务器、数字信号处理等领域。

3、龙芯微处理器规格

4、产业化

台式机

中国科学院计算技术研究所本身所成立的中科梦兰品牌有少量推出“灵珑”系列台式机，采用屏幕主机一体化的机台。

处理器：Loongson2FCPU，主频800-900MHz，内置DDR2内存控制器，北桥;

存储器插槽：SO—DIMMDDRⅡ内存插槽，配置标准512MBDDR2RAM;

南桥：AMDCS5536;

显示：XGIV2图形处理器，32MB显存，VGA显示输出,DVI显示输出;

网络：板载单网卡，10/100M

声音：南桥AC′97，RealtekALC655;耳机、麦克风插口

硬盘：SATA160GB或SSD固态硬盘8GB

COM端口：三线串口，提供DB9转接口;

USB端口：4个USB2.0

屏幕：15.6寸液晶宽屏，分辨率1366*768;

按钮：开关按钮、复位按钮;

指示灯：电源指示灯、IDE指示灯;

操作系统：共创Linux/红旗Linux/银河麒麟/Debian

尺寸:390*330*180cm

迷你电脑

目前基于龙芯2号的产业化工作主要由江苏龙梦进行。龙芯2E盒子已经上市，龙芯2F盒子于2008年6月30日正式上市。

由于集成电路工艺问题，导致龙芯产品时钟频率提升缓慢。目前龙芯的发展方向龙三是以多核来提高芯片的性能。同时提高龙芯2系列CPU的集成度。龙芯2F已经集成PCI接口，串口，以及DDR2的内存控制器，在2G中将进一步把显示部分等也集成进CPU中。2010年上市售价人民币1800，其商品正式名为“福珑2F迷你电脑”，主要规格为：

处理器：Loongson2FCPU，主频800-900MHz，内置DDRⅡ内存控制器，北桥;

存储器插槽：SO—DIMMDDRⅡ内存插槽，配置标准512MBDDRⅡRAM;

南桥：AMDCS5536;

显示：XGIV2图形处理器，32MB显存，VGA显示输出,DVI显示输出;

网络：板载单网卡，RealtekRTL8110SC1000Mbps网络控制芯片;

声音：南桥AC′97，RealtekALC655;

IDE插槽：内置120GUltraATA2.5英寸硬盘;

COM端口：三线串口，提供DB9转接口;

USB端口：USB2.0高速接口;

红外接口：红外遥控接收器接口;

按钮：开关按钮、复位按钮;

指示灯：电源指示灯、IDE指示灯;

主板尺寸：14cm×18cm;

整机功耗：

电源适配器：输入85~265V,47~63Hz输出12V，3.5A;

操作系统：新华华镭Rays2.0,debian,gentoo,红旗Linux

bootloader:PMON

笔记本电脑

笔记本电脑主要有三家多数预载银河麒麟，江苏龙梦搭载2F芯片8.9寸笔记本“逸珑”率先上市，逸珑的主要配置为龙芯2FCPU、10.1寸或8.9寸LCD宽屏高亮显示屏、WIFI、摄像头、多种接口和读卡器、160GSATA硬盘或4GSSD硬盘，重量约1千克。2013年初上市的逸珑8133四核心则重约2KG，搭载3A芯片性能较高，并有八核心版本已经制造成功。

江苏龙梦逸珑笔记本电脑(YeeLoong)

深圳一本通电脑有限公龙腾笔记本电脑EBT700，有800x480分辨率。采用龙芯2F处理器，主频1GHz。

EMTEC生产的Gdium笔记本电脑

5、主要代工厂

中科龙梦所产龙芯电脑主要由以下工厂代工制造:

福珑迷你PC工厂

微星科技公司昆山微盟科技有限公司

深圳顶新科技有限公司

笔记本工厂

8寸笔记本为FIC新众科技股份有限公司

7、9、10寸笔记本为Quanta广达电脑股份有限公司上海达富电脑有限公司

12寸笔记本为ECS精志电脑科技有限公司

6、龙芯架构

龙芯指令集：

CPU访存指令24个全部来自MIPS

CPU算数指令(ALU)10个全部来自MIPS

CPU算数指令14个全部来自MIPS

CPU乘除指令12个来自MIPS

12个来自龙芯(其中8个重复MIPS指令功能)

CPU跳转分支指令20个全部来自MIPS

CPU位移指令15个全部来自MIPS

CPU特殊指令2个全部来自MIPS

CPU异常指令12个全部来自MIPS

CPUCPO指令10个全部来自MIPS

龙芯处理器共131个指令，其中119个来自MIPS，12个来自龙芯(但其中MULTG、DMULTG、MULTUG、DMULTUG、DIVG、DDIVG、DIVUG、DDIVUG共8个重复MIPS的指令功能。)

7、研制年谱

2001年5月，在(*)中科院计算所知识创新工程的支持下，龙芯课题组正式成立。

2001年8月19日，龙芯1号设计与验证系统成功启动linux操作系统，10月10日通过由中国科学院组织的鉴定。

2002年8月10日，首片龙芯1号龙芯XIA50流片成功。

2002年9月22日龙芯1号通过由中国科学院组织的鉴定，9月28日举行龙芯1号发布会。中国人大常委会副委员长*、全国政协副主席周光召参加了龙芯1号发布会。

2003年10月17日，龙芯2号首片MZD110流片成功。

2004年9月28日，经过多次改进后的龙芯2C芯片DXP100流片成功。

2004年11月，中国国务院总理*视察中科院计算所听取龙芯研发情况汇报。

2005年2月，中国国家主席胡*等**在参观中科院建院55周年展览时参观了龙芯处理器展览。

2005年1月31日举行了由中国科学院组织的龙芯2号鉴定会，2005年4月18日在北京人民大会堂召开了由科技部、中科院和信息产业部联合举办的龙芯2号发布会，人大常委会副委员长顾秀莲参加了龙芯2号发布会。

2006年3月18日，龙芯2号增强型处理器CZ70流片成功。“龙芯”也要对Intel说“不”了(此说法有带广告宣传的性质)

2006年10月，中法两国在北京签署了关于中国科学院与意法半导体公司关于龙芯处理器的战略合作协议，中国国家主席胡*与法国总统希拉克共同出席了协议的签字仪式。

2007年7月31日，龙芯2F(代号PLA80)流片成功，龙芯2F为龙芯第一款产品芯片。

2008年3月，北京龙芯中科技术服务中心有限公司正式成立，龙芯开始产业探索。

2009年9月28日，我国首款四核CPU龙芯3A(代号PRC60)流片成功。

2010年9月，龙芯大CPU系列的首款多核处理器产品——龙芯3A开始量产，中CPU系列的最新产品龙芯2G流片成功。龙芯2G在设计规格上相当于龙芯3A的单核版。与上一代龙芯2F相比，在二级缓存容量、IO总线带宽，配套桥片性能上都有大幅提升。龙芯2G目前在1GHz情况下运行稳定，可提供更好地用户体验，并适用于笔记本电脑与瘦客户机等移动与桌面市场。

2011年初，龙芯一号系列芯片家族中的新成员——龙芯1B芯片流片成功，龙芯1B是一款32位SoC芯片，片内集成32位处理器核、LCD显示接口、以及丰富的IO接口。该款芯片延续了龙芯处理器高性能、低功耗的优势，能够满足超低价位云终端、工业控制/数据采集、网络设备、消费类电子等领域需求。

2011年4月，龙芯3B流片成功。龙芯3B仍采用65纳米生产工艺，在单个芯片上集成8个增强型龙芯GS464处理器核，它可以与MIPS64兼容，并支持X86虚拟机和向量扩展。在1G主频下可实现128Gflops的运算能力。在存储设计方面，龙芯3B最多可同时处理64个访问请求，可提供12.8GB/S的访存带宽。在I/O接口方面，龙芯3B实现2个16位的HyperTransport接口，可提供高达12.8GB/S的IO吞吐能力。八核龙芯3号的芯片对外接口与四核龙芯3号完全一致，两款芯片引脚完全兼容，可实现无缝更换。

2011年底，在国家核高基项目的支持下，龙芯历史上最为复杂，也是设计难度最高的一款芯片--龙芯2H流片成功。

2012年10月，龙芯3B1500流片成功。处理器采用32纳米工艺，硅片面积182.5mm2。支持1.15v-1.3v变压，动态变频。实测核心频率1.3GHz-1.5GHz，HT总线频率1600MHz，DDR3总线频率600MHz以上。龙芯3B1500集成8核向量处理器，峰值运算能力可达192GFLOPS，功耗约为40-80w。每核配置两级私有256KB缓存，所有核心共享片上三级缓存，总容量达8MB。支持双处理器通过HT总线直连构成16核CC-NUMA系统。龙芯3B1500处理器结构及封装引脚基本兼容龙芯3B1000。龙芯3A/3B使用的内核、操作系统及上层应用可支持龙芯3B1500。

2013年4月，龙芯1C芯片流片成功，龙芯1C芯片是基于LS232处理器核的高性价比单芯片系统，可应用于指纹生物识别、物联传感等领域。

2014年3月19日，龙芯1D芯片的量产版本(LS1D4)完成流片封装。龙芯1D是一款专门为超声波流量表应用而定制设计的数模混合SoC，片上集成了LS132处理器核、超声波时间测量、超声波脉冲发生器、温度测量单元、红外收发器、段式LCD控制器、A/D、空管检测单元、超声波换能器正常检测、模拟比较器等功能部件以及串口、液晶显示等接口。龙芯1D具有高精度、低功耗、低成本的特性，拥有广阔的市场前景。

2014年4月，龙芯公司推出了龙芯3B六核桌面解决方案。龙芯3B六核芯片是一个配置为六核的高性能通用处理器，采用32nm工艺制造，工作主频为1.2GHZ。该解决方案使用miniitx规格主板，板载AMDRS780E南桥芯片，配置1个千兆网络接口，另外具有PCI、PCIe、SATA、USB等多种外设接口，并且可配备hd6770独立显卡以及SSD硬盘等，具有良好的可扩展性。

众所周知，CPU是决定电脑性能的核心部件，也是整个系统的核心。其负责整个系统指令的执行、数学与逻辑的运算;数据的存储与传送;以及对内对外输入/输出的控制。而在这个电脑核心部件市场领域里，人们最为熟悉的两个品牌无疑是Intel和AMD，他们在处理器市场的强势地位似乎无人能撼动。在CPU技术上，我们跟国外厂商有着较大的差距，缺乏具有自主知识产权的CPU芯片，是中国计算机产业的一大“芯”病，也是我们这些电子工作者、网络人胸口永远的痛。

过去，代表着国际IT顶尖技术的CPU芯片一直被英特尔等国外巨头所垄断，中国企业及消费者为之付出了巨额版权费。好在神州龙芯公司先后推出了“龙芯1号”、“龙芯2号”，打破了中国无“芯”的历史。“龙芯”的诞生被业内人士誉为民族科技产业化道路上的一个里程碑。商品化的“龙芯”1号CPU的研制成功标志着中国已打破国外垄断，

初步掌握了当代CPU设计的关键技术，为改变中国信息产业“无芯”的局面迈出了重要的步伐，对中国形成有自主知识产权的计算机产业有重要的推动作用，对中国的CPU核心技术、国家安全、经济发展都有举足轻重的作用。我们有信心：“龙芯”对Intel说“不”!

8、产品意义

有了龙芯，我们可以开发自己的服务器、路由器，甚至军工产品。

世界工厂的困惑

众所周知，中国目前已经成为名副其实的“世界工厂”，到过“珠三角”、“长三角”的读者，特别是在此两地工厂工作过的应该有切身感受。众多外资企业将生产过程的低端部分----主要是加工和组装环节转移到中国，这些低端环节耗费劳动力多，劳动强度大，但附加值很低。

电脑业界赫赫有名的罗技鼠标，生产工厂设在苏州，每年向美国运送2000万个贴着“中国制造”标签的鼠标，每只在美国的售价约为40美元。在这一价格中，罗技拿8美元，分销商和零售商拿15美元，另外14美元进入零部件供应商的腰包，中国从每只鼠标中仅能拿到3美元，而且工人工资、电力、交通和其他开支全都包括在这3美元里!

站在电子爱好者角度看，鼠标的制造有何难?难就难在罗技能将小小鼠标产业做得这么大，关键在于其知识产权和品牌。说得极端一点，小小的CPU芯片，动辄成百上千甚至上万元一颗，其主要材料无非是一点金属和可从沙子中提炼的硅，但是不掌握CPU设计技术、芯片制造技术，我们又能有何选择?

对PC产业来讲，包括联想、方正这样的大企业利润也是相当低的，主要原因就是我们买别人的芯片来组装，只是一个组装工厂而已。而且，在国际CPU巨头AMD与英特尔的明争暗斗中，中国PC厂商无论怎样都掩盖不了“看他人脸色”的尴尬处境，既要哄着占有份额优势的英特尔，又不敢得罪价格占优的AMD，而这一切都缘于我们无“芯”可挑大梁，缘于中国PC业长期以来没有占据技术的制高点。

“龙芯”的市场前景

进口一颗服务器用的CPU芯片(至强MP)价格高达几万元，占到服务器成本的70%以上，据统计，光进口芯片国外大公司每年就能从中国赚走一百多亿美元。如果“龙芯”可以替代，市场前景不可限量。

为了促使“龙芯”能尽快得到整机制造企业和系统设计企业的应用，使其顺利进入产业链，促进产业化，国内MII-MS嵌入式软件实验室为“龙芯二号”CPU开发面向的BSP软件支持包，使“龙芯”能支持微软公司的WindowsCE这一嵌入式操作系统。“龙芯2号”电脑亮相国际市场，基于Linux，含40GB硬盘、256MB内存，具有上网、收发邮件、办公文本处理、音视频播放等基本功能，相当于1GHz的奔3台式机，售价仅150美元。但仅仅只有低价是不够的。CPU的产业链非常长，并不是说做出了一个产品马上就可以形成一个产业，就能够大量的卖出去。它需要操作系统、应用软件、硬件设计的配合。产业化的主要手段就是建立产业联盟，在北京有龙芯公司，在重庆、江苏、广东等地都有“龙芯“的基地。“龙芯”的应用不仅仅限于电脑，对国防工业，网络服务器、路由器、游戏机，特别在中国广大的消费市场有着广阔的发展前景。

龙芯让人人都用得起电脑，当初龙芯一个研发宗旨是信息化要为广大人群服务，因此龙芯一直注重在低成本方面的突破。虽然电脑价格越来越低，但是对于广大的中国市场来说，仍然太贵，特别是农村和西部市场。龙芯电脑的推出为填平数字鸿沟提供了可能性，有广阔的前景。