申威处理器

申威处理器或申威CPU，简称“SW处理器”。SW处理器源自于DEC的Alpha21164，其研制得到了国家“核高基”专项资金支持。在国家“核高基”重大专项支持下、采用自主指令集，具体负责研发的单位是江南计算机所属于军方研究机构（总参56所），且具有完全自主知识产权的处理器系列。

中文名：申威处理器

其他名称：申威CPU

简称：SW处理器

来源：DEC的Alpha21164

1、研发历史

第一代

SW1在2006年研制成功

指令集：RISC，自主指令集

核心数量：单核心

架构：Alpha

第二代

SW-2在2008年研制成功

CPU型号：SW-2

CPU频率：1400MHz

制造工艺：130nm

指令集：RISC，自主指令集

核心数量：双核心

架构：Alpha

第三代

SW-3在2010年推出

CPU型号：SW1600

CPU频率：1600MHz

制造工艺：65nm

指令集：RISC，自主指令集

核心数量：16

数据位宽：64位

架构：Alpha

集成DDR3存储控制器和标准I/O接口

其中，SW1600处理器是江南计算所研制申威系列的第三代处理器，拥有16个RISC处理核，浮点高达140GFLOPS。是高性能服务器和存储技术与江南计算所合作的国家重点实验室项目，*自主知识产权，并且，SW1600已经运用到神威蓝光(SunwayBlueLightMPP)超级计算机上，是*公开面世的首台全采用自主研发生产处理器，达到每秒千万亿次浮点的超级计算机，2011年9月安装于国家超算济南中心。神威蓝光由国家并行计算机工程技术研究中心制造，获得科技部863计划支持，系统采用8704个SW1600处理器，峰值计算能力1.07016PFLOPS，持续计算速度795.9TFLOPS，LINPACK效率达到74.37%，总功耗只有1074KW。

神威·太湖之光超级计算机

神威·太湖之光超级计算机是由国家并行计算机工程技术研究中心研制的超级计算机，搭载40960块“申威26010”高性能处理器。

2016年6月20日，TOP500组织在法兰克福世界超算大会（ISC）上，“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首，成为世界上首台运算速度超过十亿亿次的超级计算机。

神威·太湖之光超级计算机系统的峰值性能125.436PFlops，世界第一；持续性能93.015PFlops，世界第一；性能功耗比6051MFlops/W，还是世界第一。

2、背景介绍

Alpha架构于1992年2月25日，在东京召开的一次会议上面被正式推介，新架构的关键特性都一一的被罗列出来。当时说Alpha只是产品开发的内部代号。新处理器采用完全64-bitRISC设计，执行固定长度指令（32bits）。有32个64bit整数寄存器，操作43-bit的虚拟地址（在后来能够扩充到64-bit）。和VAX相同，使用little-endian字节顺序，即低字节的寄存器占用低内存地址线。而不像如摩托罗拉等大多数处理器所使用的big-endian字节顺序，即低字节寄存器占用高内存地址线。除此之外，处理器还内建一个算术协处理器，有32个浮点64-bit寄存器，采用随机存取，而不是在intelx86协处理器上使用的堆栈存取方式。整个Alpha的生命周期被设计为至少25年。

精简指令集

Alpha被简化后的指令集更利于流水线操作，它由5个部分所组成：

·整数指令

·浮点数指令

·分支和比较指令

·读取和存储指令

·PAL编码指令

21264芯片

21264芯片保持了Alpha处理器可以运行多种操作系统的特点，其中包括Tru64UNIX、OpenVMS和Linux等，而在这些系统中，已经有许多成熟的应用程序，这也是Alpha处理器的一个优势。对于追求性能的用户，DEC公司的Alpha处理器是个具有诱惑力的选择。Alpha是RISC处理器中最快的一种，而且是唯一得到了WindowsNT继续支持的RISC处理器（1995年，NT中断了对MIPS和PowerPC的支持）。如果你的应用效率被几个高端应用程序所限制，而这些应用又可以在Alpha上运行，那么Alpha可能对你来说是个不错的选择。

现今的Alpha芯片是21164，有从300MHz到600MHz的各种型号。在整数应用程序方面，Alpha所表现出的性能优势与PentiumII相比，并不是非常大，虽然它的时钟频率非常高，但平均每个周期完成的操作却较少。实际上，能否体现出Alpha处理器的优势与应用程序有关，在各种需要浮点运算的应用中，例如3-D图象处理和计算机辅助设计，21164才能显示出卓越的性能。

在技术方面，21164具有高达960万个晶体管的惊人设计。它有集成在芯片内的16K一级缓存和同样集成在芯片内的96K二级缓存。系统总线的宽度是128位，这与x86系统的64位总线相比，具有更大的带宽。

对于所有RISC处理器来说，他们面临PC市场的最大挑战就是缺乏应用软件。Digital虽然尽力吸引软件开发人员而且有一个很惊人的应用列表，但这些应用主要是面象工程师和创作人员的，而不是面向主流的PC应用领域。

为解决这个问题，Digital开发了一个有趣的软件，称为FX!32，可以使Alpha运行几乎所有的32位Windows应用程序。性能比其它软件模拟器，例如SoftPC要好，但它只使用了50%到70%的Alpha原生代码（Digital的说法）。FX!32是运行那些完整的软件套件的良好途径，它可以满足你对x86PC的部分需要，但这样并不能提供领先的高性能和价值。绝大多数Alpha系统都比典型的PC系统贵得多。

Digital发售了一种新的处理器，称为21164PC，它比21164便宜而且性能与之相差不多。21164PC有400,466和533MHz的型号。这种新处理器的价格大约为在1000片时每片495美元（533MHz的型号），与之相比，500MHz的21164售价在1450美元，而233MHz的PentiumII售价是386美元。

Digital希望在1996年年底会出现使用这种新的芯片的系统，而且售价只有2500美元。借助这种低价系统，Alpha可以占领一部分的PC市场——如果有足够的能吸引用户的应用程序的话。1998年，Digital计划发行21264，这种芯片可以让Intel最快的x86处理器黯然失色，特别是在浮点运算方面。到1999年或更晚，使用这种芯片的系统可能能降到约10000美元。如果价格对你来说不是问题，而你又想得到世界上最快的WindowsNT系统，这种处理器就是你的选择。