下面为你介绍国产自主CPU处理器龙芯1号系列、龙芯2号系列、龙芯3号系列及龙芯桥片系列,深度解析龙芯目前的工艺水平。龙芯基本上都可以运行在国产Linux操作系统上。
1、龙芯1号系列
龙芯1号系列为32位低功耗、低成本处理器,主要面向低端嵌入式和专用应用领域。
龙芯1A
龙芯1A使用0.13um工艺,片内集成了GS232处理器核、2D GPU、16/32位DDR2、高清显示、PCI、南桥芯片组功能、RS-ECC NAND、CAN、ACPI、SPI、88路GPIO等接口;龙芯1A支持LPC/SPI/NAND启动模式。龙芯1A的高集成度使得它尤其适用于云终端、工业控制、数据采集、网络设备等领域。同时1A还可以被配置为具有PCI接口的全功能南桥芯片。
芯片 |
龙芯1A |
内核 |
单核32位 |
主频 |
300MHz |
功耗 |
1.0W |
浮点单元 |
32位 |
峰值运算速度 |
0.6GFlops |
I/O |
USB2.0/1.1*4;SATA2*2;GMAC*2;PCI、LPC、I2C*3、CAN*2;SPI*2、NAND;UART*4、PS2*2、RTC、PWM*4、GPIO*88 |
流水线 |
5 |
微体系结构 |
双发射乱序执行 GS232 |
晶体管数 |
22,000,000 |
制造工艺 |
130nm CMOS |
一级指令缓存 |
16KB |
一级数据缓存 |
16KB |
内存控制器 |
32/16位DDR2 |
片内尺寸 |
71.4mm² |
引脚数 |
448 |
封装方式 |
23mm*23mm BGA |
龙芯1B
龙芯1B使用0.13um工艺,是一款轻量级的32位SoC芯片。片内集成了GS232处理器核、16/32位DDR2、高清显示、NAND、SPI、62路GPIO、USB、CAN、UART等接口,能够满足超低价位云终端、数据采集、网络设备等领域需求。
芯片 |
龙芯1B |
内核 |
单核32位 |
主频 |
266MHz |
功耗 |
0.5W |
浮点单元 |
32位 |
I/O接口 |
USB2.0/1.1*1;GMAC*2; I2C*3、CAN*2;SPI*2、NAND;UART*12、RTC、PWM*4、GPIO*62 |
流水线 |
5 |
微体系结构 |
双发射乱序执行GS232 |
晶体管数 |
13,300,000 |
制造工艺 |
130nm CMOS |
一级指令缓存 |
8KB |
一级数据缓存 |
8KB |
内存控制器 |
32/16位DDR2-333 |
片内尺寸 |
28mm² |
引脚数 |
256 |
封装方式 |
17mm*17mm BGA |
龙芯1C
龙芯1C是基于GS232处理器核的高性价比单芯片系统,可应用于工业控制及物联网等领域。龙芯1C包含浮点处理单元,支持多种类型的内存,支持高容量的MLC NAND Flash。龙芯1C为开发者提供了丰富的外设接口及片上模块,包括Camera控制器、USB OTG及USB HOST接口、AC97/I2S控制器、LCD控制器、SPI接口、UART接口等,提供足够的计算能力和多应用的连接能力。
芯片 |
龙芯1C |
内核 |
GS232 |
主频 |
300MHz |
功耗 |
0.5W |
浮点单元 |
64位 |
内存控制器 |
8/16位SDRAM |
I/O接口 |
8/16位SRAM、
NAND、I2S/AC97、LCD、MAC、USB、OTG、SPI、I2C、UART、PWM、CAN、SDIO、ADC |
流水线 |
5 |
微体系结构 |
双发射乱序执行GS232 |
晶体管数 |
11,100,000 |
制造工艺 |
130nm CMOS |
一级指令缓存 |
16KB |
一级数据缓存 |
16KB |
片内尺寸 |
28.3mm² |
引脚数 |
176 |
封装方式 |
QFP |
龙芯1D
龙芯1D芯片是超声波热表、水表和气表测量专用SoC芯片。该芯片集成超声波时间测量、超声波脉冲发生器、温度测量单元、CPU、串口、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等功能部件,配合完善的编程、仿真、调试环境,将会大大简化超声波热表测量系统的软硬件设计。
芯片 |
龙芯1D |
内核 |
GS132 |
主频 |
8MHz |
功耗 |
30uW |
浮点单元 |
32位 |
片上Flash |
64KB |
片上SRAM |
5KB |
I/O接口 |
SPI、UART、I2C、LCD、ADC |
流水线 |
3 |
微体系结构 |
单发射按序执行GS232 |
晶体管数 |
1,000,000 |
制造工艺 |
130nm CMOS |
一级指令缓存 |
无 |
一级数据缓存 |
无 |
片内尺寸 |
6mm² |
引脚数 |
80 |
封装方式 |
QFP |
2、龙芯2号系列
龙芯2号系列为64位低功耗单核系列处理器,主要面向工控和终端等领域。
龙芯2K1000
龙芯2K1000处理器是面向网络安全领域及移动智能终端领域的双核处理器芯片。龙芯2K1000处理器集成两个GS264处理器核,芯片外围接口包括两路PCIE2.0、一路SATA2.0、4路USB2.0、两路DVO、64位DDR2/3及其它多种接口,可以满足中低端网络安全应用领域需求,并为其扩展应用提供相应接口。
芯片 |
龙芯2K1000 |
内核 |
GS264*2 |
GPU |
支持2D、3D |
主频 |
1GHz |
功耗 |
1~5W(支持动态降频降压) |
峰值运算速度 |
8GFlops |
内存控制器 |
64位DDR2/3-1066 |
高速接口 |
PCIE2.0*2 |
存储接口 |
SATA2.0*1、NAND |
显示接口 |
DVO*2 |
音频接口 |
I2S、HDA、AC97 |
网络接口 |
RGMII千兆网*2 |
其他接口 |
SPI、UART*12、GPIO、SDIO、I2C*2、CAN*2、LIO、USB2.0*4 |
微体系结构 |
双发射超标量乱序执行 GS264 |
流水线 |
10 |
一级指令缓存 |
32KB |
一级数据缓存 |
32KB |
二级缓存 |
256KB |
三级缓存 |
共享1MB |
浮点乘加部件 |
全流水64位双精度 |
制造工艺 |
40nm CMOS |
晶体管数 |
1.9亿 |
片内尺寸 |
79mm² |
封装方式 |
27mm*27mm FCBGA-608 |
龙芯2H
龙芯2H片内集成64位处理器核、3D GPU、VGA和LCD显示接口、媒体加速以及芯片组功能。2H实现了高级电源管理功能,支持多种电源级别和唤醒方式。2H能够满足安全适用计算机、云终端、网络设备、消费类电子等领域需求,同时可作为HT或者PCIE接口的全功能套片使用。
芯片 |
龙芯2H |
内核 |
单核64位 |
主频 |
1GHz |
功耗 |
5W |
浮点单元 |
64位 |
峰值运算速度 |
4GFlops |
高速I/O |
HT1.0 |
其他I/O |
3D GPU、VGA、LCD、PCIE2.0、SATA*2、USB2.0*6、SPI、LPC、UART、I2C*2、NAND、JTAG/EJTAG |
流水线 |
9 |
微体系结构 |
四发射乱序执行 GS464 |
晶体管数 |
152,000,000 |
制造工艺 |
65nm CMOS |
一级指令缓存 |
64KB |
一级数据缓存 |
64KB |
二级缓存 |
512KB |
内存控制器 |
64位DDR2/3 |
片内尺寸 |
117mm² |
引脚数 |
741 |
封装方式 |
31mm*31mm FCBGA |
龙芯2F
龙芯2F采用90nm工艺制造,主频800MHz,片内集成DDR2内存控制器、PCI、Local IO等接口。辅以适当的PCI外设,龙芯2F可用于个人计算机、行业终端、工业控制、数据采集、网络安全等领域。
芯片 |
龙芯2F |
内核 |
单核64位 |
主频 |
800MHz |
功耗 |
5W |
浮点单元 |
64位 |
峰值运算速度 |
3.2GFlops |
高速I/O |
32位PCI/PCIX控制器 |
其他I/O |
PCI、Local IO、GPIO |
流水线 |
9 |
微体系结构 |
四发射乱序执行 GS464 |
晶体管数 |
51,000,000 |
制造工艺 |
90nm CMOS |
一级指令缓存 |
64KB |
一级数据缓存 |
64KB |
二级缓存 |
共享512KB |
内存控制器 |
72位DDR1/2-667,支持ECC |
片内尺寸 |
42.4mm² |
引脚数 |
452 |
封装方式 |
40mm*40mm FCBGA |
3、龙芯3号系列
龙芯3号系列为64位多核系列处理器, 主要面向桌面和服务器等领域。
龙芯3A2000/3B2000
龙芯3A2000/3B2000是龙芯3号系列处理器的最新升级产品,以龙芯3A1000四核框架结构为基础,处理器核升级为新一代GS464E架构,内存控制升级为高性能激进调度控制器,IO总线升级至HT3.0,内部互连网络则进行了大量的性能优化。龙芯3A2000处理器核心采用自主设计高性能GS464E微结构,微结构综合技术水平达到了与Intel的Ivy Bridge及AMD的Steamroller相当的水平。龙芯3A2000支持自主龙芯指令系统LoongISA,在MIPS64架构500多条指令的基础上,在基础指令、虚拟机指令、面向X86和ARM的二进制翻译指令、向量指令四个方面增加了近1400条新指令。龙芯3A2000/3B2000芯片在对龙芯3A1000引脚兼容的基础上,大幅提升了系统性能。实测综合计算性能提升1-2倍,实测访存性能提升10-20倍,实测IO性能提升3-5倍。同时还对虚拟机和二进制翻译进行了针对性优化支持。龙芯3B2000在龙芯3A2000的基础上支持多达四片全相联结构的多路一致性互连。
芯片 |
龙芯3A2000 |
内核 |
四核64位 |
主频 |
800MHz-1GHz |
功耗 |
15W |
浮点单元 |
64位 |
峰值运算速度 |
16GFlops |
高速I/O |
HT3.0*2 |
其他I/O |
PCI控制器、LPC、SPI、UART、GPIO |
流水线 |
12 |
微体系结构 |
四发射乱序执行GS464E |
晶体管数 |
621,444,904 |
制造工艺 |
40nm CMOS (Low Power) |
私有一级指令缓存 |
64KB |
私有一级数据缓存 |
64KB |
私有二级缓存 |
256KB |
共享三级缓存 |
共享4M |
内存控制器 |
72位DDR2/3-1333*2,支持ECC |
片内尺寸 |
202.3mm² |
引脚数 |
1121 |
封装方式 |
40mm*40mm FCBGA |
龙芯3A3000/3B3000
龙芯3A3000/3B3000是龙芯3号系列处理器的最新升级产品,基于龙芯3A2000设计,龙芯3A3000进行了结构上的少量改进,增加处理器核关键队列项数,扩充片上私有/共享缓存容量等,有利于同主频性能提升;并在新工艺下实现了芯片频率的提升。实测主频突破1.5GHz以上,访存接口满足DDR3-1600规格,芯片整体性能得以大幅提高;同时,加入了芯片衬底偏压的调节支持,更好地在性能与功耗的矛盾间平衡,拓宽了芯片的适用面;另外,继续维持了芯片封装管脚的向前兼容性,可直接替换下原龙芯3A1000/3A2000芯片,升级BIOS和内核,即可获取更佳的用户体验提升。龙芯3B3000在龙芯3A3000的基础上支持多达四片全相联结构的多路一致性互连。
芯片 |
龙芯3A3000 |
内核 |
四核64位 |
主频 |
1.35GHz -1.5GHz(商业级) |
功耗 |
30W |
浮点单元 |
64位 |
峰值运算速度 |
24GFlops |
高速I/O |
HT3.0*2 |
其他I/O |
PCI控制器、LPC、SPI、UART、GPIO |
流水线 |
12 |
微体系结构 |
四发射乱序执行GS464E |
晶体管数 |
>1,200,000,000 |
制造工艺 |
28nm FDSOI |
私有一级指令缓存 |
64KB |
私有一级数据缓存 |
64KB |
私有二级缓存 |
256KB |
共享三级缓存 |
共享8M |
内存控制器 |
72位DDR2/3-1600*2,支持ECC |
片内尺寸 |
155.78mm² |
引脚数 |
1121 |
封装方式 |
40mm*40mm FCBGA |
龙芯3A1000
龙芯3A1000是64位四核处理器,也是我国首款商用四核处理器,具有很高的性能功耗比。可用于桌面、服务器、工业控制等领域。
芯片 |
龙芯3A1000 |
内核 |
四核64位 |
主频 |
1GHz |
功耗 |
15W(支持动态降频) |
浮点单元 |
64位 |
峰值运算速度 |
16GFlops |
高速I/O |
HT1.0*2 |
其他I/O |
PCI控制器、LPC、SPI、UART、GPIO |
流水线 |
9 |
微体系结构 |
四发射乱序执行 GS464 |
晶体管数 |
425,000,000 |
制造工艺 |
65nm CMOS |
一级指令缓存 |
64KB |
一级数据缓存 |
64KB |
二级缓存 |
共享4M |
内存控制器 |
72位DDR2/3-800*2,支持ECC |
片内尺寸 |
174.5mm² |
引脚数 |
1121 |
封装方式 |
40mm*40mm FCBGA |
龙芯3B1500
龙芯3B1500是国产商用32纳米8核处理器,主频1.2GHz,支持向量运算加速,峰值计算能力达到150GFLOPS,具有很高的性能功耗比。龙芯3B1500主要用于服务器、桌面计算机、数字信号处理等领域。
芯片 |
龙芯3B1500 |
内核 |
八核64位 |
主频 |
1.2GHz |
功耗 |
30W(典型)/60W(向量) |
浮点单元 |
64位 |
峰值运算速度 |
150GFlops |
高速I/O |
HT2.0*2 |
其他I/O |
PCI、LPC、SPI、UART、GPIO |
流水线 |
9 |
微体系结构 |
四发射乱序执行 GS464 |
晶体管数 |
1,140,000,000 |
制造工艺 |
32nm CMOS |
一级指令缓存 |
私有64KB |
一级数据缓存 |
私有64KB |
二级缓存 |
私有128KB |
三级缓存 |
共享8M |
内存控制器 |
72位DDR2/3*2,支持ECC |
片内尺寸 |
142.5mm² |
引脚数 |
1121 |
封装方式 |
40mm*40mm FCBGA |
4、龙芯桥片系列
龙芯处理器配套桥片。
龙芯7A1000
龙芯7A1000桥片是面向龙芯3号处理器的芯片组。龙芯7A1000桥片通过HT3.0接口与处理器相连,集成GPU、显示控制器和独立显存接口,外围接口包括32路PCIE2.0、2路GMAC、3路SATA2.0、6路USB2.0和其它低速接口,可以满足桌面和服务器领域对IO接口的应用需求,并通过外接独立显卡的方式支持高性能图形应用需求。
芯片 |
龙芯7A1000 |
处理器接口 |
HT3.0 x16 3.2Gbps |
处理器连接 |
双路处理器直连 |
GPU |
支持2D、3D |
显存 |
DDR3 16位 |
显示接口 |
DVO*2 |
PCIE接口 |
PCIE2.0*32(共12ports) |
网络接口 |
RGMII千兆网*2 |
硬盘接口 |
SATA2.0*3 |
USB接口 |
USB2.0*6 |
音频接口 |
HDA/AC97 |
扩展总线 |
LPC |
其他接口 |
SPI、UART*4、I2C*6、GPIO |
风扇转速调节 |
PWM*4 |
实时时钟 |
RTC |
电源管理 |
ACPI |
功耗 |
5~8W |
制造工艺 |
40nm CMOS |
晶体管数 |
1.74亿 |
片内尺寸 |
102mm² |
封装方式 |
31mm*31mm FCBGA-804 |
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