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Loongson

Loongson ( chino simplificado : 龙芯 ; chino tradicional : 龍芯 ; pinyin : Lóngxīn ; lit. 'Dragon Core') [1] es el nombre de una familia de microprocesadores de propósito general, c...

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Loongson ( chino simplificado :龙芯; chino tradicional :龍芯; pinyin : Lóngxīn ; lit. 'Dragon Core') [1] es el nombre de una familia de microprocesadores de propósito general, compatibles con la arquitectura MIPS , posteriormente de arquitectura LoongArch interna , así como el nombre de la empresa china fabless ( Loongson Technology ) que los desarrolla. Los procesadores se denominan alternativamente procesadores Godson , [2] que 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  [zh] . [5] El desarrollo del primer chip Loongson se inició en 2001. [5] [6] El objetivo del proyecto Godson era desarrollar "microprocesadores de propósito general de alto rendimiento en China", [2] y volverse tecnológicamente autosuficientes como parte del plan Made in China 2025. [5] El desarrollo fue financiado a través de los Planes Quinquenales 10 y 11 del Partido Comunista Chino . [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 requerida ] La empresa es una asociación pública-privada entre ICT y el diseñador de chips con sede en Beijing BLX IC Design Corporation. [6] BLX en sí era una escisión de ICT y se fundó en 2002 con Jiangsu Zhongyi Group. Como Loongson es un diseñador sin fábrica , al menos algunos procesadores fueron fabricados y comercializados por STMicroelectronics . [6] [5]

El South China Morning Post informó que desde 2020 Loongson se ha asociado con UnionTech y Sunway para desarrollar y promover el sistema operativo Deepin basado en Debian -Linux con el fin de reducir la dependencia de China de Microsoft Windows . [9] [10]

En 2021, Loongson presentó una oferta pública inicial en el mercado STAR de la Bolsa de Valores de Shanghái . [5] [11] La empresa buscaba recaudar 500 millones de dólares. [11] Los detalles de esta IPO sugirieron que Loongson había necesitado una financiación anual de 400 millones de RMB en sus primeros 10 años de existencia y que la empresa recién 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 de 10 000 PC impulsadas por computadoras 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 potencialmente podría resultar en la venta de 50 millones de computadoras basadas en Loongson a las escuelas chinas cada año hasta 2030. [13]

Sanciones de EE.UU.

En marzo de 2023, el Departamento de Comercio de los Estados Unidos agregó a Loongson a la Lista de entidades de la Oficina de Industria y Seguridad para la adquisición de tecnología estadounidense para apoyar al Ejército Popular de Liberación (EPL). [15] [16]

Arquitecturas de conjuntos de instrucciones

MIPS

Loongson comenzó utilizando la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) MIPS64 . La microarquitectura interna fue desarrollada independientemente por ICT . [ cita requerida ] Las primeras implementaciones de la familia carecían de cuatro instrucciones patentadas por MIPS Technologies (US4814976A, carga y almacenamiento no alineados) para evitar problemas legales. [17] [18]

En 2007, MIPS Technologies e ICT llegaron a un acuerdo. STMicroelectronics compró una licencia MIPS para Loongson, y así 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 de uso de la arquitectura MIPS. [25]

LoongISA

En 2015, el Loongson 3A2000 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 propósito general, 148 instrucciones
  • LoongVZ, extensiones de virtualización para el sistema "VZ" introducidas en la versión 5 de MIPS64, 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
  • Arquitectura MIPS SIMD (MSA), DSP y módulos VZ de MIPS Release 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 x86 de Intel 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]

Arco de Loong

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 "... una nueva ISA RISC , 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] La razón declarada fue hacer que Loongson y China no dependieran de tecnología extranjera o autorización para desarrollar su capacidad de procesador, sin infringir ninguna patente tecnológica. [32]

Se ha hecho referencia a la ISA como "una bifurcación de MIPS64r6" debido a la falta percibida de cambios a juzgar por los listados 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 superescalar fuera de orden 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]
    • El 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, incluidas cachés más grandes y una mejor predicción de ramificaciones, entre otras, y se optimizó mejor. [8] El núcleo se amplió para admitir LoongISA (extendiendo la arquitectura MIPS64 R2). [40]
    • GS464EV es un desarrollo de la serie GS464, utilizada por primera vez por el procesador 3A4000 [41]
    • LA464 es el desarrollo de GS464 para dar soporte a LoongArch. Si bien se observó que el núcleo inicial del 3A5000 era GS464, debido a conjuntos de instrucciones incompatibles, Loongson renombró el núcleo 3A5000 a LA464 en su documentación en agosto de 2021. [42]
    • LA664 es la arquitectura para los procesadores de la serie 3A6000.

La comunidad ha observado que la denominación de las microarquitecturas de Loongson no es consistente, y se observa que diferentes productos tienen el mismo núcleo de procesador, aunque los conjuntos de instrucciones podrían no ser exactamente compatibles. [42]

Familias de procesadores

Loongson ha construido 3 familias de procesadores a partir de sus núcleos arquitectónicos. [28] Estos son: [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 alto rendimiento, servidores y computación de alto rendimiento [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 reforzada con radiación del núcleo GS232 utilizado en el Godson-1. [8]

Ahijado-2 / Loongson 2

CPU Loongson 2F de STMicroelectronics en una computadora portátil Gdium

Loongson 2 es una familia de procesadores compatibles con MIPS III. [45] [3] Agrega capacidad de 64 bits a la arquitectura Loongson. [6] [28] Más tarde, los procesadores Loongson 2 migraron a ser compatibles con MIPS64, debido a que comparten el núcleo GS464 con la serie Loongson 3. [8]

El plan de desarrollo para el Godson-2 era desarrollarlo desde 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 un puente GPU/sur integrado, y el 2H (2009) integraba todas estas funciones en un SOC. [3] [7] El diseño del 2F fue la base del núcleo GS464. [8] El 2G utiliza un solo núcleo GS464; [7] el 2H utiliza el núcleo GS464V, como una versión de un solo núcleo del Godson 3B inicial. [39]

Procesadores Godson 3 / Loongson 3 MIPS

Procesador Loongson 3B1500E
Placa base mini-ITX Lemote-A1310 (con Loongson 3B1500E)
Procesador Loongson 3A3000

La familia de procesadores Loongson 3 son "... CPU multinúcleo diseñadas para equipos de escritorio, 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 utilizar LoongISA, es decir, la ISA MIPS64 versión 2 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 observaron que producirían un chip 3B con capacidades de procesamiento y vector 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 usaba el núcleo GS464V mejorado, con capacidades vectoriales extendidas. [39] A esto le siguió el Loonson 3C que usaba 16 núcleos GS464V. [39]

El 3B1000 y el 2I relacionado fracasaron 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]

Serie 1500 y 2000

En 2015, se lanzaron los modelos 3A1500 y 3B2000, que utilizaban 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 estaba destinado a aplicaciones integradas, mientras que el 3B2000 estaba destinado a 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, que utilizaban la microarquitectura GS464EV mejorada. [41]

Procesadores LoongArch de Loongson 3

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 se observó que el procesador usaba los núcleos GS464V inicialmente, debido a la incompatibilidad con versiones anteriores, los núcleos se renombraron a LA464 en agosto de 2021. [42]

El Register informó que "se dice que el 3A5000 es un 50% más rápido y un 30% más eficiente energéticamente" que el 3A4000 anterior. [35] Phoronix informó que la CPU 3A5000 estaba "aproximadamente a la par con procesadores como el Intel Core i3 8109U / Core 2 Quad Q9500 / Core i5 750 (aproximadamente el estado del arte en 2008), o el Phytium FT-2000 basado en Armv8 ". [30]

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

Procesador Loongson 3A6000

En 2022, Loongson anunció sus procesadores de la serie 6000. [48] La compañía dijo que la arquitectura de 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 (Core de 11.ª generación) de Intel (lanzada en 2020). [48]

En noviembre de 2023, Loongson presentó el procesador 3A6000. [49] El procesador se fabrica mediante un proceso de 14 nm o 12 nm y es compatible con el estándar DDR4 bastante antiguo para memoria. [50] The Register 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]

Según los informes, el 3C6000 de Loongson estaría disponible en el cuarto trimestre de 2024. [51] La CPU es un chip monolítico con 16 núcleos; presenta la microarquitectura derivada de MIPS patentada LA664 que admite la tecnología de subprocesamiento múltiple simultáneo (SMT). [51] El procesador 3C6000 cuenta con cuatro interfaces de memoria DDR4-3200. Según los informes, el rendimiento de la CPU supuestamente se compara con el del procesador Xeon Silver 4314 de 16 núcleos de Intel , que se lanzó en el segundo trimestre de 2021. [51]

Serie 7000

En 2024, se informó que Loongson comenzó su transición al proceso de 7 nm, que se decía que potencialmente proporcionaría un aumento del 20% al 30% en el rendimiento de la CPU 3A7000. [52] Los chips de 7 nm, que podrían salir a la venta en 2025, probablemente se producirán íntegramente en China, debido a las sanciones estadounidenses. [52]

Software compatible

Sistemas operativos

Los procesadores Loongson están diseñados principalmente para utilizar el sistema operativo Linux . [53] En teoría, cualquier sistema operativo compatible con la arquitectura MIPS debería funcionar. Windows CE se adaptó a un sistema basado en Loongson con un mínimo esfuerzo. [54] En 2010, Lemote adaptó una distribución de Android a la plataforma Loongson. [55]

Las máquinas Loongson se utilizan en la creación de paquetes y la infraestructura de integración continua de Debian y Golang , respectivamente. Esto se debe en parte a que Loongson es el único proveedor que produce CPU MIPS de grado de aplicación para el comercio minorista. [56]

En febrero de 2022, existen al menos cuatro distribuciones de Linux chinas que admiten LoongArch: Kylin , Loongnix, Deepin [57] y Unity Operating System . Se están realizando esfuerzos para incorporar el soporte de LoongArch en las versiones comunitarias de Linux. [42]

Desde 2022, OpenHarmony , un sistema operativo chino similar a Android , es compatible con LoongArch. [58]

Compatibilidad con compiladores

La colección de compiladores GNU (GCC) es el compilador principal para el desarrollo de software en la plataforma Loongson. [59] [60]

Antes de 2021, el soporte de LLVM todavía era inadecuado debido a la falta de soluciones alternativas para las erratas de CPU de Loongson en MIPS. [61] [42]

Las TIC también trasladaron Open64 a la plataforma Loongson II. [62]

LoongArch es compatible con los compiladores GCC, LLVM, Golang y admite las máquinas virtuales Java , JavaScript y .NET . [63]

Especificaciones del microprocesador Loongson


Sistemas basados ​​en Loongson

Lemote FuLoong y YeeLoong con un microprocesador Loongson 2F
MiniPC Fulong de Lemote sobre una unidad de CD-ROM como referencia

En 2012 se informó que los procesadores Loongson se habían encontrado 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 señaló como 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 requerida ]

En junio de 2006, en Computex'2006, YellowSheepRiver anunció el Munitor YSR-639 , [75] una computadora de formato pequeño basada en el Loongson 2 de 400 MHz.

Desde noviembre de 2008, [actualizar]el nuevo netbook de 8,9" del fabricante chino Lemote que sustituyó al mengloong , Yeeloong (Portable Dragon), [76] con Debian , está disponible [77] en Europa a través de la compañía holandesa Tekmote Electronics .

En enero de 2010, la provincia de Jiangsu planeó comprar 1,5 millones de computadoras Loongson. [78]

En septiembre de 2011, Lemote anunció la computadora portátil Yeeloong-8133 de 13,3" con CPU Loongson-3A/2GQ de cuatro núcleos y 900 MHz. [79]

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 reportado de 1 TFLOPS y alrededor de 350 GFLOPS medidos por LINPACK . [80] 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 menos de RMB800,000 (aproximadamente US$ 120,000, € 80,000). [81]

En 2012 se informó que los procesadores Loongson se encontrarían en las supercomputadoras Sunway BlueLight MPP y Dawning 6000. [6]

Véase también

Notas

  1. ^ Los procesadores de la serie Godson/Loongson 2 se han desarrollado y nombrado principalmente de forma secuencial en formato alfabético.
  2. ^ Los procesadores de la serie Godson/Loongson 3 parecen recibir su nombre de acuerdo con el segmento y luego con el número de generación. El segmento suele ser A (PC de uso general), B (aparentemente con un alto número de núcleos) y C (procesadores para servidores). Los números de generación comienzan en 1000 para los procesadores de la primera serie y luego aumentan generalmente hasta el siguiente millar. Hay algunos procesadores que pueden estar entre productos de generación y que tienen una designación x5000.

Referencias

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  • Sitio web oficial
  • Loongson en GitHub
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