龍芯2E處理器由中國科學院計算技術研究所(下稱計算所)承擔的國家863計畫項目,即“龍芯2號增強型處理器晶片設計”。龍芯2E處理器是一款實現 64 位 MIPS III 指令集的通用 RISC 處理器。龍芯2E 的指令流水線每個時鐘周期取四條指令進行解碼,並且動態地發射到五個全流水的功能部件中。雖然指令在保證依賴關係的前提下進行亂序執行,但是指令的提交還是按照程式原來的順序,以保證精確中斷和訪存順序執行。四發射的超標量結構使得指令流水線中指令和數據相關問題十分突出,龍芯2E 採用亂序執行技術和激進的存儲系統設計來提高流水線的效率。
2006年9月13日,龍芯2E通過專家驗收。驗收專家們認為龍芯2E在單處理器設計方面已達到國際先進水平,是具有自主智慧財產權的CPU晶片。
性能特點
龍芯2E 處理器採用 90nm 的 CMOS 工藝實現,布線層為七層銅金屬,晶片電晶體數目為 4700 萬,晶片面積 6800 微米×5200 微米,最高工作頻率為 1GHz,典型工作頻率為 800MHz,實測功耗為 5-7 瓦。龍芯 2E 單精度峰值浮點運算速度為 80 億次/ 秒,雙精度浮點運算速度為 40 億次/秒,在 1GHz 主頻下 SPEC CPU2000 的實測分值達到 500 分,綜合性能已經達到高端奔騰 III 處理器以及中低端奔騰 IV 處理器的水平。晶片樣機能運行完整的 64 位中文 Linux 作業系統,全功能的 Mozilla 瀏覽器、多媒體播放器和 OpenOffice 辦公套件,可以滿足絕大多數桌面套用的要求,龍芯 2E 晶片已經成功套用於 Linux PC 的開發。
驗收專家組認為,龍芯2E高性能通用CPU晶片在單處理器設計方面已達到國際先進水平,是具有自主智慧財產權的CPU晶片。
龍芯2E通用64位處理器是目前全球除美日之外性能最高的通用處理器,也是中國大陸地區第一個採用90納米設計技術的處理器。該處理器最高主頻達到1.0GHz,峰值運算速度達到每秒40億次雙精度浮點運算,實測性能超過1.5GHz奔騰Ⅳ處理器的水平,具有低成本、低功耗、高性能、高安全性特點。
在現場演示中,龍芯2E樣機使用64位Linux作業系統,能流暢運行Mozilla瀏覽器、OpenOffice辦公套件、Mplayer流媒體播放器等應用程式,並能正確支持中文輸入和顯示。據悉,計算所與其它單位合作,先後開發了基於龍芯系列CPU晶片的多種套用系統,包括低成本電腦、第二代機頂盒等。在包括政府辦公、數位電視、農村信息化、工業控制等領域展開了試點套用,並與國外著名企業簽署了授權生產銷售協定。龍芯2E處理器將於2006年底以前上市。
龍芯2E項目在晶片微體系結構、物理設計、全定製設計、驗證與可測性設計、最佳化編譯等方面都有較大的自主創新,研製過程中申請了發明專利12項,發表論文39篇。龍芯2E是中國實施863計畫和知識創新工程的重大成果,為眾多整機企業提供了有市場競爭力的通用處理器晶片。
計算所有關負責人說,項目組是2005年4月接到龍芯2E的正式立項通知,執行時間不到1年,“可以說,在如此短的時間內設計出像龍芯2E這樣高性能的處理器設計難度非常大。”但在項目組所有成員的共同努力之下,終於在2005年年底之前將龍芯2E的設計交付流片,並且於2006年3月拿到龍芯2E的晶片。
對外合作
2006年6月,意法半導體公司和中科院計算所簽訂技術許可協定,該公司計畫每年銷售龍芯1000萬顆以上。“龍芯”、“Loongson”及龍芯Logo屬中國科學院計算技術研究所所有,計算所擁有其全部法定權利。10月26日,中科院計算所和意法半導體簽署合作開發多核處理器協定,其中便涵蓋45納米技術的合作,龍芯2號則會進一步採用65納米技術。
意法半導體成立於1987年,是義大利SGS半導體公司和法國湯姆遜半導體公司合併後的新企業。意法半導體是歐洲最大的半導體公司,2005年淨營業收入88.8億美元。根據2005年的統計數據,意法半導體是中國市場第三大半導體供應商。今年第三季度公司的營業額較去年同期上漲11.9%,達到25億美元。