自主创新，始终是社会高质量、可持续发展的关键，在科技产业更是如此。无论是PC互联网时代的Wintel，还是移动互联网时代的ARM+Android或是苹果，一家又一家的万亿美元市值企业让人们深刻意识到了技术自研+产业生态的重要性。在中国，也有这样的一家企业，从中科院计算所的一个课题组出发，经过20年的发展成功打破了外商的绝对垄断，走出了一条属于中国人自己的创新之路。
北京时间6月6日，龙芯中科在京举办了LoongArch生态发展暨通明湖创新应用论坛，正式发布了龙芯3C5000服务器处理器，龙芯3C5000系列是龙芯中科面向服务器领域倾力打造的高性能通用处理器，采用全新的龙芯自主指令系统（LoongArch），无需国外授权。龙芯3C5000具备强算力、高性能的特点，可满足通用计算、大型数据中心、云计算中心等场景需求。
龙芯3C5000处理器
对于信创产业的长期发展来说，自主指令系统的重要性不言而喻，也是实现技术自由的前提条件。从MIPS架构到LoongArch架构，龙芯中科的潜心研发使其彻底摆脱了MIPS的限制，做到了从指令系统到CPU设计的全自主化。在设计思路上，龙芯CPU是先提高单核性能再增加核数，通过设计优化再利用先进工艺提高性能。经过十年的持续迭代，龙芯CPU的单核性能已接近国际主流CPU水平。同时，龙芯中科还通过多核设计、先进封装等快速补齐服务器产品线，完善龙芯服务器的生态建设。
算力新突破 安全更可靠
龙芯3C5000处理器采用LoongArch全自主指令集LA 464微结构，主频达到2.0-2.5GHz，集成了16个高性能LA464处理器核，支持128/256位向量计算，双精度浮点峰值达到560GFlops，SPEC功耗为130-150瓦。同时，龙芯3C5000支持4个72位DDR 3200内存控制器，以及ECC校验。配置方面，龙芯3C5000支持双路、四路典型结构，*多支持16路互连。
从龙芯3C5000单芯片性能来看：SPEC CPU2006的单核base分值>10分/GHz，单芯片SPEC分值>200分；Unixbench分值单线程>1700分，十六线程>9500分，为国产CPU中*高；浮点计算性能方面，每核内置2个256位向量计算部件，双精度浮点峰值计算性能达到560G Flops，16核处理器性能与ARM 64核相当；访存带宽方面，每四核心拥有一个内存控制器，Stream性能>34GB；业务带宽方面，搭配龙芯新一代桥片，PCIe吞吐带宽达到66Gb，比一代产品提升400%。
安全可靠是自主可控的关键，对此，龙芯中科非常重视，充分确保底层安全，并为等保2.0、可信计算、国密算法替代、网络安全漏洞防护等提供了CPU级内生支持。龙芯3C5000的安全体系包括两个机制：在芯片级安全机制中，片内集成了安全可信模块（独有核心控制），可取代外置可信芯片，以及高性能密码算法服务能力（独有算法设计，加解密效率达到5Gbps以上，可替代高性能密码机）。在处理器核内安全机制中，具备四种专有能力，包括专有机制防止缓冲区溢出类攻击、专有机制防止Meltdown及Spectre类攻击、专有安全执行区域设置，以及专有硬件机制监督操作系统函数调用、内存访问、IO访问。
软件全自研 灵活易部署
对于一个成熟的生态而言，软件和硬件的完善程度至关重要，龙芯把这一理解深刻融入了IP核和基础软件的层面。龙芯中科提供了BIOS、内核、编译器、虚拟机、浏览器、图形库等核心模块，通过统一系统架构实现了操作系统硬件的兼容。利用高效的二进制翻译系统LAT，龙芯中科消除了指令系统壁垒，支持x86和Arm平台的软件在龙芯平台上运行。
据了解，龙芯中科自行开发或移植了Java虚拟机、javaScript/浏览器、.NET核心等基础软件环境，支持GCC、LLVM、GOLANG编译器社区，并且正在形成自主编程框架。今年5月，GNU项目宣布其GCC版本 12.1已支持LoongArch架构，使得软件开发者能够更好地处理基于龙芯*新处理器的系统，获得更好的Linux体验。LoongArch拥有超过2000条专有指令，包括二进制转换扩展指令、向量处理扩展指令、高级向量处理扩展指令、虚拟化扩展指令等等。
在整体方案的配置上，龙芯3C5000支持多种选择。面向专用业务提供灵活高效的部署，可选单路16核方案，适用于存储、网安、负载均衡等场景，装载塔式工作站；面向通用业务提供高性价比的部署，可选双路16*2核方案，用于1U灵活高密、2U通用计算、4U存算一体的服务器配置；面向高端计算提供更强性能，可选四路16*4核方案，适用于超算、云计算、AI等场景。
软硬两手抓 加速商业化
得益于多年以来的持续深耕，龙芯中科一方面把底层技术牢牢掌握在自己手中，另一方面逐步发展出了繁荣的产业生态，这也是龙芯中科从指令系统架构开始做起的原因之一。基于龙芯3C5000L/3C5000/3D5000服务器，搭载龙芯开源操作系统Loongnix Server的解决方案支持KVM和容器的环境构建，可以提供通用算力支持和商密合规支持，前者可提供虚机服务、容器服务、裸金属服务、网络服务、存储服务，后者可提供身份鉴别、镜像存储、外部链路、口令加密、密钥管理、证书管理、日志管理等功能。同时，龙芯商密云解决方案还能够提供业务上云、密改密评、等级保护一站式服务。
目前，搭载LS3C5000服务器CPU、LS7A2000配套桥片、LS2K0500 BMC控制芯片的LoongArch架构服务器除了支持Loongnix Server OS，还支持统信OS、麒麟OS、龙蜥、OpenEuler、CentOS，可运行OpenStack、Spark、Kafka、mongoDB、Kubernetes、MySQL等基础软件，支持腾讯云、天翼云、华云等平台，上层可运行分布式存储、大数据、云计算、AI、区块链、Web、HPC等业务应用。
经过20余年的艰苦奋斗，龙芯中科凭借深厚的硬实力和软实力在基础IT领域获得了足够有份量的话语权，并且吸引着源源不断的生态伙伴参与其中。作为全球数字经济发展的领跑者，中国的产业数字化正在如火如荼的展开，在这一过程中，势必要借助技术手段对千行百业的业务场景进行赋能，而龙芯中科则构筑了自主创新的基石。属于龙芯的商业时代，正在加速到来。