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算力新高度 生态新格局 龙芯3C5000服务器CPU发布

发表时间:2022年06月10日 作者: 浏览次数:65

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。

全新自主指令系统 看懂龙芯服务器CPU
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,最多支持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中最高;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最新处理器的系统,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。