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主题：基于“龙芯”处理器的万亿次高性能计算机发展路线图 -- Jen
家园 基于“龙芯”处理器的万亿次高性能计算机发展路线图 
外链图片需谨慎，可能会被源头改从上表看到没有KD-70和KD-80，可能它们用在军工领域或本身就不存在。
外链图片需谨慎，可能会被源头改龙芯路线图。 国际固态电路会议ISSCC 2012 宣布八核心龙芯3B：65nm CMOS LP/GP，但2012年八核心龙芯3B1500造工艺已经升级到32nm HKMG。估计龙芯3C，28nm工艺制造，8-16个核心，主频1.5-2.0GHz，双精度浮点性能可达512GFlops。
外链图片需谨慎，可能会被源头改我国首台采用自主设计的“龙芯3B”八核处理器和超多端口千兆以太网交换芯片的万亿次高性能计算机“KD-90”由中国科学技术大学和深圳大学联合研制成功，并于12月26日通过由安徽省科技厅组织的专家组鉴定。中国科学院院士陆汝钤任专家组组长，省科技厅王洵副厅长和中国科大副校长朱长飞教授出席了鉴定会。
以陈国良院士为项目负责人的研制队伍，于2007年12月成功研制了基于“龙芯2F”处理器的万亿次高性能计算机“KD-50-I”，随后于2010年4月成功研制基于“龙芯3A”四核处理器的万亿次高性能计算机“KD-60”。2010年，中国科学院计算技术研究所成功研制出了面向高性能机及高端服务器应用的“龙芯3B”八核处理器。该项目组又依托国家“核高基”科技重大专项课题“高性能多核CPU研发与应用”项目的支持，经过近一年的技术攻关成功研制出了基于“龙芯3B”八核处理器的万亿次高性能计算机“KD-90”，并于近日完成了该项目的成果鉴定。这是我国高性能计算机国产化的又一次重要突破。
不知道KD-90用的是3B1500/32nm的还是65nm的3B。估计是旧的3B。[
根据进一步消息，确认是32nm的八核龙芯3B1500处理器，计算能力为龙芯3A的8倍。搭建一台万亿次高性能计算机，如果采用个人电脑的处理器，需要500多枚芯片。即使目前个人电脑上最先进的四核芯片，也需要50至100片，光处理器就有一台冰箱那么大。]如果这个性能提高型能够安装在中国的大型反潜巡逻机上，就完美了。
外链图片需谨慎，可能会被源头改通宝推：桥上,家园 龙芯国际化初试水 新加坡科学院将与龙芯联合开发100TFlops计算集群为扩容MIPS高性能机，新加坡科学院超算中心将与龙芯合作开发 100TFlops的计算集群。经与新加坡科学院超算中心，龙芯中科，德国EXTOLL公司等多方交流探讨，确定了联合开发方案。新的高性能集群将选用龙芯3B1500芯片、EXTOLL公司的HT互联方案新加坡超算中心作为用户及应用软件研发单位。该项目标志着龙芯在高性能计算方面，走向国际市场的第一步。
曙光龙芯3B集群交付国家深圳超算中心使用近日，基于龙芯3B处理器的曙光龙腾计算集群完成整机调试，并作为“曙光6000”的重要组成部分正式交付国家超级计算深圳中心使用。
“曙光6000”是我国首台过千万亿次的超级计算机系统，其中光“龙腾”计算集群部分采用了高密度刀片服务器形态，包含12个机架，92个5U高度的刀箱，每个刀箱包含14个基于龙芯处理器的刀片服务器，整体系统共采用了2500多颗八核龙芯3B处理器。龙腾集群采用千兆以太网互联，包含2个S55交换机和1个E600交换机，龙腾集群的64位双精度浮点计算峰值能力超过300TFlops。
目前“曙光6000”计算集群正式坐落在国家超算计算深圳中心，该中心是国家布局的重大科技基础设施项目，是深圳市建市以来投入最大的公共科技基础设施项目，龙芯超算集群的交付使用，进一步加强了深圳超算中心的核心计算能力的国产化，将对深圳乃至全国基础科研和经济社会发展发挥重要的促进作用。
家园 作者 陈怀临：中国龙芯CPU的调查与研究 系列目录 中国龙芯CPU的调查与研究
作者 陈怀临
龙芯CPU（1）–我们的龙芯1号
龙芯CPU（2）–我们的龙芯2号
龙芯CPU（3）–关于龙芯2号的一些说明
龙芯CPU（4）–我们的CPU
龙芯CPU（5）–再说我们的CPU
龙芯CPU（6）–李国杰院士谈研制龙芯CPU的策略考虑
龙芯CPU（7）–高性能通用微处理器研发现状及发展策略
龙芯CPU（8）–龙芯2号处理器设计报告
龙芯CPU（9）–龙芯2号处理器的微结构
龙芯CPU（10）–龙芯1号处理器结构设计
龙芯CPU（11）–龙芯3号多核处理器设计及其挑战
龙芯CPU（12）–龙芯图片展
龙芯CPU（13）–龙芯获MIPS正式授权
龙芯CPU（14）–龙芯签约MIPS引发“自主知识产权”之争
龙芯CPU（15）–龙芯的持久战
龙芯CPU（16）–龙芯的抱负。。。
家园 CPU研制是很不容易，但要建立相应的生态环境可能更难 龙芯成也MIPS，苦也是MIPS，随着MIPS被收购，MIPS将被ARM、Intel等竞争对手联手封杀。相当于龙芯的后院起火了，龙芯要一个人支撑起MIPS的生态环境，难上加难啊。
家园 MIPS被收购确实是个不确定的因素。 但龙芯其实有自己的指令系统。
12月7日下午消息，龙芯总设计师、龙芯中科总裁胡伟武今天表示，美国芯片公司MIPS被收购对龙芯没有影响，“反而是一件好事。”他还表示，龙芯暂时没有能力开发GPU芯片。MIPS是美国一家芯片厂商，龙芯采用这家公司研发的MIPS架构进行芯片开发。今年11月，MIPS公司被英国芯片厂商Imagination收购。在第二届“龙芯杯”中国开源软件设计大赛颁奖会议间隙，胡伟武向新浪科技表示，MIPS被收购对龙芯没有影响，“反而是一件好事。”不过，他未具体就此话题展开讨论。
他表示，龙芯经过三年多的准备，预计明年的产业化业绩将会出现一个小的爆发性增长。今年4月，他曾向新浪科技透露，龙芯中科2011年实现营收8000万元，今年营收预计将会超过1亿元。
胡伟武表示，龙芯已经在10多个行业具备成熟的解决方案，这些领域涉及军工，云存储、邮件服务器等。
他认为，龙芯目前需要全力打造生态系统。“虽然龙芯周围已经有100多家产业链公司，但生态系统的建设仍然处于非常初级的阶段。”
胡伟武表示，龙芯的目标是逐渐成为特定行业的CPU供应商，并探索成为产业型CPU领导厂商。他坦言，从长远发展看，龙芯需要研发GPU，但目前还不具备这样的能力。
龙芯中科成立于2008年。2010年由中国科学院和北京市政府共同牵头出资改建，旨在将龙芯处理器研发成果产业化。
目前龙芯中科的产品包括：龙芯1号系列及其IP，主要面向工业控制/数据采集，消费类电子等领域；龙芯2号系列，主要面向个人电脑、嵌入式等领域；龙芯3号系列，主要面向高性能计算机、低功耗服务器等领域。
家园 龙芯基本指令集来源于已经公开的MIPS指令集 但有几个指令还是处于MIPS专利保护阶段，虽然龙芯号称可以通过自己的指令绕开这几个指令，但一旦与MIPS指令集不同，原理上所有的开发、调试工具都要与现有的MIPS族开发、调试工具有所不同，潜在的应用环境问题不小，而且是不是侵犯了MIPS专利也是公说公有理，婆说婆有理，侵犯MIPS的法律之剑始终在龙芯的头上悬挂着，鉴于此风险，计算所最终还是买了MIPS指令集的使用权。
MIPS被收购，在胡伟武看来是“好事”，从我的角度来看只能是他的自嘲之说。这次收购，是竞争对手充分利用MIPS生存困难之际，以极小的代价取得最大利益的行动。环顾世界半导体领域，利用MIPS做嵌入式设备的不在少数，但真正还在用MIPS做通用计算的差不多仅仅龙芯一家，作为CPU婴儿期的龙芯，如何建设自己的通用计算生态环境，来与壮年期的Intel以及窥视CPU龙头老大的青年期突飞猛进的ARM进行竞争，mission imposible?
家园 我看很多中国公司在这件事情上不作为 我承认龙芯收购MIPS有困难，但很多公司根本就没想这么做。比如华为，从财务上讲收购对他们来说不过是九牛一毛。别看任正非嘴上喊要搞自己的开发以防受制于人，MIPS这件事上我是没看见什么动作。其实就现在华为的产品中用MIPS指令集也不在少数。
另外，虽然中国公司直接收购MIPS的可能遭到封杀，但这并不意味着我们什么也做不了。支持非营利组织把MIPS买下来后开源怎么样？这既名正言顺，又极大支持了所有中国公司搞CPU的生态环境。即使自己不搞，防止美国公司将来在知识产权上的盘剥所产生的效益也远远高于收购所付出的代价。类似的机会还有很多，像Oracle买入MySQL时就有人有此动议。总之，很多中国公司在此类问题上缺乏远见。
家园 的确如此 IT行业还是要争取在上游搞些动静出来，否则就是一个加工厂的命。
不过MIPS大概是没办法卖给中国公司，这个算特例。
对于做集成的公司来说，用什么内核其实关系不大，关键看性价比和工具链完善程度。
家园 我感觉华为其实和一些工程设计院干的活几乎是一样的。 可能是外行话。
家园 把华为作例子不合适 华为选择ARM作为自己的CPU发展之道，华为海思四核CPU已经在自己手机上使用了。
家园 以华为的体量，需要的是狡兔三窟 ARM可没有MIPS那么开放。把自己拴在ARM这棵树上，不定哪天被人吊死。
另外，尽管手机的批量大，但华为真正赚钱的是那些MIPS指令集的交换机。这部分产品用ARM有什么优势吗？
家园 我不同意您的观点 华为体量很大，但利润率很小，去年350亿美元的产值，利润才24亿美元，员工总数15万左右，真的经不起折腾。芯片业是典型的烧钱行业，我认为绝不能狡兔三窟，而应该作前瞻性分析，谨慎决策，瞄准一个方向，坚持不懈。
至于ARM与MIPS谁优谁劣，就算不计较MIPS现在的结局，退回五年前，随着SGI消亡，基本上宣布MIPS通用计算大规模商业化的失败。而此时的ARM，正在嵌入式系统中呼风唤雨，那时我们研发的嵌入式系统基本上是ARM+DSP架构。那时如果眼光超前一点的人，应该知道ARM、MIPS中选择谁。
随着半导体工业的发展，现在的fabless芯片设计又进入新的境界，以前我们的概念是利用设计工具做好设计，扔给代工厂，代工厂根据设计工具的器件库将芯片生产出来。这里有两个隐含的问题：
一个问题是设计工具是照顾到所有使用者的，它不可能针对你的需求做到设计最优，据说AMD功耗始终被Intel压着，除了intel的制程远比AMD先进外，另一个重要原因是AMD使用大量的标准工具设计，而Intel除工具设计之外，还有一批资深工艺工程师对后端进行优化。
另一个更重要的问题是随着加工的线宽进一步缩小，象28nm到22nm到14nm，设计工具使用的器件库必将遇到可靠性问题，这需要设计者与设计工具研制者及代工厂一起针对设计的芯片研究如何调整、优化器件库(不准确)来满足芯片良品率的要求，譬如前一阵子，ARM联合台积电、Cadence成功流片20nm的A15。而AMD与GlobalFoundies的分手，使得它的32nm芯片良品率始终不过关，被迫与台积电商量代工。
说以上的事，无非提醒芯片的设计绝对不是轻松的事，ARM现在的强劲之处在于它有能力让设计工具方、代工方为它服务设计出性能优异的芯片，Intel自己设计、制造一条龙也没有问题，AMD芯片量已经做到如此大，仍然逃脱不了连年亏损的下场，大陆这边中芯国际不给力，龙芯力不从心，华为要走MIPS之路能好到哪里？
- 复 我不同意您的观点
家园 如果眼光仅仅限于嵌入式系统，那么无疑ARM胜出 但是，嵌入式系统是现在华为的利润来源吗？嵌入式系统可能成为华为未来的利润增长点吗？看看现在国内有多少家公司在搞嵌入式系统，就知道竞争有多么的激烈，凭什么华为就一定能赚大钱？
在ARM体系结构下，ARM和代工厂做了大部分技术工作。正如你所举的例子，ARM联合台积电、Cadence成功流片20nm的A15。那么将来ARM和代工厂肯定要拿走利润的大头。同时，这样的嵌入式系统也不符合任正非以防受制于人的初衷。
回到基本点，华为的核心利润是交换机，是基站。在这些需要大量数据处理的领域，64位的MIPS跑了多少年？64位的ARM要什么时候才能成熟？专业领域对线宽不是那么敏感，比如交换机，65nm的NP、ASIC绝对能把14nm的通用CPU打得找不到北。
结论，只有认识自己的核心利润才能有正确的决策。小公司背靠ARM无疑是对的，因为是否能活下来最重要。华为搞ARM则是铺摊子，因为对公司的核心利润帮助不大，搞得不好有可能成为乱烧钱。
家园 赫赫，回答得好！ 32位、64位MIPS能力最强，也只能在嵌入式里打转，千万不要说作为通用计算如何如何，因为SGI已经被Intel打翻在地了。我不知道您说的32位、64位MIPS应用是不是指CISCO系列交换机、路由器，包括华为山寨版。不过凭我有限的网络知识，中低端网络交换设备对CPU能力要求不强，MIPS正是合适场合，同样象Linksys网络交换设备他们用ARM系列也能胜任，但是我印象中象CISCO 7000系列数据中心级的路由交换设备用的恰恰是Intel的Xeon!
ARM和代工厂合作并不生产CPU，而是告诉采用ARM方案的芯片设计者我的方案已经可以在20nm制程下生产了，不是打空炮。ARM利润是很高，代工厂也要钱，但不是利润，是生产费用包括利润，否则人家花几十亿美元升级制程发疯了？但是不是利润大头，看你如何打开市场了，否则人家高通原来靠cdma专利过得好好的，干么投入ARM怀抱？干么成为12年成长最迅速的半导体企业？当然你花高价买ARM方案，每卖一颗还要给ARM提成，总共也就卖了几千上万颗，还不亏得一塌糊涂？
关于是不是只能小公司背靠ARM，那就更不知所云了，不要跟我说Samsung是小公司，google是小公司，微软发什么神经去弄什么Windows RT。
- 复 赫赫，回答得好！
家园 我讨论的是没有芯片业基础的公司 拿到ARM的方案只有照搬的份，所以同质竞争很激烈。我也没有说只能小公司背靠ARM，我说的是对小公司来说背靠ARM是最优解。对于大公司来说如何，要看其背景。你举例的高通、Samsung在ARM没出世之前就是IC大佬，像你所言资深工艺工程师对后端进行优化的事自己就能做。他们与ARM之间是平等的合作关系。真要哪天翻脸，展开专利大战，输的很可能是ARM。另外，他们都有各自的专长。别看嵌入式到处都有，但加上基带电路的嵌入式做得好还真没几家。Samsung的生产无需别人代劳。所以他们有理由拿到利润的大头。Google、微软是软件公司，别人生产什么就支持什么。值得指出的是，Android到了4.0之后开发工具包才全面支持MIPS，此时距离MIPS被贱卖不到一年的时间，不要跟我说Google的领导都是吃干饭的。
与华为相似的公司是Cisco、Juniper（Linksys产品面向家用和小办公室，根本提不上号），他们可没有琢磨着生产什么嵌入式终端。交换机、路由器是专用领域，设计时可以五湖四海，不用像手机那样非ARM莫属。在这个领域里，可以用通用处理器，像你举例的CISCO 7000；可以用专用集成电路（ASIC），像Juniper的E、M及T系列；但用的最多的是网络处理器（NP）。同样技术水平下，网络处理器比通用处理器快，比专用集成电路灵活。很多网络处理器用的就是MIPS64核（连接）。总之，在网络设备中MIPS的应用比你想象的要深得多。几年前，当微软指责华为非法使用Office时任正非一怒拆掉所有机器上的Office。如果有一天某公司指责华为用的MIPS系统侵权的话，任正非可没有一夜弃置不用的勇气。这就是为什么我说华为应该在MIPS收购上更积极一些，主动防御可能代价要小得多。