基于龙芯处理器的自主可信计算机研究

合集下载

基于龙芯处理器的嵌入式可信解决方案

可信引导程序及可信内核模块构建核心度量根，其中可信内核是一个内嵌ｖＴＰＭ（ｖｉｒｔｕａｌｉｚｅｄｔｒｕｓｔｅｄ￣ａｆｏｒｍｍｏｄｕｌｅ）的精
简操作系统，并依据该信任根设计了信任链传递模型。为缩短信任链的长度，采用联合度量方式对引导加载程序及可信
内核进行完整性校验，用户内核是经过设计裁剪的嵌入式操作系统，运行在虚拟机上，实现了基于国产处理器的嵌入式平
平台的安全控制机制的研究越来越重要。传统的嵌入式设计较少考虑系统安全的问题，这
第２８卷第５期２０１８年５月
计算机技术与发展
Ｃ０ＭＰＵＴＥＲＩＥＣＨＮ０ＬＯＧＹＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
Ｖｏ１．２８Ｎｏ．５Ｍａｖ２Ｏ１８
基于龙芯处理器的嵌入式可信解决方案
易平，庄毅
（南京航空航天大学计算机科学与技术学院，江苏南京２１Ｉ１０６）
ｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅＳＨＡ一１ｅｎｇｉｎｅａｎｄｔｒｕｓｔｅｄｋｅｒｎｅｌｍｏｄｕｌｅｓ．Ｔｒｕｓｔｅｄｋｅｒｎｅｌｃｏｎｔａｉｎｓｖｉｔｘｕａｌｔｒｕｓｔｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｍｏｄｕｌｅ（ｖＴＰＭ）ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏ－
ｖｉｄｅｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔｒｕｓｔｅｄｃｈａｉｎ，ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒａｎｄｔｒｕｓｔｅｄｋｅｒｎｅｌｔｏｇｅｔｈｅｒＣａｎｂｅｍｅａｓｕｒｅｄａｓａｗｈｏｌｅｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙ．Ｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｔａｉｌｏｒｅｄｔｏｂｅｕｓｅｒｋｅｒｎｅ１．ｒｕｎｎｉｎｇｏｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｍａ－ｃｈｉｎｅ，ａｎｄｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｔｒｕｓｔｅｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｄｏｍｅｓｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｃｒｉ· ｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｕｉｌｔａｔｒｕｓｔｅｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｅｍｂｅｄｄｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｏｕｔａｄｄｉｔｉｏｎａｌｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｉｍ— ｐｒｏｖｅｓｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｓｙｓｔｅｍｓｌａｒｇｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｕｓｔｅｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ＬＯＯＮＧＳＯＮ；ｖｉｒｔｕａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＳＨＡ－１；ｓｅｃｕｒｉｔｙ

基础IT国产自主可控研究报告

操作系统
图表9：国产操作系统盘点优势
图表10：目前大部分应用软件完成国产化适配
中标麒麟
适配X86及龙芯、申威、飞腾等国产CPU，率先实现了对X86及国产CPU平台的支持。目前在公开的国产操作系统领域市场占有率稳居第一。
银河麒麟
软硬件兼容性最好，人机交互界面友好易用，具有高安全、高可靠、高可用、跨平台、中文化等特点。
深度Linux
集成和配置较优秀的开源产品，基于HTML5开发了一系列面向日常使用的应用软件，易用美观， Windows替代性较好。
新支点
拥有千人研发团队，研发实力最强。支持国产芯片（龙芯、兆芯、ARM）及软硬件，开源，安全、可靠可控、好用。中兴内部使用和已被众多企业、政府及教育机构采用，收入规模最大，此前较少被市场关注。
6.0
50%
1.0
6.7
替换空间市场份额单价(元) 持股比例收入(亿元) 净利率净利润(亿元)
硬件整机(万台)
300
30%
5000
——
45
8%
3.6
飞腾芯片(万片)
330
30% 800/6000 35.00%
4.4
20%
0.9
合计
4.5
集成(亿)
数据库(人大金仓) (万台)
合计
图表18：太极股份业绩弹性测算
自研、东方通
GaussDB
有华为云
有
网安产品及解决方案
1
CEC发布PK2.0体系，融入云移物大智
PK体系迈入2.0阶段：10月20日，中国电子正式发布PK 2.0体系。该体系由飞腾2000系列CPU+麒麟4.02系列操作系统组成（PK体系1.0为飞腾1500 +麒麟4.0），兼容移动、、云大数据和物联网、人工智能等最新技术的产品组合生态。PK2.0体系融入云物移大智等主流技术，实现了PC互联网、移动互联网、物联网的全贯通，是面向现代数字城市和网络信息体系的未来国内主流生态技术体系。作为 PK 体系的核心支撑，中国长城集研发、制造、销售、系统集成、服务于一体，着力打造高安全基础设施底座。基于飞腾 CPU、银河麒麟操作系统的台式机、一体机、笔记本、服务器、存储等产品和解决方案，目前已在多个部委、省市及政务、金融、交通互联网等多个行业实现规模应用。

基于龙芯开源CPU的计算机组成原理实验课程改革

图 3 单周期 CPU 的大致框图
学生的理论知识和实际动手能力有较高要求，且程序调试较复杂。为此，在教学实践中，笔者将该实验设置为可选，鼓励学有余力的学生完成。 2.8 静态五级流水 CPU 的实现
最后一个实验要求学生设计一个五级流水 CPU。该 CPU 的主体部分使用 2.7 节完成的多周期 CPU，但此处要求将指令拓展到 40 条以上，并在此前基础上加入延时槽技术。此外，该实验在每个模块中加入 allow_in 信号和 over 信号，以此使该模块不断运作，从而实现流水线效果。该实验使用了大量的控制信号来维持流水线的秩序，要求学生对 CPU 功能结构有深入的了解，并能把各模块联系起来，最后还要通过仿真器分析设计结果，做出改进。在教学实践中，笔者将该实验设置为可选，鼓励学有余力的学生完成。
计算机教育
156
Computer Education
2018
一系列教学改革尝试。在实验过程中，通过指导学生动手实践，从零开始逐步完成一个可真实运行的 CPU 核心，激发了学生的学习主动性，巩固了学生的课堂知识，使学生对所学知识融会贯通，取得了较好的教学成果。基于龙芯开源 CPU 的计算机组成原理实验平台已在南京邮电大学的 2014、2015 级计算机专业本科生中试用，在教学过程中取得了较好的教学效果。 3.1 教改成效
此外，龙芯具有较好的社会影响力，配套培训较多，学生学习热情高。例如，2017 年 6 月，龙芯公司在南京航空航天大学进行了全国大学生计算机系统能力培养大赛的相关培训 [8]，在培训过程中，龙芯开发人员介绍了龙芯开源 CPU 的设计流程，对实验箱进行了演示，详细介绍了所用的 MIPS 指令集，极大地提高了学生对于计算机整体系统的认识。 3.2 存在的问题和思考

龙芯处理器及其应用研究

龙芯处理器及其应用研究随着计算机技术的发展，CPU (Central Processing Unit) 的功能也变得越来越强大。

尤其是在大数据、人工智能、云计算等领域，对CPU的性能需求极高。

龙芯处理器作为国产处理器，经过多年的研究和开发，已经成为了一个具有竞争力的产品，逐渐在国际市场上占据一席之地。

本文将介绍龙芯处理器的基本情况和应用研究。

一、龙芯处理器的基本情况1、产生背景龙芯处理器是中国科学院计算技术研究所开发的一款基于MIPS结构的处理器。

作为我国自主研发的芯片，龙芯处理器的研制历程可追溯到上世纪90年代初期。

由于国外厂家对于芯片产品的供应策略和政治经济原因，使得中国在信息产业方面需要从根本上解决芯片技术自主可控的问题。

因此，中国科学院计算所率先开展了龙芯处理器研制项目，旨在发掘中国芯片技术特色，提高我国的芯片自主可控能力。

2、技术发展历程2001年2月，中国科学院计算技术研究所正式启动了“龙芯处理器研制”项目，着手进行四个基于MIPS结构的处理器的设计工作，分别是：龙芯1号、龙芯2号、龙芯3号和龙芯3A。

这些处理器的研制不仅需要具备芯片设计技术，还需要涵盖模拟电路设计、数字电路设计、甚至PCB设计等多方面技术，工艺的规定和制程的准备也是攸关芯片研制工作的重要因素。

在经过多年的研究和开发之后，2008年龙芯3A处理器正式推向市场，成为中国芯片市场上的一颗新星。

3、主要特点龙芯处理器集成了多种新型技术，比如一种新型高速缓存技术，带宽大、时延小，适用于单片机、DSP、ARM等低功耗嵌入式芯片；另外还包括采用了低功耗模式的芯片电源管理技术、技术先进的片上系统技术、输入/输出引脚可配置等技术，使得龙芯处理器具有强大的计算能力、低功耗、高可靠性等优势。

并且，龙芯处理器采用MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）架构，意味着它是一个高度优化的，非常适合高效和并行计算的芯片。

基于龙芯处理器的可信计算机研究与设计

信任链的起点在系统启动过程中，过调用Ｔ通ＣＭ中的可信测量
模块实现对系统启动加载程序完整性的验证，借助信任链传递机制依次将这种验证机制传递到应用程序层。由于ＣＴ与处ＲＭ理器架构和指令集紧密相关，有跨平台的特点，具因此，信Ｐ可Ｃ平台中的ＣＴ只适用于Ｘ６处理器可信汁算平台。由于龙芯ＲＭ８
随着龙芯处理器技术的日益成熟，各种相关计算机产品逐
是运行在ＢＯＳ之前的一段独立代码或者就是ＢＯＳ本身，为Ｉｌ作
渐应用到各个领域，而在一些特定的应用领域，了采用国产处除
理器还不能保证计算机的可控与安全，要实现计算机的系统安
ｏｆｏｇｓＣＰＵ．ｃｄｉｇｈｔｕｔｃＩｏｎｏｎＡｃｏｒｎｔｅｒｓｅｄｏｍｐｕｅｔｈｏｌ，ｘｔｅｈｄｅｉｏｔｅｒｏｏｔｕｓ，ｕｔｃｉａｎｔｒｅｃｎｏｇｙｅｐａｉｔｅａｔｓｇｎｆｈｏｔｆｒｔｔｓｅｄｈａｎｒｄＴｒｓｅＳｏｔｅｔｃｋｂｒｇｏｒｒｈｅｈｄｆｅｓｇｎｔｅｔｕｔｄｏｍｐｕｅｒａｓｄｎｏｍｅｍａＣＰＵｕｔｄｆｗａｒＳａ，ｉｆｗａｄｔｅｍｔｏｏｄｉｈｒｓｅｃｎｔｂｅｏｈｄｅＫｅｗｏｒｆｏｎｏｙｄｓｏｇｓｎＣＰＵ，ｕｔｄｌｔｓｅｃｏｐｅ，ｓｇｎ，ｓｒｈｒｍｕｔｒｄｅｉｒｅａｃｅ

中国首个基于自主CPU的国产云计算系统问世

中国首个基于自主CPU的国产云计算系统问世2016年6月13日，在深圳大学召开了“基于国产龙芯3B1500处理器的云计算系统SD-30”（以下简称SD-30）成果鉴定会。

经深圳市科技创新委员会授权，鉴定委员会通过SD-30系统的鉴定。

SD-30是深圳大学陈国良院士团队联合龙芯中科技术有限公司研制的我国第一套采用自主设计的基于龙芯3B1500处理器的云计算处理与应用系统，具有高密度、高能效、高扩展性的特点，在软硬件结合的虚拟机设计与性能优化等关键技术上达到了国内领先水平。

什么是云计算自ENIAC诞生至今,计算模式在经历了单机、终端-主机、客户端-服务器等几个模式的变迁之后,进入了互联网时代。

在互联网将全球的电脑连接起来之后，极大的改变了人们的工作和生活方式，并带来的网络业务需求激增、应用程序层出不穷、信息规模迅猛增长、处理任务复杂多变、存储设备日趋紧张等问题。

云计算正是在这样的时代背景下应运而生。

它通过将计算任务分布在由大量计算机构成的云上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务，成为解决高速数据处理、海量信息存储、资源动态扩展、数据安全与实时共享等问题的有效途径。

具体来说，云计算是以互联网为载体,利用虚拟化等手段整合大规模分布式可配置的网络、计算、存储、数据、应用等计算资源,使其以服务的方式提供给用户,满足用户按需使用的计算模式。

云计算有以下四个特点：一是以互联网为载体。

云计算是一种大众参与的互联网计算模式,一切能够联网的设备都能利用互联网,实现位置透明、无所不在的访问。

二是以服务是核心。

各种软件和硬件都是资源并被封装成了服务,用户看到的只是服务本身,无需关心相关基础设施的具体实现,即这些基础设施对用户来说是透明的。

三是资源可配置。

云计算具有整合资源按需扩展的特殊意义,它利用虚拟化技术,将物理上分散的来自不同数据中心的物理资源“整合抽象”成逻辑上集中的动态、可伸缩的虚拟资源,使其能够有效分配和按需扩展。

基于龙芯处理器的可信嵌入式计算机

2001年5月，在中国科学院计算技术研究所知识创新工程的支持下，龙芯课题组正式宣布成立，自此掀开了由中国自己制造微处理器的新篇章。

作为国产微处理器的代表，龙芯系列微处理器走过了艰难的发展历程，取得了辉煌的成绩。

在过去的10多年里，龙芯处理器在被誉为“龙芯之父”的胡伟武总工程师的带领下，先后完成了龙芯系列多款处理器的设计、流片、量产及推广应用，填补了国产处理器的空白，并在国际处理器市场占有一席之地，发展势头良好。

1龙芯系列处理器及其特性目前，已定型并量产的龙芯处理器，包含龙芯1系列（1A 、1B ）、龙芯2系列（2G 、2F ）、龙芯3系列（3A 、3B ）。

其中，龙芯1系列为单核32位低功耗、低成本的嵌入式微处理器，主要面向相对低端的嵌入式应用领域，以及航空航天等特殊应用环境，如2009年推出的龙芯1号宇航级抗辐照芯片，其性能及抗辐照能力达到国际先进水平。

龙芯1A 为一款300MHz 的SoC 处理器，片内集成32位处理器核、2D GPU 、VGA 和LCD 显示接口，以及南桥芯片组功能，可满足超低价位云终端、工业控制、数据采集、网络设备、消费类电子等领域需求，同时可以作为PCI 接口的全功能南桥使用。

龙芯1B 为一款233MHz 的SoC 处理器，片内集成32位处理器核、LCD 显示接口、双千兆以太网接口，以及丰富的IO 接口，可满足工业过程控制、嵌入式防火墙、嵌入式网关等典型嵌入式应用。

龙芯1A 处理器可稳定工作在266～300MHz ，其性能不低于500MHz ARM9处理器；龙芯1B 处理器可稳定工作在200～233MHz ，其性能不低于400MHz ARM9。

龙芯2系列是面向高端嵌入式应用和桌面应用的64位高性能、低功耗处理器。

其中，龙芯2G 集成3～4个处理器核，主频达到1GHz ，具有很高的性能功耗比，主要用于个人计算机等领域。

龙芯2F 为64位超标量处理器，主频为600MHz～1GHz ，最高双精度浮点运算速度可达到每秒40亿次，SPEC CPU2000性能测试达到500分，是一款兼容64位MIPS III 指令系统的高性能处理器，可使用在包括工业控制、行业终端（POS ）、网络安全、数字电视和车载娱乐等设备中，具有广阔的市场应用前景。

龙芯处理器商用密码指令集运算性能分析

I G I T C W技术分析Technology Analysis86DIGITCW2023.091 研究背景2021年，龙芯中科技术股份有限公司（简称龙芯中科）官方发布了基于龙芯架构的新一代处理器龙芯3A 5000的消息，“龙芯3A 5000实现了自主性和安全性的深度融合。

龙芯3A5000中包括处理器核心、内存控制器及相关PHY 、高速IO 接口控制器及相关PHY 、锁相环、片内多端口寄存器堆等在内的所有模块均自主设计。

龙芯3A5000处理器集成了安全可信模块，支持可信计算体系。

龙芯3A5000内置了硬件加密模块，支持商用密码SM2/3/4及相关算法，其中SM3/4密码处理性能达到5 Gbps 以上[1]。

”2 性能测试针对此款处理器，为了验证其商用密码指令集运算性能，笔者第一时间拿到了成品及适配的主板等硬件，并在实验室开展了初步测试。

为了比较该处理器在商用密码运算方面的性能，还选用了龙芯同期生产的3B5000处理器及市面上常见的英特尔处理器进行了比较。

在测试工程中，经向龙芯中科咨询得知，目前产品手册等白皮书还没有发布。

由于该款处理器刚刚发布，各操作系统厂商与之适配的操作系统、编译器还在适配研制过程中，正式版尚未发布。

因此此次测试尚未能检测商用密码算法通过处理器指令集的运算性能。

2.1 测试准备测试共选取了8款处理器进行对比测试，分别为龙芯3A5000、龙芯3B5000、龙芯3A4000、龙芯3B4000、英特尔赛扬J1900、英特尔i5-2400、英特尔i7-2600、英特尔至强E5-2620V2。

（其中3B5000、E5-2620V2为服务器架构，每台安装了两颗相同的处理器），如表1所示。

表1 测试机机型、处理器、内存、硬盘、操作系统版本等参数CPU 3A40003A50002*3B5000J1900i5-2400i7-26002*E5-2620 v2操作系统UnionTech OS 20UnionTech OS 20Kylin V10CentOS 7.8CentOS 7.8CentOS 7.8CentOS 7.8内存8 GB 8 GB 32 GB 2 GB 8 GB 16 GB 128 GB 硬盘240 GB SSD500 GB HDD 500 GB SSD 16 GB SSD1 TB HDD1 TB HDD 1 TB HDD 备注桌面PC 桌面PC机架式服务器工控机工控机工控机Dell 服务器龙芯处理器商用密码指令集运算性能分析徐海波（北京赛迪软件测评工程技术中心有限公司，北京 100048）摘要：文章介绍了龙芯处理器3A5000内置硬件加密模块，支持商用密码SM2/3/4，通过搭建测试环境，对龙芯3A5000处理器运算SM2/3/4算法的速度和吞吐量进行了测试，并与其他8款市面上主流的处理器进行了比较；对测试结果进行了分析，根据英特尔CPU的指令集机制进行了估算，与上一代处理器进行了对比，并对下一代处理器进行了展望。

基于“龙芯3B”的万亿次高性能计算机研制成功

＾
基于” 龙芯３Ｂ ” 的万亿次高性能计算机研制成功
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
¨
２
＾
ｉ：
；ｉ
自主设计的 “ 龙芯３Ｂ，＇八核处理器的万亿次高性能计算机 “ ＫＤ一９０ ” ，由中国科学技术大；
！学与深圳大学联合研制成功，日前在合肥通过专家组鉴定。
［５］王宝金．热磨机磨盘实际间隙精确测量与主轴运行状态监测的研究［Ｄ］．南京：南京林业大学，２００４．
的实用电路。电路构成简单，测量精度高，稳定性好，测量及时准确，为改进主轴设计提供了测试数据资料。
第一作者简介：陈发表论文１０篇。
虹，女，１９６２年生，河南人，大学本（编辑：王智圣）
科，高级Ｔ程师。研究领域：检测技术与自动化装置。已
ｆ … …… … … …… …… …… …… …… … … … … … … … 一 …… …… …… …… … … … … …… …… … … …… 、
［２］梁森，欧阳三泰，王侃夫．自动检测技术及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６．［３］宋雪臣．传感器与检测技术『Ｍ］．北京：人民邮电出
版社。２００９．
［４］陈振辉，马平，吴球红，等．基于ＭＡＸ１９７高速主轴
回转误差的测量［Ｊ］．机电工程技术，２００８（１）：
５７７６０．
３结束语
对高速旋转主轴运行时径向跳动量的精确测

基于龙芯处理器的一体式安全计算机设计

随着信息泄密事件的不断出现,国家对信息安全的越来越重视,在国家相关政策的大力支持下,以国产CPU 为基础的安全计算机得到大力发展,如以龙芯、飞腾、申威等国产CPU 为核心的安全计算机已经得到大量使用,其性能已能满足日常办公需求。

目前,基于龙芯3A4000的安全计算机大多以桌面式计算机为主,一体式安全计算机相对较少,因此设计一种基于龙芯3A4000的一体式安全计算机,对于丰富安全计算机种类、提升安全计算机设计水平等具有重要意义。

1主板架构设计图1是基于龙芯3A4000处理器的一体式安全计算机的主板结构框图。

龙芯3A4000一体式安全计算机采用“龙芯3A4000+7A1000”的方案进行设计,龙芯3A4000与7A1000桥片之间通过HT 总线互联,龙芯3A4000处理器是龙芯中科推出的一款适用于台式机、笔记本及服务器等设备的高性能处理器,其工作频率为1.8GHz ,内核数量为4,内核电源采用1.25V 供电,典型功耗为50W 。

通过7A1000桥片进行PCIE 资源的扩展,7A1000桥片可向外提供3组PCIEX8信号,每组PCIEX8信号可通过外部配置引脚设置成PCIEX4信号使用,2组PCIEX4信号,其中1组PCIEX4信号可分为4个PCIEX1信号使用,另外1组PCIEX4可分为2组PCIEX1信号使用,通过上述PCIE 信号连接相应PCIE 设备实现USB 信号、SATA 信号等信号的扩展,此外,7A1000本身还向外提供3个SATA2.0接口,6个USB2.0接口。

一体式安全计算机主板的PICE 信号分配情况如表1所示。

表1一体式安全计算机PICE 信号分配表其中,1路PCIEX8信号接主板上的MXM 插槽,用于安装独立显卡,实现显示功能;1路PCIEX8信号连接PCIEX8扩展槽,留以备用;剩余1路PCIEX8信号取PCIEX4信号连接WX1860网络芯片,实现网络扩展;另外1路PCIEX8信号连接M.2插槽,满足各种需求;1路PCIEX1信号连接MINIPCIEX1插槽,连接安全卡,实现一体式安全计算机的主动度量功能,安全卡插槽为特殊的MINIPCIEX1信号,除需要接入PCIE 信号外,还需接入相应的控制信号才能实现安全度量功能,另外还需接入LED 与蜂鸣器的控制线号,实现安全卡状态的指示;1路PCIEX1信号,连接USB 扩展芯片,用于扩展USB 信号,满足安全计算机基本的接口功能,另外,采用USB3.0HUB 芯片进行USB 信号的进一步扩展,连接USB3.0“三合一”模块,实现安全导入功能,用PCIEX2信号连接硬盘扩展芯片进行SATA3.0信号扩展,采用音频解码芯片实现计算机的音频输入输出功能。

龙芯计算机简介手册

龙芯计算机简介手册一、介绍龙芯计算机是中国自主研发的一种高性能处理器架构，是国家“863计划”项目成功研制的重大成果。

本手册将为读者详细介绍龙芯计算机的背景、特点以及应用领域。

二、背景1. 发展历程龙芯计算机的发展始于上世纪90年代初，当时我国在计算机领域面临着严重依赖进口的局面。

为了实现国产化，中国科学院开始了自主研发计算机的探索，并于1997年创立了龙芯公司。

经过多年的努力，龙芯计算机从最初的仿真模拟发展到目前的成熟商用阶段。

2. 技术突破龙芯计算机的最大突破在于采用了自主研发的指令集架构，摆脱了对国外技术的依赖。

其性能和功能特点与国际知名处理器相当，甚至更有优势。

同时，龙芯计算机在功耗控制、可靠性、安全性等方面也做了大量创新，使其在特定应用领域具备一定竞争力。

三、特点1. 高性能龙芯计算机采用了多核心设计，充分发挥了处理器的并行计算能力，提高了系统的整体性能。

在吞吐量和响应速度方面，龙芯计算机能够满足大规模数据处理、科学计算等高性能计算需求。

2. 低功耗龙芯计算机在节能方面也取得了显著的成就。

通过优化电路设计和制造工艺，龙芯处理器能够在保持高性能的同时，降低功耗，提高能源利用效率，减少能源消耗。

3. 强安全性龙芯计算机在硬件和软件层面都加入了多层次的安全机制，有效保护了用户的数据和隐私。

通过加密技术和安全认证措施，龙芯计算机被广泛应用于涉密信息处理领域。

四、应用领域1. 科学研究龙芯计算机在科学计算领域具备优势，可广泛应用于天文学、地震学、生物医学等领域的模拟计算和数据处理。

其高性能和低功耗特点为科学家提供了更强的计算支持。

2. 高性能服务器龙芯计算机可以构建高性能的服务器集群，用于大规模数据处理、云计算等任务。

其可靠性和稳定性使其成为企业级服务器的首选。

3. 国防安全龙芯计算机在国防安全领域有着广泛应用，可用于军事模拟、保密通信、导航定位等需要高性能和强安全性的任务。

五、总结龙芯计算机作为国产自主研发的处理器架构，在技术突破、性能特点和应用领域等方面取得了显著成就。

基于国产处理器的可信系统研究与实现

安全应用程序层可信操作系统层可信BootLoader层可信系统硬件层图1基于龙芯处理器的可信系统体系结构电源复位时钟龙芯2FDDR2RAMFPGABIOSTPMLPC总线显示控制器南桥PCI总线显示终端人机接口电子盘图2基于龙芯处理器的可信系统硬件层组成随着计算机技术的高速发展和信息战的愈演愈烈，计算系统的研究面临的关键问题已不再仅仅局限于运算性能、接口的丰富程度等方面，可信性等方面的研究已变得日益重要，很多军用领域所用的计算机系统已经趋向于使用国产处理器以保证系统的安全性，但是从可信性的角度来讲，仅使用国产处理器是不够的，本文针对这一趋势，对可信系统进行了研究，实现了基于国产龙芯处理器的可信系统构建。

1基于国产处理器的可信系统架构构建一个可信系统首先需要构建一个信任根，再建立一条信任链，信任的传递从信任根开始至硬件平台的BootLoader，再到操作系统，最后到应用程序，一级认证一级，一级信任一级，进而扩展到整个计算机系统，基于国产龙芯处理器的可信系统体系结构主要分为四层：可信系统硬件层、可信Boot-Loader层、可信操作系统层和安全应用程序层,如图1所示，其中信任根包含在可信BootLoader层内。

本文主要介绍可信系统硬件层、可信BootLoader层、可信操作系统层的构建及整个系统的启动过程和信任链建立的过程。

1.1可信系统硬件层可信系统的硬件层如图2所示，包括主处理器（龙芯2F芯片）、存储器系统、I/O系统、可信平台模块TPM 等，主处理器通过LPC总线与可信平台模块TPM进行通信，TPM由输入和输出、密码协处理器、存储单元等组件构成，是一个可以独立进行密钥生产与加解密的安全微控制器。

1.2可信BootLoader层可信BootLoader层由可信PMON与CRTM组成，如图3所示。

基于国产处理器的可信系统研究与实现苏培培,刘宝明(中国船舶重工集团公司江苏自动研究所，江苏连云港222006)摘要：根据可信计算组织TCG的可信计算规范，结合信任链的思想，基于国产处理器龙芯2F以及可信平台模块TPM，设计了基于龙芯处理器的可信计算平台，包括可信系统硬件层、可信BootLoader层和可信操作系统层，并设计了整个系统的启动程序,建立信任链,实现基于国产处理器的可信系统构建。

自主可控计算机信息论文-计算机信息论文-计算机论文

自主可控计算机信息论文-计算机信息论文-计算机论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1自主可控计算机系统总体机构设计为满足市场对CPU性能的现实需求，国产CPU厂家不断推出新产品，在本文中选择应用龙芯3A多核处理器进行自主可控计算机设计。

龙芯3A多核处理器片内共集成四片位超标量处理器核，设置有内存控制器两个，并设置有高性能控制器，其频率在1GHz时，单精度浮点运算速度可达到320亿次每秒，双精度浮点运算峰值达到160亿次每秒。

自主可控计算机硬件平台，设计为ATX主板形式，设置桥芯片组，应用具备通用性的外围接口控制芯片，其硬件整体框架如图1所示。

2自主可控计算机硬件系统设计研究2.1自主可控计算机关键电路设计2.1.1开机及复位电路设计自主可控计算机系统运行对每个芯片的开机次序，上电复位次序均存在着较为明确的要求，为此，需要合理设计计算机系统开机电路与复位电路，具体而言：启动220VAC电源之后，计算机系统会输出+5VSBY 备用电源，电源经过，32.768KHz晶体运转并向电路传输时钟信号，启动电源，计算机硬件平台开机电路作业。

电源开关PWRBTN信号传输到SuperI/O后，会向南桥传输低电平，南桥接收后进行反馈，SuperI/O接收反馈后向ATX电源传输PSON信号，硬件系统输出电源电压，电压输出处于稳定状态后，ATX电源会向系统CUP及南北桥传输准备就绪信号，复位电路执行动作，实现芯片初始化。

2.1.2时钟设计计算机系统，其芯片与接口运转，均需要依托时钟来提供工作频率，如针对单一芯片及其接口设置时钟，则会出现设计冗余，占用电路面积等问题，为此，需要将单一时钟设置为满足多种应用需求的时钟。

在设计中，应用SLG8LP65TTR时钟芯片，可以提供多种倍频时钟信号，如提供100MHz时钟，为PCI插槽、互联网控制芯片等提供支持，提供48MHz始终，为USB接口与SuperI/O芯片提供支持等。

龙芯处理器一体式安全计算机设计研究-计算机英语论文-计算机论文

龙芯处理器一体式安全计算机设计研究-计算机英语论文-计算机论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：设计了一种基于龙芯3A4000处理器的一体式安全计算机，在实现计算机功能的基础上，可通过切换开关将计算机切换为显示器使用。

首先，给出一体式安全计算机主板电路的架构，说明主板功能；然后，按照结构框图完成一体式安全计算机主板电路的各模块设计；最后，对龙芯3A4000一体式安全计算机的软件部分进行设计，完成一体式安全计算机的整体设计。

关键词：LS3A4000；电路设计；一体式安全计算机随着信息泄密的不断出现，国家对信息安全的越来越重视，在国家相关政策的大力支持下，以国产CPU为基础的安全计算机得到大力发展，如以龙芯、飞腾、申威等国产CPU为核心的安全计算机已经得到大量使用，其性能已能满足日常办公需求。

目前，基于龙芯3A4000的安全计算机大多以桌面式计算机为主，一体式安全计算机相对较少，因此设计一种基于龙芯3A4000的一体式安全计算机，对于丰富安全计算机种类、提升安全计算机设计水平等具有重要意义。

1主板架构设计图1是基于龙芯3A4000处理器的一体式安全计算机的主板结构框图。

龙芯3A4000一体式安全计算机采用“龙芯3A4000＋7A1000”的方案进行设计，龙芯3A4000与7A1000桥片之间通过HT总线互联，龙芯3A4000处理器是龙芯中科推出的一款适用于台式机、笔记本及服务器等设备的高性能处理器，其工作频率为1．8GHz，内核数量为4，内核电源采用1．25V供电，典型功耗为50W。

通过7A1000桥片进行PCIE资源的扩展，7A1000桥片可向外提供3组PCIEX8信号，每组PCIEX8信号可通过外部配置引脚设置成PCIEX4信号使用，2组PCIEX4信号，其中1组PCIEX4信号可分为4个PCIEX1信号使用，另外1组PCIEX4可分为2组PCIEX1信号使用，通过上述PCIE信号连接相应PCIE设备实现USB信号、SATA信号等信号的扩展，此外，7A1000本身还向外提供3个SATA2．0接口，6个USB2．0接口。

首台基于“龙芯3B”万亿次高性能计算机研制成功

首台基于“龙芯3B”万亿次高性能计算机研制成功
佚名
【期刊名称】《《军民两用技术与产品》》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】我国首台采用自主设计的龙芯3B8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与深圳大学联合研制成功，并通过了专家组鉴定。

这是我国高性能计算机国产化的又一次重要突破。

【总页数】1页(P30-30)
【正文语种】中文
【中图分类】TP338
【相关文献】
1.基于"龙芯3B"的万亿次高性能计算机研制成功 [J],
2.我国首台基于“龙芯3B”国产万亿次高性能计算机研制成功 [J],
3.我国首台基于“龙芯3A”的国产万亿次高性能计算机研制成功 [J],
4.我国首台基于龙芯处理器的万亿次高性能计算机研制成功 [J],
5.我国首台基于“龙芯3A”的国产万亿次高性能计算机研制成功 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

（１．ＳｈａｎｄｏｎｇＣｈａｏｙｕｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ２５０１０４，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＡｒｔｉｌｌｅｒｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔＡｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；
摘要： “ 斯诺登 ” 事件再一次证明，采用国外关键软硬件的计算机具有不可控的漏洞和后门，信息系统采用非自主的计算
机给国家、企业、军队带来安全威胁。文中设计并实现了一种安全可信计算机，采用国产龙芯处理器，减少了后门安全隐
３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｉｎｈａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｖｅｎｔｏｆ”Ｓｎｏｗｄｅｎ” ｏｎｃｅａｇａｉｎｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｕｓｉｎｇｆｏｒｅｉｇｎｃｏｍｐｕｔｅｒｓｈａｓｎｏｔｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｂｕｇａｎｄｂａｃｋｄｏｏｒ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｆｏｒｅｉｇｎｃｏｍｐｕｔｅｒｐｏｓｅｓａｓｅｃｕｉｒｔｙｔｈｒｅａｔｔｏｔｈｅｓｔａｔｅ，ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓａｎｄｔｒｏｏｐｓ．Ｉｎｈｉｔｓｐａｐｅｒ，ｄｅｓｉｇｎｎｄａｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｒｕｓｔ＆ｓｅ－
患，通过设计板载可信密码模块、端口控制电路和身份认证装置，实现了ＢＩＯＳ主动度量恢复，硬件级的端口控制和身份认证功能，同时实现了对硬件、ＭＢＲ、操作系统的完整性保护功能。通过实验测试表明，文中设计实现的安全可信计算机原理样机具备身份认证、主动度量ＢＩＯＳ、端口控制、完整信任链保护等安全可信功能，大大提高了计算机的安全性。
第２５卷第３期２０１５年３月
计算机技术与发
ＣＯＭＰＵＴＥＲＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
Ｖｏ１．２５Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０１５
基于龙芯处理器的自主可信计算机研究
关键词：可信计算；主动度量；龙芯处理器；端口控制；可信引导
中图分类号：ＴＰ３９３．０８文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ — ６２９Ｘ（２０１５）０３ — ０１２６－０５
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ — ６２９Ｘ．２０１５．０３．０２９
ｃｕｒｉｔｙｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｕｓｉｎｇＮａｔｉｖｅＬｏｏｎｇｓｏｎＣＰＵ，ｅｄｒｕｃｉｎｇｈｅｔｓｅｃｕｉｒｔｙｉｓｒｋｓｏｆｂａｃｋｄｏｏｒ，ｔｈｒｏｕｇｈｈｅｔｄｅｓｉｇｎｏｆｏｎ —ｂｏａｒｄｔｒｕｓｔｅｄｃｒｙｐｔｏ —
赵斌，杨明华，柳伟，冯磊，路永轲
（１．山东超越数控电子有限公司，山东济南２５０１０４；
２．第二炮兵装备研究院，北京１０００９４；
３．北京理工大学计算机学院，北京１０００８１）
ｇｒａｐｈｉｃｍｏｄｕｌｅ，ｐｏｒｔｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄａｕｈｅｔｎｉｔｃａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｈｅｔｉｎｉｔｉａｉｔｖｅｍｅａｓｕｅｍｅｒｎｔｏｆＢＩＯＳ，ＢＩＯＳｒｅｓｔｏｉｎｒｇ，ｈｒｄａｗａｒｅｌｅｖｅｌｓｐｏｒｔｃｏｎｔｒｏｌｎｄａａｕｈｅｔｎｔｉｃａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｈｅｔｉｎｔｅｇｉｔｒｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｈｅｔｈｒｄｗａａｒｅ，ＭＢＲａｎｄＯＳ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉ－
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｅｃｕｒｉｔｙ＆ＴｒｕｓｔＣｏｍｐｕｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＬｏｏｎｇｓｏｎＣＰＵ
ＺＨＡＯＢｉｎ，ＹＡＮＧＭｉｎｇ—ｈｕａ，ＬＩＵＷｅｉ，ＦＥＮＧＬｅｉ，ＬＵＹｏｎｇ—ｋｅ