龙芯3号多核处理器设计及其挑战
龙芯 3C5000L 处理器寄存器使用手册说明书
龙芯3C5000L处理器寄存器使用手册多核处理器架构、寄存器描述与系统软件编程指南V1.1龙芯中科技术股份有限公司版权声明本文档版权归龙芯中科技术股份有限公司所有，并保留一切权利。
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龙芯中科技术股份有限公司Loongson Technology Corporation Limited地址：北京市海淀区中关村环保科技示范园龙芯产业园2号楼Building No.2, Loongson Industrial Park,Zhongguancun Environmental Protection Park, Haidian District, Beijing电话(Tel)：************传真(Fax)：************阅读指南《龙芯3C5000L处理器寄存器使用手册》介绍龙芯3C5000L多核处理器架构与寄存器描述，对芯片系统架构、主要模块的功能与配置、寄存器列表及位域进行详细说明。
修订历史手册信息反馈:*******************也可通过问题反馈网站/ 向我司提交芯片产品使用过程中的问题，并获取技术支持。
I 目录1 概述 (1)1.1 龙芯系列处理器介绍 (1)1.2 龙芯3C5000L简介 (2)2 系统配置与控制 (5)2.1 芯片工作模式 (5)2.2 控制引脚说明 (5)3 物理地址空间分布 (7)3.1 结点间的物理地址空间分布 (7)3.2 结点内的物理地址空间分布 (8)3.3 地址路由分布与配置 (9)4 芯片配置寄存器 (17)4.1 版本寄存器（0x0000） (17)4.2 芯片特性寄存器（0x0008） (17)4.3 厂商名称（0x0010） (18)4.4 芯片名称（0x0020） (18)4.5 功能设置寄存器（0x0180） (18)4.6 引脚驱动设置寄存器（0x0188） (19)4.7 功能采样寄存器（0x0190） (19)4.8 温度采样寄存器（0x0198） (20)4.9 频率配置寄存器（0x01B0） (20)4.10 处理器核分频设置寄存器（0x01D0） (23)4.11 处理器核复位控制寄存器（0x01D8） (23)4.12 路由设置寄存器（0x0400） (24)4.13 其它功能设置寄存器（0x0420） (24)4.14 摄氏温度寄存器（0x0428） (26)4.15 SRAM调节寄存器（0x0430） (26)4.16 FUSE0观测寄存器（0x0460） (26)4.17 FUSE1观测寄存器（0x0470） (27)5 芯片时钟分频及使能控制 (28)II 5.1 芯片模块时钟介绍 (28)5.2 处理器核分频及使能控制 (29)5.2.1 按地址访问 (29)5.2.2 配置寄存器指令访问 (30)5.3 结点时钟分频及使能控制 (30)5.3.1 软件设置 (31)5.3.2 硬件自动设置 (31)5.4 HT控制器分频及使能控制 (32)5.5 Stable Counter分频及使能控制 (33)6 软件时钟系统 (35)6.1 Stable Counter (35)6.1.1 Stable Timer的配置地址 (35)6.1.2 Stable Counter的时钟控制 (36)6.1.3 Stable Counter的校准 (37)6.2 Node Counter (38)6.2.1 按地址访问 (38)6.3 时钟系统小结 (38)7 GPIO控制 (39)7.1 输出使能寄存器（0x0500） (39)7.2 输入输出寄存器（0x0508） (39)7.3 中断控制寄存器（0x0510） (39)7.4 GPIO引脚功能复用表 (40)7.5 GPIO中断控制 (41)8 LA464处理器核 (43)8.1 3C5000L实现的指令集特性 (43)8.2 3C5000L配置状态寄存器访问 (47)9 共享Cache（SCache） (48)10 处理器核间中断与通信 (51)10.1 按地址访问模式 (51)10.2 配置寄存器指令访问 (53)10.3 配置寄存器指令调试支持 (54)11 I/O中断 (56)11.1 传统I/O中断 (56)11.1.1 按地址访问 (58)11.1.2 配置寄存器指令访问 (59)11.2 扩展I/O中断 (59)11.2.1 按地址访问 (60)11.2.2 配置寄存器指令访问 (63)11.2.3 扩展IO中断触发寄存器 (63)11.2.4 扩展IO中断与传统HT中断处理的区别 (64)12 温度传感器 (65)12.1 实时温度采样 (65)12.2 高低温中断触发 (65)12.3 高温自动降频设置 (67)12.4 温度状态检测与控制 (68)12.5 温度传感器的控制 (69)13 DDR4 SDRAM控制器配置 (71)13.1 DDR4 SDRAM控制器功能概述 (71)13.2 DDR4 SDRAM读操作协议 (72)13.3 DDR4 SDRAM写操作协议 (72)13.4 DDR4 SDRAM参数配置格式 (72)13.4.1 内存控制器的参数列表 (72)13.5 软件编程指南 (84)13.5.1 初始化操作 (84)13.5.2 复位引脚的控制 (84)13.5.3 Leveling (86)13.5.4 功耗控制配置流程 (88)13.5.5 单独发起MRS命令 (88)13.5.6 任意操作控制总线 (89)13.5.7 自循环测试模式控制 (89)13.5.8 ECC功能使用控制 (90)13.5.9 出错状态观测 (90)III14 HyperTransport控制器 (94)14.1 HyperTransport硬件设置及初始化 (94)14.2 HyperTransport协议支持 (96)14.3 HyperTransport中断支持 (97)14.3.1 PIC中断 (97)14.3.2 本地中断处理 (98)14.3.3 扩展中断处理 (98)14.4 HyperTransport地址窗口 (99)14.4.1 HyperTransport空间 (99)14.4.2 HyperTransport控制器内部窗口配置 (99)14.5 配置寄存器 (100)14.5.1 Bridge Control (104)14.5.2 Capability Registers (105)14.5.3 Error Retry 控制寄存器 (107)14.5.4 Retry Count 寄存器 (108)14.5.5 Revision ID 寄存器 (108)14.5.6 Interrupt Discovery & Configuration (109)14.5.7 中断向量寄存器 (110)14.5.8 中断使能寄存器 (113)14.5.9 Link Train 寄存器 (115)14.5.10 接收地址窗口配置寄存器 (116)14.5.11 配置空间转换寄存器 (120)14.5.12 POST地址窗口配置寄存器 (121)14.5.13 可预取地址窗口配置寄存器 (122)14.5.14 UNCACHE地址窗口配置寄存器 (123)14.5.15 P2P地址窗口配置寄存器 (126)14.5.16 控制器参数配置寄存器 (128)14.5.17 接收诊断寄存器 (130)14.5.18 PHY 状态寄存器 (131)14.5.19 命令发送缓存大小寄存器 (131)14.5.20 数据发送缓存大小寄存器 (132)IVV14.5.22 接收缓冲区初始寄存器 (133)14.5.23 Training 0 超时短计时寄存器 (134)14.5.24 Training 0 超时长计时寄存器 (134)14.5.25 Training 1 计数寄存器 (135)14.5.26 Training 2 计数寄存器 (135)14.5.27 Training 3 计数寄存器 (135)14.5.28 软件频率配置寄存器 (136)14.5.29 PHY阻抗匹配控制寄存器 (137)14.5.30 PHY 配置寄存器 (138)14.5.31 链路初始化调试寄存器 (139)14.5.32 LDT调试寄存器 (139)14.5.33 HT TX POST ID窗口配置寄存器 (141)14.5.34 外部中断转换配置 (142)14.6 HyperTransport总线配置空间的访问方法 (143)15 低速IO控制器配置 (144)15.1 UART控制器 (144)15.1.1 数据寄存器（DAT） (144)15.1.2 中断使能寄存器（IER） (145)15.1.3 中断标识寄存器（IIR） (145)15.1.4 FIFO控制寄存器（FCR） (146)15.1.5 线路控制寄存器（LCR） (147)15.1.6 MODEM控制寄存器（MCR） (148)15.1.7 线路状态寄存器（LSR） (149)15.1.8 MODEM状态寄存器（MSR） (151)15.1.9 接收FIFO计数值（RFC） (151)15.1.10 发送FIFO计数值（TFC） (152)15.1.11 分频锁存器 (152)15.1.12 新增寄存器的使用 (153)15.2 SPI控制器 (153)15.2.1 控制寄存器（SPCR） (154)VI15.2.3 数据寄存器（TxFIFO） (155)15.2.4 外部寄存器（SPER） (156)15.2.5 参数控制寄存器（SFC_PARAM） (156)15.2.6 片选控制寄存器（SFC_SOFTCS） (157)15.2.7 时序控制寄存器（SFC_TIMING） (157)15.2.8 自定义控制寄存器（CTRL） (158)15.2.9 自定义命令寄存器（CMD） (158)15.2.10 自定义数据寄存器0（BUF0） (158)15.2.11 自定义数据寄存器1（BUF1） (159)15.2.12 自定义时序寄存器0（TIMER0） (159)15.2.13 自定义时序寄存器1（TIMER1） (159)15.2.14 自定义时序寄存器2（TIMER2） (159)15.2.15 SPI双线四线使用指南 (160)15.3 I2C控制器 (161)15.3.1 分频锁存器低字节寄存器（PRERlo） (161)15.3.2 分频锁存器高字节寄存器（PRERhi） (161)15.3.3 控制寄存器（CTR） (162)15.3.4 发送数据寄存器（TXR） (162)15.3.5 接收数据寄存器（RXR） (163)15.3.6 命令控制寄存器（CR） (163)15.3.7 状态寄存器（SR） (163)15.3.8 从设备控制寄存器（SLV_CTRL） (164)龙芯3C5000L处理器寄存器使用手册图目录VII 图目录图1-1龙芯3号系统结构 (1)图1-2龙芯3号结点结构 (2)图1-3龙芯3C5000L芯片互连结构 (3)图1-4龙芯3C5000L每硅片结构 (4)图6-1多片互连时的Stable复位控制 (38)图11-1龙芯3C5000L处理器中断路由示意图 (56)图13-1 DDR4 SDRAM读操作协议 (72)图13-2 DDR4 SDRAM写操作协议 (72)图14-1龙芯3C5000L中HT协议的配置访问 (143)表目录表2-1 控制引脚说明 (5)表3-1 结点级的系统全局地址分布 (7)表3-2 结点内的地址分布 (8)表3-3 SCID_SEL地址位设置 (8)表3-4 结点内44位物理地址分布 (9)表3-5 MMAP字段对应的该空间访问属性 (9)表3-6地址窗口寄存器表 (10)表3-7MMAP寄存器位域说明 (15)表3-8从设备号与所述模块的对应关系 (15)表3-9 MMAP字段对应的该空间访问属性 (16)表4-1 版本寄存器 (17)表4-2 芯片特性寄存器 (17)表4-3 厂商名称寄存器 (18)表4-4 芯片名称寄存器 (18)表4-5 功能设置寄存器 (18)表4-6 引脚驱动设置寄存器 (19)表4-7 功能采样寄存器 (19)表4-8 温度采样寄存器 (20)表4-9 结点时钟软件倍频设置寄存器 (21)表4-10 内存时钟软件倍频设置寄存器 (22)表4-11 处理器核软件分频设置寄存器 (23)表4-12 处理器核软件分频设置寄存器 (23)表4-13 芯片路由设置寄存器 (24)表4-14 其它功能设置寄存器 (24)表4-15 温度观测寄存器 (26)表4-16 处理器核SRAM调节寄存器 (26)表4-17 FUSE观测寄存器 (26)表4-18 FUSE观测寄存器 (27)表5-1 处理器内部时钟说明 (28)VIIIIX表5-2 处理器核软件分频设置寄存器 (29)表5-3 其它功能设置寄存器 (29)表5-4 其它功能设置寄存器 (30)表5-5 处理器核私有分频寄存器 (30)表5-6 功能设置寄存器 (31)表5-7 其它功能设置寄存器 (31)表5-8高温降频控制寄存器说明 (32)表5-9 功能设置寄存器 (32)表5-10 其它功能设置寄存器 (33)表5-11 其它功能设置寄存器 (33)表5-12 GPIO 输出使能寄存器 (34)表6-1地址访问方式 (35)表6-2 配置寄存器指令访问方式 (36)表6-3 寄存器含义 (36)表6-4其它功能设置寄存器 (36)表6-5 Node counter 寄存器 (38)表7-1 输出使能寄存器 (39)表7-2 输入输出寄存器 (39)表7-3 中断控制寄存器 (39)表7-4 GPIO 功能复用表 (40)表7-5 中断控制寄存器 (41)表8-1 3C5000L 实现的指令集功能配置信息列表 (44)表9-1 共享Cache 锁窗口寄存器配置 (48)表10-1处理器核间中断相关的寄存器及其功能描述 (51)表10-2 0号处理器核的核间中断与通信寄存器列表 (51)表10-3 1号处理器核的核间中断与通信寄存器列表 (52)表10-4 2号处理器核的核间中断与通信寄存器列表 (52)表10-5 3号处理器核的核间中断与通信寄存器列表 (52)表10-6 当前处理器核核间中断与通信寄存器列表 (53)表10-7 处理器核核间通信寄存器 (53)表10-8 处理器核核间通信寄存器 (55)X表11-1中断控制寄存器 (57)表11-2 IO 控制寄存器地址 (58)表11-3中断路由寄存器的说明 (58)表11-4中断路由寄存器地址 (58)表11-5 处理器核私有中断状态寄存器 (59)表11-6 其它功能设置寄存器 (60)表11-7 扩展IO 中断使能寄存器 (60)表11-8 扩展IO 中断自动轮转使能寄存器 (60)表11-9 扩展IO 中断状态寄存器 (60)表11-10 各处理器核的扩展IO 中断状态寄存器 (61)表11-11中断引脚路由寄存器的说明 (61)表11-12中断路由寄存器地址 (62)表11-13 中断目标处理器核路由寄存器的说明 (62)表11-14 中断目标处理器核路由寄存器地址 (62)表11-15中断目标结点映射方式配置 (63)表11-16当前处理器核的扩展IO 中断状态寄存器 (63)表11-17扩展IO 中断触发寄存器 (63)表12-1温度采样寄存器说明 (65)表12-2扩展IO 中断触发寄存器 (65)表12-3高低温中断寄存器说明 (66)表12-4高温降频控制寄存器说明 (67)表12-5温度状态检测与控制寄存器说明 (69)表12-6温度传感器配置寄存器说明 (69)表12-7温度传感器监测点说明 (70)表13-1 内存控制器软件可见参数列表 (72)表13-2 0号内存控制器出错状态观测寄存器 (90)表13-3 1号内存控制器出错状态观测寄存器 (92)表14-1 HyperTransport 总线相关引脚信号 (94)表14-2 HyperTransport 接收端可接收的命令 (96)表14-3 两种模式下会向外发送的命令 (97)表14-4 其它功能设置寄存器 (98)XI表14-5 默认的4个HyperTransport 接口的地址窗口分布 (99)表14-6 龙芯3号处理器HyperTransport 接口内部的地址窗口分布 (99)表14-7 龙芯3C5000L 处理器HyperTransport 接口中提供的地址窗口 (100)表14-8 Bus Reset Control 寄存器定义 (104)表14-9 Command ，Capabilities Pointer ，Capability ID 寄存器定义 (105)表14-10 Link Config ，Link Control 寄存器定义 (105)表14-11 Revision ID ，Link Freq ，Link Error ，Link Freq Cap 寄存器定义 (106)表14-12 Feature Capability 寄存器定义 (107)表14-13 Error Retry 控制寄存器 (107)表14-14 Retry Count 寄存器 (108)表14-15 Revision ID 寄存器 (108)表14-16 Interrupt Capability 寄存器定义 (109)表14-17 Dataport 寄存器定义 (109)表14-18 IntrInfo 寄存器定义（1） (109)表14-19 IntrInfo 寄存器定义（2） (109)表14-20 HT 总线中断向量寄存器定义（1） (111)表14-21 HT 总线中断向量寄存器定义（2） (111)表14-22 HT 总线中断向量寄存器定义（3） (112)表14-23 HT 总线中断向量寄存器定义（4） (112)表14-24 HT 总线中断向量寄存器定义（6） (112)表14-25 HT 总线中断向量寄存器定义（7） (112)表14-26 HT 总线中断向量寄存器定义（8） (113)表14-27 HT 总线中断使能寄存器定义（1） (114)表14-28 HT 总线中断使能寄存器定义（2） (114)表14-29 HT 总线中断使能寄存器定义（3） (114)表14-30 HT 总线中断使能寄存器定义（4） (114)表14-31 HT 总线中断使能寄存器定义（5） (115)表14-32 HT 总线中断使能寄存器定义（6） (115)表14-33 HT 总线中断使能寄存器定义（7） (115)表14-34 HT 总线中断使能寄存器定义（8） (115)表14-35 Link Train 寄存器 (116)表14-37 HT总线接收地址窗口0基址（外部访问）寄存器定义 (117)表14-38 HT总线接收地址窗口1使能（外部访问）寄存器定义 (117)表14-39 HT总线接收地址窗口1基址（外部访问）寄存器定义 (118)表14-40 HT总线接收地址窗口2使能（外部访问）寄存器定义 (118)表14-41 HT总线接收地址窗口2基址（外部访问）寄存器定义 (118)表14-42 HT总线接收地址窗口3使能（外部访问）寄存器定义 (119)表14-43 HT总线接收地址窗口3基址（外部访问）寄存器定义 (119)表14-44 HT总线接收地址窗口4使能（外部访问）寄存器定义 (119)表14-45 HT总线接收地址窗口4基址（外部访问）寄存器定义 (120)表14-46配置空间扩展地址转换寄存器定义 (120)表14-47扩展地址转换寄存器定义 (121)表14-48 HT总线POST地址窗口0使能（内部访问） (121)表14-49 HT总线POST地址窗口0基址（内部访问） (121)表14-50 HT总线POST地址窗口1使能（内部访问） (122)表14-51 HT总线POST地址窗口1基址（内部访问） (122)表14-52 HT总线可预取地址窗口0使能（内部访问） (122)表14-53 HT总线可预取地址窗口0基址（内部访问） (123)表14-54 HT总线可预取地址窗口1使能（内部访问） (123)表14-55 HT总线可预取地址窗口1基址（内部访问） (123)表14-56 HT总线Uncache地址窗口0使能（内部访问） (124)表14-57 HT总线Uncache地址窗口0基址（内部访问） (124)表14-58 HT总线Uncache地址窗口1使能（内部访问） (124)表14-59 HT总线Uncache地址窗口1基址（内部访问） (125)表14-60 HT总线Uncache地址窗口2使能（内部访问） (125)表14-61 HT总线Uncache地址窗口2基址（内部访问） (126)表14-62 HT总线Uncache地址窗口3使能（内部访问） (126)表14-63 HT总线Uncache地址窗口3基址（内部访问） (126)表14-64 HT总线P2P地址窗口0使能（外部访问）寄存器定义 (127)表14-65 HT总线P2P地址窗口0基址（外部访问）寄存器定义 (127)表14-66 HT总线P2P地址窗口1使能（外部访问）寄存器定义 (127)XII表14-68 控制器参数配置寄存器0定义 (128)表14-69 控制器参数配置寄存器1定义 (129)表14-70接收诊断寄存器 (130)表14-71 PHY状态寄存器 (131)表14-72 命令发送缓存大小寄存器 (131)表14-73 数据发送缓存大小寄存器 (132)表14-74发送缓存调试寄存器 (132)表14-75接收缓冲区初始寄存器 (134)表14-76 Training 0 超时短计时寄存器 (134)表14-77 Training 0 超时长计数寄存器 (134)表14-78 Training 1 计数寄存器 (135)表14-79 Training 2 计数寄存器 (135)表14-80 Training 3 计数寄存器 (135)表14-81 软件频率配置寄存器 (137)表14-82 阻抗匹配控制寄存器 (137)表14-83 PHY 配置寄存器 (138)表14-84 链路初始化调试寄存器 (139)表14-85 LDT调试寄存器1 (139)表14-86 LDT调试寄存器2 (140)表14-87 LDT调试寄存器3 (140)表14-88 LDT调试寄存器4 (140)表14-89 LDT调试寄存器5 (140)表14-90 LDT调试寄存器5 (141)表14-91 HT TX POST ID WIN0 (141)表14-92 HT TX POST ID WIN1 (141)表14-93 HT TX POST ID WIN2 (141)表14-94 HT TX POST ID WIN3 (142)表14-95 HT RX INT TRANS LO (142)表14-96 HT RX INT TRANS Hi (142)表15-1 SPI控制器地址空间分布 (154)XIIIXIV11 概述1.1 龙芯系列处理器介绍龙芯处理器主要包括三个系列。
多核龙芯3A上二级BLAS库的优化
ＢＡ Ｌ Ｓ库是传 统的线性数学 函数库 标准 ，具备较
好 的稳定性 以及较 高的性 能 ，能够为关 于矩 阵的应用
提供较优的基础运算支持。Ｉｔ 和 Ａ ｎｅ ｌ ＭＤ 都有 分别针
对 它们处理器 的商用 Ｂ ＡＳ库……ＭＫＬ和 Ａ ＭＬ 而 Ｌ Ｃ ， 基于 ＭＩＳ架构 的龙芯没有专用 的 Ｂ Ａ Ｐ Ｌ Ｓ库 ，所 以需 要大量的移植工作才 能保证 高性能数学库：龙 芯 ３ Ａ；Ｂ Ａ ：优化；Ｇ ｍ ；Ｇｅ：访存 ；多线程 Ｌ Ｓ ｅｖ ｒ
Ｏｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆＢＬＡＳ Ｌｅ ｌ ｓ ｄ ｏ ｕｌｉＣｏ ｅＬｏ ｎ ｓ ｎ ３ ｖｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ２ ｔ－ ｒ ｏ ｇ ｏ Ａ
ｌ 引 言
１１多核龙芯 ３ ． Ａ介绍
位访存部件 ， 此外和 龙芯 ２ Ｆ一样具备 四发射超标量结
构 ，支持动态调度 、寄存器重命名 、转移预测等乱序
高性能 计算（ ｉｈＰ ｒ ｒ ａｃ ｏ ｐ ｔ ｇ Ｈｇ －ｅ ｏ ｎ ｅＣ ｍ ｕｉ ，简 称 ｆｍ ｎ ｒ ） ＷＣ 作为一种尖端计算机技术 ，广泛用于科学计算、 气象预报 、地质 勘探 、金融统计 、电子 商务、高分子 材料研究等领域 ， 现有 的 Ｈ Ｃ核心处理 部件……通用 Ｐ 处理器基本都是 国外制造 ，龙芯作为 中国科学 院计算
ｓ ｆｗａ ｅｏ ｕｔ— ｏ ｅＬｏ ｎ ｓ ｎ ３ ｏ ｔ ｒ ｎ ｍ ｌ ｃ ｒ ｏ ｇ ｏ Ａ． ｉ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｌｏ ｎ ｓ ｎ３ ＢＬＡＳ； ｐ ｉ ｚ ｔｏ ； ｍｖ； ｒ ｍｅ ｒ ａ ｃ ｓ ； ｙ ｒｓ ｏ ｇ ｏ Ａ； ｏ ｔｍｉａｉ ｎ Ｇｅ Ｇｅ ； ｍｏ ｙ ｃ ｅ ｓ ｍｕｌ －ｈ ｅ ｄ ｎ ｔ ｔｒ ａ ｉ ｇ ｉ
龙芯
龙芯2G 龙芯2G在设计规格上相当于龙芯3A的单核版。与上一代龙芯2F相比，在二级缓存容 量、IO总线带宽，配套桥片性能上都有大幅提升。龙芯2G在1GHz情况下运行稳定，可提供 更好地用户体验，并适用于笔记本电脑与瘦客户机等移动与桌面市场。
龙芯2H 龙芯2H已于2012年底完成了流片，64nm工艺，它在一个芯片中集成了CPU，GPU， 北桥芯片，南桥芯片，内存控制器，显卡，网卡，声卡，USB模块等各种IO接口。芯片高 度SOC设计，最大功耗为4W，主频1GHz，是龙芯家族中集成度最高的芯片。主要面向移 动终端，笔记本电脑，平板电脑等移动处理器。
龙芯3A
中国第一个具有完全自主知识产权的四核CPU ，龙芯3号处理器采用的是65nm（纳米）工艺 ，主频1GHz，晶体管数目4.25亿个， 单颗龙 芯3A的最大功耗为15W，理论峰值为16Gflops ，每颗CPU单瓦特能效比1.06Gflops/W是目前 X86 CPU的2倍以上，达到了世界先进水平。 龙芯3号多核CPU系列产品定位服务器和高性 能计算机应用。 龙芯3A集成了四个64位超标量处理器核、4MB 的二级Cache、两个DDR2/3内存控制器、两个 高性能HyperTransport控制器、一个 PCI/PCIX控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO 等低速I/O控制器。龙芯3A的指令系统与 MIPS64兼容并通过指令扩展支持X86二进制翻 译。
Thanks
龙芯1号 龙芯1号（英文名称Godson-1）于2002年研发完成，32位，主频 266 MHz。
龙芯1D 龙芯1D于2012年6月完成设计并进入流片状态，是专门为超声波热量表定制的高精度,低 功耗测量SoC。 龙芯1D集成的时间数字转换器设计测量分辨率可达15ps，能够检测极其微小的流量变 化。在电源管理方面，龙芯1D包含11个电源域，可将待机电流控制在10uA以下。测量过程 的软硬件协同设计使得龙芯1D在热量表中用一个电池能工作五年以上。 除了热量表，龙芯1D还可以应用在水表、激光测距、重量测量等场合，是一个非常值 得期待的产品。
排序算法在龙芯3A上的优化实现
２ 归并排序 优化 ． １
归并排序使用一个与原空问 ｂ等大的空间 ｔ 用作临 时存
储空 间，主要有递归实现与迭代实现两种实现方式 。递归实 现 由上至下进行 ， 将待排序的数组划分为 ２ 等长 的子数组 ， 个
分别排序后再将其归并为一个有序 数组 。 迭代 实现 由下至 上， 将相邻的长为 ｋ的子数组 两两 归并 ，ｋ ｌ ｎ２ 从 － ￣ 倍增 。
引入拷贝优化 、循环展开、交换操作优化和不 同基本排序混 用等优化 技术 。测试结果表 明，在不影 响排序稳定性 的前提 下 ，与 Ｇ ｉ ． ｌｃ２ １ ｂ １
库 中的排序 函数相比 ，２种优化算法均能提升 １ ． ９ ．％的排序性 能。 ６９ ％－ ０５
关健诃 ：龙芯 ３ Ａ；归并排序 ；快速排序 ；优化算法 ；循环展开
Ｕ ｉｅｓｙｏ ｃｅｃ ｄＴ ｃｎ ｌｇ ｆ ｉａ Ｈ ｆｉ ３０ ７ Ｃ ｉａ、 ｎｖｒｉ ｆ ｉｎ ｅ ｅｈ ｏｏ ｙｏ ｎ ， ｅｅ２ ０ ２ ， ｈｎ ） ｔ Ｓ ｎ ａ Ｃｈ
［ ｓｒ ｅｌＴ ｒｕ ｈａ ａ ｓｓ ｆｈ ｈｒｃｅｉ ｉｓ ｆ ｒｉｇｓｒ ｎ ｎ ｕｃ ｏ ｉｇ ｔｉｐ ｐ ｒ ｒｓｎｓｔ ｐ ｍｉ ｄａｇ ｒ ｍｓ ｐ ｃａｌ ｒ Ａｂｔａｔ ｈｏ ｇ ｎｌ ｉ ｏ ｅ ａａ ｔ ｓ ｃ ｇｎ ｔ ｇａｄｑ ｉｋｓｒ ｎ ， ｓ ａｅ ｅｅｔ ｗｏｏ ｔ ｚ ｌｏｉ ｅ ｉ ｙｆ ｙ ｔ ｃ ｒ ｔ ｏ ｍｅ ｏｉ ｔ ｈ ｐ ｉ ｅ ｈ ｔ ｓ ｌ ｏ
能和具有稳定性 ，但未有结合龙芯 ３ 的体系结构特点进一 Ａ
在实 际应 用中也经常使 用。（） ２基于元素值特性 ，即非比较排
序算法 ，如基 数排序 、计数 排序 、桶排序 等 ，排序 算法在线
关于龙芯三号简单介绍
关于龙芯三号简单介绍
龙芯系列处理器芯片是龙芯中科技术有限公司研发的具有自主知识产权的处理器芯片，产品以32位和64位单核及多核CPU/SOC为主，主要面向国家安全、高端嵌入式、个人电脑、服务器和高性能机等应用。
产品线包括龙芯1号小CPU、龙芯2号中CPU和龙芯3号大CPU三个系列。
本文带大家来了解一下龙芯3号系列的功能特点以及硬件开发系统。
仅供参考。
龙芯3号系列功能及技术特点
龙芯3号系列处理器集成多个64位处理器核，可满足高端嵌入式计算机、桌面计算机、服务器、高性能计算机等应用，具有高带宽，高性能，低功耗的特征。
目前龙芯3号系列产品包括龙芯3A1000、3B1500、
3A2000/3B2000及3A3000/3B3000几款芯片。
三款芯片采用相同的封装设计，3A3000/3B3000封装向下兼容3A2000/3B2000主板、3A2000/3B2000封装向下兼容3A1000主板，而3A3000/3B3000、3B1500与3A1000相比信号引脚定义基本一致，但电源设计上有一些差异。
龙芯3A1000与3B1500采用GS464处理器核结构；龙芯3B1500采用在GS464结构基本上增加了向量及私有二级缓存的GS464V处理器核结构；而龙芯3A2000/3B2000、3A3000/3B3000则采用了全新的GS464E处理器核结构，相比GS464架构，性能大幅提升。
龙芯的持久战
龙芯的持久战自从我们在2001年初正式开始龙芯处理器的设计以来，龙芯已经走过了八年的历史。
在这八年中，我们从无到有地掌握了高性能处理器的核心技术及其质量设计技术，我们设计的龙芯系列处理器达到了世界先进水平（最近流片的四核龙芯3号处理器采用65nm工艺，主频1GHz，晶体管数目达到4.25亿个）；我们进行了龙芯产业化的推广并取得了很好的成绩，龙芯处理器在军工和工业控制、网络以及低成本电脑等方面的应用正在蓬勃展开；我们形成了龙芯处理器的系列产品，明确了龙芯1号CPU及其IP面向嵌入式应用，龙芯2号CPU及其IP 面向高端嵌入式和桌面应用，龙芯3号多核CPU面向服务器和高性能机应用的定位；我们打造了一支以“科研为国分忧、创新为民造福”为理念的，勇于拼搏、敢于创新、求实奋进的龙芯团队。
在2008年底举行的学习实践科学发展观活动中，我们就思想作风和龙芯发展战略两个方面展开了全员大讨论，大家提出了一些深刻的问题。
有人说，八年的时间抗战都胜利了，要是风险投资，三五年见不到效果就撤了，我们为什么到现在还没有做成规模品牌企业。
有人说，CPU已经发展了这么多年，国外已经形成了垄断，要打破垄断，让数以亿计的电脑使用者改变习惯，我们不是与国外垄断企业竞争，而是与数以亿计的电脑使用者为敌。
有人说，我们应该放弃通用CPU的技术路线，结合专门的应用设计产业链短的芯片，尽快形成产品形成规模。
类似的问题还很多，总结起来，就是目前我们面临着急躁的情绪和悲观的情绪，这两种情绪都是不利于龙芯的持续发展的。
产生上述急躁情绪与悲观情绪的根本原因，是对龙芯的任务与使命认识不够，对龙芯的特殊性认识不足，对龙芯面临的形势没有正确的分析和估计，因此对龙芯研发和产业化工作的长期性和持久性缺少必要的心理准备，对龙芯通过持久的努力取得最后胜利缺少必要的信心。
本文从龙芯的使命和任务、为什么龙芯的事业能够成功、为什么龙芯的发展需要持久的努力以及龙芯的发展阶段几个方面说明经过持久的努力，我们一定能够打破国外垄断，建立起自主可控的信息产业，实现龙芯的持续发展。
简介中国科学院计算技术研究所成立于1956年，是我国计算机领域第
简介中国科学院计算技术研究所成立于1956年，是我国计算机领域第一个综合性研究所，被誉为“中国计算机事业的摇篮”，计算所为我国发展计算机科学技术、促进高技术产业和人才培养作出了重要贡献。
目前，计算所已进入“历史上最好的发展时期”。
科技成果层出不穷，是近几年国内获得国家科技进步奖最多的基层单位之一。
所内人才辈出，凝聚了一支高水平的科研队伍。
计算所本部现有三个研究部和两个研究中心。
系统结构研究部主要从事与计算机系统相关的研究。
网络科学与技术研究部研究网络科学的基础理论体系、新一代网络通信/互连标准与关键技术、网络体系结构与系统软件平台、惠及大众的低成本网络服务软件以及网络与信息安全关键技术与系统。
智能信息处理主要从事智能信息处理相关的基础理论研究和技术前沿的探索性、创新性研究。
前瞻研究中心从事基础性、前瞻性和交叉学科的研究。
普适计算研究中心目标聚焦在面向低成本信息化重大需求的相关先进技术研发上。
到2010年，计算所要成为具有世界影响的国家研究所，为促进我国信息类企业真正成为技术创新主体做出实质性贡献，担当我国信息化建设领域中的“排头兵、领头雁”。
应聘简历请发送至*********.cn，并请注明岗位编号、应聘部门和应聘岗位。
计算所2008年招聘岗位详细信息岗位编号：0801招聘部门：国家智能计算机研究开发中心招聘岗位：助理研究员岗位职责：操作系统研究：体系结构研究；高性能计算算法研究岗位要求：1、博士学历，计算机相关专业；2、具备计算机体系结构相关知识和并行计算相关知识；3、具有体系结构相关项目的科研经历、并行算法研究项目的科研经历、大规模并行计算相关科研经历者优先。
岗位编号：0802招聘部门：国家智能计算机研究开发中心招聘岗位：助理研究员岗位职责：文件系统研发岗位要求：1、硕士以上学历，计算机相关专业；2、具备计算机体系结构相关知识及Linux操作系统相关知识；3、具有体系结构相关科研学习经历；4、具有文件系统方向的实践经历，有分布式文件系统研究经历者优先；岗位编号：0803招聘部门：国家智能计算机研究开发中心招聘岗位：研究实习员岗位职责：从事操作系统研究岗位要求：1、硕士以上学历，计算机相关专业；2、具备计算机体系结构相关知识及Linux操作系统相关知识，对Linux操作系统核心模块有深入了解；3、具有体系结构相关科研学习经历；4、具有Linux系统软件的实践经历、有Linux操作系统核心编码者优先。
龙芯 2 号和 3 号处理器嵌入式开发指南说明书
我们希望通过本手册，能够为龙芯用户建立起一个调试开发基本的概念。能够让用户快 速上手使用龙芯处理器的相关产品。
龙芯中................................................................................................................................................. 1 第一章资源获取............................................................................................................................... 2 第二章 Pmon ...................................................................................................................................4
2.2.1 安装 makedepand......................................
大学计算机一级考试的部分比较难的试题——自己总结的
【解析】随着集成度更高的超大规模集成电路技术的出现，计算机正朝着微型化和巨型化两个方向发展。
.【解析】1983年底，我国第一台名叫“银河”的亿次巨型电子计算机诞生，这标志着我国计算机技术的发展进入一个崭新的阶段。
【解析】国际码=区位码＋2020H，汉字机内码=国际码＋8080H。
首先将区位码转换成国际码，然后将国际码加上8080H，即得机内码。
【解析】汉字的字形可以分为通用型和精密型两种，其中通用型又可以分成简易型、普通型和提高型3种。
【解析】GB2312-80是中华人民共和国国家标准汉字信息交换用编码，习惯上称为国际码、GB码或区位码。
【解析】ASCII码共有128个字符，每一个字符对应一个数值，称为该字符的ASCII 码值。
计算机内部用一个字节（8位二进制位）存放一个7位ASCII码值。
（11）将高级语言编写的程序翻译成机器语言程序，所采用的两种翻译方式是A A）编译和解释B）编译和汇编C）编译和链接D）解释和汇编【解析】单用户操作系统的主要特征就是计算机系统内一次只能运行一个应用程序，缺点是资源不能充分利用，微型机的DOS、Windows操作系统属于这一类。
【解析】运算器（ALU）是计算机处理数据并形成信息的加工厂，其主要功能是对二进制数码进行算术运算或逻辑运算。
【解析】计算机的病毒按照感染的方式，可以分为引导型病毒、文件型病毒、混合型病毒、宏病毒和Internet病毒A）字节通常用英文单词“Byte”来表示，有时也可以写做“b”B）目前广泛使用的Pentium机其字长为32位C）计算机中将8个相邻的二进制位作为一个单位，这种单位称为字节D）计算机的字长总是8的倍数（7）6位无符号的二进制数能表示的最大十进制数是BA）64 B）63C）32 D）31【解析】6位无符号的二进制数最大为111111，转换成十进制数就是63。
（8）某汉字的区位码是5448，它的国际码是AA）5650H B）6364HC）3456H D）7454H【解析】国际码=区位码＋2020H。
安捷伦推出具有突破性能的信号发生器,为无线通信应用提供重要测量优势
授 权或 主张权 利 的竞争优 势 。 ，
中 国 下一 代 龙 芯有 望 年 底 流 片
安捷 伦 推 出具 有 突破 性 能 的 信 号 发 生 器 ， 无 线 通 信 应 用 为
提 供 重 要 测 量 优 势
继龙 芯 ２ Ｅ获 得专 家验 收 后 ， 中 国科学 家 正在 研制性 能更 为优 良的芯 片— — 龙芯 ２ 。 Ｆ 中 国科 学 院计 算 技 术 研 究 所 所 长 李 国杰 院士 说 ，龙芯 ２ Ｆ的性 能将 比龙 芯 ２ Ｅ提 高 ２ ％至 ３ ％， ０ ０ 安捷 伦科技 公 司 日前宣 布 Ａ ｉ ｎ Ｇ 信 号发 ｇｌ ｔ ｅ ＭＸ
出率 ， 同时也使 Ａ ｉ ｎ ｇｌ ｔ ｅ ＭＸＧ 信号 发牛器适 用于 激 励 高 动 态 范 围 元 件 ， 例 如 多 载 波 功 率 放 大 器
（ ＣＰ Ｍ Ａ）。
测 ， ｗ Ｃ ｍｉｇ公 Ｄｏ ｏ ｎ
似 的水平 。
， ， 试 结 果 表 明 ， 品特 Ｊ测 ： 产
性 已经达 到 了 ｊ 多晶硅太 阳能 电池制 造和 效率 相类 Ｄ ｗ Ｃ ｍｉ ｏ ｏ ｎ ｔ ｇ ２丁今年 夏 季 开始 Ｐ ｌ １的批 Ｖ ｌ０
开创 业 界 领 先 的核 心 周 期
Ａｇｌ ｔ Ｇ 信 号发 牛器 具 有业 界最 优 异 的相 ｉ ｎ ｅ ＭＸ
邻 信 道 泄漏 比 （ Ｌ ） 性 能 ，对 于 ４载 波 ３ Ｐ ＡＣ Ｒ ＧＰ Ｄ Ｋ 公 司的 Ｒ Ｃ快速 输 送技 术现 为 全球 的 制 Ｅ Ｔ 造商 提供业 界第 一的工 艺特性 ，即可 复性核 心 周 Ｗ－ ＤＭＡ信 号为 ．５ｄ ｃ ．９ｄ ｃ测 量值 ） 对 于 单 Ｃ ６ Ｂ （ Ｂ ６ ， 载波信 号为 ．１ Ｂ －６ｄ Ｃ测量 值） 这一 性能 支 ７ Ｃ（ Ｂ ｄ ７ 。
芯片研发中的多核处理器技术有何突破
芯片研发中的多核处理器技术有何突破在当今科技飞速发展的时代，芯片作为信息技术的核心，其性能的提升对于各种电子设备的运行速度和功能实现起着至关重要的作用。
其中，多核处理器技术的出现和不断发展，无疑是芯片研发领域的一项重大突破。
多核处理器，简单来说，就是在一个芯片中集成了多个处理核心。
这与传统的单核处理器相比，带来了诸多显著的优势。
首先，多核处理器大大提高了处理能力。
想象一下，一个任务如果在单核处理器上运行，就像是一个工人独自完成一项大工程，而在多核处理器中，就好像多个工人同时协作，工作效率自然大幅提高。
多个核心可以同时处理不同的任务，或者共同处理一个复杂的任务，从而大大缩短了任务完成的时间。
比如在进行多线程的图像处理、视频编码和解码等工作时，多核处理器能够显著提高处理速度，让我们在观看高清视频、进行图片编辑等操作时能够享受到更加流畅和快速的体验。
其次，多核处理器在能源效率方面也有出色的表现。
由于多个核心可以根据任务的需求灵活地调整工作状态，当部分任务不需要高性能时，相应的核心可以降低工作频率甚至进入休眠状态，从而有效地降低了整体的能耗。
这对于移动设备来说尤为重要，因为移动设备的电池续航能力一直是用户关注的焦点。
通过采用多核处理器技术，智能手机、平板电脑等设备在保持强大性能的同时，能够延长电池使用时间，为用户提供更长久的使用体验。
再者，多核处理器技术的发展也推动了软件和操作系统的优化。
为了充分利用多核处理器的性能，软件开发者们需要编写能够并行执行任务的代码，操作系统也需要更好地分配任务到不同的核心上。
这促使了软件行业的创新和进步，使得各种应用程序能够更好地适应多核环境，充分发挥多核处理器的优势。
在多核处理器的研发中，架构设计是一个关键的环节。
不同的架构设计会影响多核处理器的性能、功耗和成本等方面。
目前常见的多核处理器架构有同构多核和异构多核。
同构多核是指多个核心具有相同的结构和性能。
这种架构的优点是设计相对简单，易于实现任务的分配和调度。
基于龙芯3A3000处理器的COMe核心模块设计与实现
第４８卷第２期(总第１８８期)２０１９年６月火控雷达技术ＦｉｒｅＣｏｎｔｒｏｌＲａｄａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ ４８Ｎｏ ２(Ｓｅｒｉｅｓ１８８)Ｊｕｎ ２０１９收稿日期:２０１９０１２２作者简介:郭敏(１９７２－)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎮ研究方向为雷达信号处理及计算机应用技术ꎮ基于龙芯３Ａ３０００处理器的ＣＯＭｅ核心模块设计与实现郭㊀敏㊀运㊀琛(西安电子工程研究所㊀西安㊀７１０１００)摘㊀要:本文介绍了基于龙芯３Ａ３０００处理器㊁ＣＯＭｅＴＹＰＥ６定义标准ꎬ自主可控ＣＯＭｅ核心模块的实现方案和设计原理ꎬ详细阐述了相关关键技术的设计方法ꎬ为终端操控和信息处理领域提供良好的解决方案ꎮ关键词:龙芯３Ａ３０００ꎻＣＯＭｅＴＹＰＥ６ꎻ国产化中图分类号:ＴＮ９５㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８￣８６５２(２０１９)０２￣０５１￣０７引用格式:郭敏ꎬ运琛 基于龙芯３Ａ３０００处理器的ＣＯＭｅ核心模块设计与实现[Ｊ].火控雷达技术ꎬ２０１９ꎬ４８(２):５１－５７ＤＯＩ:１０ １９４７２/ｊ ｃｎｋｉ １００８－８６５２ ２０１９ ０２ ０１１ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａＫｅｒｎｅｌＣＯＭｅＭｏｄｕｌｅＢａｓｅｄｏｎＬｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ３０００ＰｒｏｃｅｓｓｏｒｓＧＵＯＭｉｎꎬＹＵＮＣｈｅｎ(Ｘｉ ａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＸｉ ａｎ７１０１００)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｄｏｍｅｓｔｉｃｋｅｒｎｅｌＣＯＭｅｍｏｄｕｌｅｂａｓｅｄｏｎＬｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ３０００ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓａｎｄＣＯＭｅＴＹＰＥ６ｓｔａｎｄａｒｄ Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｓｏｍｅｋｅｙｄｅｓｉｇｎｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ Ｔｈｅｐｒｏ￣ｐｏｓｅｄｋｅｒｎｅｌＣＯＭｅｍｏｄｕｌｅｐｒｏｖｉｄｅｓｇｏｏｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｔｅｒｍｉｎａｌｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｉｅｌｄｓ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｌｏｏｎｇｓｏｎ３Ａ３０００ｐｒｏｃｅｓｓｏｒꎻＣＯＭｅＴＹＰＥ６ꎻｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ０㊀引言随着中美贸易摩擦愈演愈烈ꎬ应用于核心产品中的国外关键器件很多被禁运ꎬ加上国内电子计算机安全性意识的日益提升ꎬ自主可控的国产化平台的需求也越来越多ꎮ国产化平台由于起步晚㊁生态圈不够完善㊁技术相对薄弱ꎬ使得国产化产品研制阶段耗费的时间周期长ꎬ物料费用和人力资源较高ꎻ而大多国产化平台硬件以单板设计方案为主ꎬ可靠性能较低ꎬ不易维修㊁更换ꎬ保障力度不够ꎮ基于龙芯３Ａ３０００处理器的ＣＯＭｅ核心模块ꎬ是采用龙芯３Ａ３０００处理器＋龙芯７Ａ１０００桥片架构ꎬ遵循ＣＯＭｅＴＹＰＥ６硬件标准设计ꎬ为国产化计算机提供通用化㊁组合化㊁模块化设计理念[１]ꎮ本文阐述了龙芯３Ａ３０００核心模块的设计原理和实现方案ꎮ１㊀龙芯处理器简介龙芯３Ａ３０００处理器是一个配置为单节点４核的处理器[２]ꎬ宽温工业级的主频最高为１ ２ＧＨｚꎬ主要技术特征如下:１)片内集成４个高性能能处理器核ꎻ２)共享８ＭＢ三级缓存ꎻ３)集成２个６４位带ＥＣＣ㊁８００ＭＨｚ的ＤＤＲ３控制器ꎬ用于内存扩展ꎻ４)集成２个１６位２ ４ＧＨｚ的ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ控制器ꎬ简称ＨＴꎬ用于处理器和桥片之间通讯ꎻ５)集成１个３２位ＰＣＩ㊁１个ＬＰＣ㊁２各ＵＡＲＴ㊁１个ＳＰＩ和１６各ＧＰＩＯ接口ꎮ火控雷达技术第４８卷２㊀ＣＯＭｅ标准简介ＣＯＭｅ标准ꎬ全称为ＣＯＭＥｘｐｒｅｓｓ ＭｏｄｕｌｅＢａｓｅＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬ是一种开放式的模块化计算机行业标准ꎬ提供了一系列从传统并行接口如ＰＣＩ㊁ＰＡ￣ＴＡ等ꎬ过渡到串行低电压差分接口(ＬＶＤＳ)如ＰＣＩＥ㊁ＳＡＴＡ等电气和机械规范[３]ꎮ以此标准形成的计算机模块具有模块化㊁通用化等特点ꎬ便于更新迭代㊁更换维修ꎬ广泛应用于医疗㊁工业㊁国防和政府相关的计算机㊁机器人和系统中ꎮ根据模块的功能和用途ꎬ可将ＣＯＭｅ区分为ＴＹＰＥ１㊁ＴＹＰＥ１０㊁ＴＹＰＥ２㊁ＴＹＰＥ３㊁ＴＹＰＥ４㊁ＴＹＰＥ５和ＴＹＰＥ６架构ꎮ其中ＴＹＰＥ６作为ＣＯＭｅ标准的新增架构ꎬ其功能和性能最为典型ꎬ具体功能如下:１)双２２０芯连接器ꎬ(Ａ－Ｂ和Ｃ－Ｄꎬ共４４０ｐｉｎ)ꎻ２)最多８路ＵＳＢ２ ０端口ꎬ４个共享的过流检测信号ꎻ３)最多４路ＵＳＢ３ ０端口ꎻ４)最多４路ＳＡＴＡ接口ꎻ５)最多２４路ＰＣＩＥ接口ꎬ其中基于ＰＣＩＥ的图形ＰＥＧ占用１６个ꎬ剩余８个ＰＣＩＥＸ１接口ꎻ６)最多２路外扩卡支持引脚ꎻ７)１路双通道ＬＶＤＳ视频接口ꎻ８)１路ＶＧＡ接口ꎻ９)最多３路数字视频输出接口ꎻ１０)１路ＡＣ９７/ＨＤＡ数字音频接口(需要外接编解码器)ꎻ１１)１路带有集成ＰＨＹ的千兆网接口ꎻ１２)１路ＬＰＣ接口ꎻ１３)１路ＳＰＩ接口ꎻ１４)８个ＧＰＩＯ管脚ꎻ１５)模块连接器引脚上的最大输入功率为１３７Ｗꎻ１６)＋１２Ｖ主电源输入ꎻ１７)＋５Ｖ待机和３ ３ＶＲＴＣ电源输入ꎮ３㊀核心模块设计３ １㊀结构设计如图１所示ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块遵循ＣＯＭｅ标准ＴＹＰＥ６架构设计ꎬ利用核心模块上４４０芯接口连接器将接口引入载板ꎮＴＹＰＥ６定义模块可选择Ｅｘｔｅｎｄｅｄ(１５５ｍｍˑ１１０ｍｍ)㊁Ｂａｓｉｃ(１２５ｍｍˑ９５ｍｍ)和Ｃｏｍｐａｃｔ(９５ｍｍˑ９５ｍｍ)三种机械结构ꎬ为减小核心模块占用空间ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块采用Ｃｏｍｐａｃｔ机械结构设计ꎮ图１㊀３Ａ３０００核心模块机械结构如图２所示ꎬ核心模块与载板㊁散热器呈Ｔｏｗｅｒ式堆叠ꎬ便于载板的接口扩展更新和核心模块维护ꎮ载板上先安装５ｍｍ或８ｍｍ核心模块螺柱ꎬ通过核心模块４４０－ｐｉｎ连接器限位固定核心模块ꎬ再安装散热器螺柱和散热器ꎮ在设计载板时ꎬ根据载板元器件摆放密度和高度选择核心模块螺柱和载板连接器ꎬ有５ｍｍ和８ｍｍ两种可选(默认安装８ｍｍ)ꎮ核心模块板厚２ｍｍꎬＣＰＵ㊁桥片㊁电源芯片与散热器对应的凸台之间填涂导热硅脂ꎬ电源电感器与散热器对应的凹槽之间填充导热硅胶垫ꎮ散热器对外设计为被动式导热形式ꎬ顶部与机箱导热面之间填涂导热硅脂进行热传导ꎮ如果在机箱空间允许的情况下ꎬ也可将散热器设计为风冷或液冷ꎬ以达到更好的散热效果ꎮ图２㊀３Ａ３０００核心模块堆叠图示３ ２㊀主要电路设计如图３所示ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块采用龙芯ＬＳ３Ａ３０００处理器ꎬ预设计８片５１２ＭＢ国产化ＤＤＲ３ＳＤＲＡＭ(供应厂家为紫光国芯)ꎬ共计４ＧＢꎮ桥片组采用ＬＳ７Ａ１０００桥片ꎬ单片芯片提供南北桥功能ꎬ用以替代先前ＡＭＤ的ＲＳ７８０＋ＳＢ７１０桥片组合[４]ꎮ龙芯３Ａ３０００核心模块上除了ＤＤＲ３和２５第２期郭敏等:基于龙芯３Ａ３０００处理器的ＣＯＭｅ核心模块设计与实现ＬＳ３Ａ３０００的调试接口ꎬ其他大部分外设均由桥片ＬＳ７Ａ１０００提供ꎮ桥片ＬＳ７Ａ１０００主要特征如下:１)１６位ＨＴ接口ꎬ用于与处理器之间通讯ꎻ２)内置图形处理器ꎬ２个ＤＶＯ显示接口ꎻ３)１６位ＤＤＲ３显存接口ꎻ４)３个ＰＣＩＥˑ８接口ꎬ２个ＰＣＩＥˑ４接口ꎻ５)３个ＳＡＴＡ２ ０接口ꎻ６)２个ＲＧＭＩＩ接口ꎻ７)ＨＤＡ音频接口ꎻ８)ＲＴＣ㊁ＵＡＲＴ㊁Ｉ２Ｃ㊁ＬＰＣ㊁ＳＰＩ㊁ＧＰＩＯ等通用接口ꎻ９)支持ＡＣＰＩ管理ꎮ图３㊀核心模块电气框图㊀㊀不同于以往ＣＯＭｅＣｏｍｐａｃｔ模块ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块对外提供２路千兆网络ꎮ桥芯片ＬＳ７Ａ１０００自身的２路ＧＭＡＣ通过ＲＧＭＩＩ接口连接到以太网物理芯片ＡＲ８０３１ꎬ完成以太网接口转换ꎮ２路以太网信号其中１路遵循ＴＹＰＥ６定义ꎬ另１路占用ＴＹＰＥ６原ＵＳＢ３ ０定义的接收信号ꎮ龙芯３Ａ３０００核心模块的ＤＶＯ接口通过桥片７Ａ１０００连接ＬＶＤＳ转换芯片ＴＨＣ６３ＬＶＤ８２７和ＶＧＡ接口芯片ＡＤＶ７１２５来实现２－ＣＨＡＮＮＥＬＬＶＤＳ和ＶＧＡ图像信号ꎮ显示最大支持至１９２０ˑ１０８０＠６０ＨｚꎮＬＳ７Ａ１０００桥片设计１片１６位５１２ＭＢＤＤＲ３ＳＤＲＡＭꎬ用作桥片内部图形处理器的显存ꎮ龙芯３Ａ３０００核心模块通过ＬＰＣ连接嵌入式控制器ＩＴ８５２８ꎬ完成１路ＳＭＢＵＳ㊁２路ＵＡＲＴ㊁风扇的３５火控雷达技术第４８卷控制和检测㊁核心模块上电源电压检测等工作ꎮ遵循ＣＯＭｅＴＹＰＥ６定义标准ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块对外提供３路ＳＡＴＡ２ ０接口㊁６路ＵＳＢ２ ０接口㊁１路ＨＤＡ音频接口㊁１路ＳＰＩ接口㊁１路Ｉ２Ｃ接口㊁１路串口接口ꎮ核心模块ＬＳ７Ａ１０００桥片内部集成了５组ＰＣＩＥ控制器Ｆ０㊁Ｆ１㊁Ｇ０㊁Ｇ１㊁Ｈꎬ在产品设计时ꎬ通过更改桥片ＰＣＩＥ配置ꎬ将５组控制器设置成６路ˑ１ＰＣＩＥ２ ０接口(Ｆ０设置４路ꎬＦ１设置２路)㊁２路ˑ４ＰＣＩＥ２ ０接口(Ｇ０设置２路)和２路ˑ８ＰＣＩＥ２ ０接口(Ｇ１和Ｈ各设置１路)ꎮ由于原ＣＯＭｅＴＹＰＥ６定义标准中没有ＰＣＩＥˑ４和ˑ８的输出定义ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块在设计时ꎬ将２路ˑ４ＰＣＩＥ信号接在原ＣＯＭｅＴＹＰＥ６的ＤＤＩ１~４输出上ꎬ２路ˑ８ＰＣＩＥ信号接在原ＣＯＭｅＴＹＰＥ６的ＰＥＧˑ１６上ꎮ以上对外接口可用作硬盘㊁人机交互㊁声卡和其他通讯扩展ꎮ为方便调试跟踪ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块在设计在设计时ꎬ将３Ａ３０００和７Ａ１０００的ＪＴＡＧ和调试串口接在了原ＣＯＭｅＴＹＰＥ６Ｃ段和Ｄ段的缺省管脚(ＲＳＶＤ)ꎮ如表１所示ꎬ除了将ＵＳＢ３ ０㊁ＤＤＩ１~４㊁ＰＥＧˑ１６和部分ＧＰＩＯ更改为ＧＢＥ㊁２路ˑ４ＰＣＩＥ㊁２路ˑ８ＰＣＩＥ和其他ＩＯꎬ其余信号和电源接口完全遵循ＣＯＭｅＴＹＰＥ６定义标准设计ꎮ表１㊀定义变更一览表序号原ＴＹＰＥ６定义更改后定义备注１ＵＳＢ３ ００~３接收ＧＢＥ２２ＵＳＢ３ ００~３发送ＧＢＥ２的ＬＥＤ㊁ＧＰＩＯ３ＤＤＩ１~３ˑ４ＰＣＩＥˑ２４ＰＥＧˑ８ＰＣＩＥˑ２５Ｃ㊁Ｄ部分ＲＳＶＤ３Ａ３０００㊁７Ａ１０００的ＪＴＡＧ㊁调试串口６ＰＣＩＥ６㊁ＰＣＩＥ７㊁ＳＡＴＡ３悬空缺省３ ３㊀时钟设计如图４所示ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块处理器需要外部提供系统时钟２５ＭＨｚ㊁内存时钟３３ＭＨｚ㊁ＨＴ单端时钟１００ＭＨｚ㊁ＨＴ差分时钟２００ＭＨｚ和ＰＣＩ时钟３３ＭＨｚ(因涉及到其他接口工作ꎬＰＣＩ接口时钟必须有外部时钟供给)ꎬ其中系统时钟㊁内存时钟和ＨＴ单端时钟由桥片７Ａ１０００提供ꎬＰＣＩ时钟和ＨＴ差分时钟由外部时钟提供ꎮＣＰＵ的ＨＴ总线时钟可在ＢＩＯＳ中选择是单端１００ＭＨｚ还是差分２００ＭＨｚꎮ图４㊀主要时钟框图４５第２期郭敏等:基于龙芯３Ａ３０００处理器的ＣＯＭｅ核心模块设计与实现㊀㊀核心模块上桥芯片ＬＳ７Ａ１０００外部１００ＭＨｚ单端时钟做为桥芯片的主要时钟ꎬ通过１００ＭＨｚ时钟的倍频㊁分频ꎬ生成２５ＭＨｚ㊁３３ＭＨｚ㊁１００ＭＨｚ时钟供给ＣＰＵꎻ其次为了桥芯片上ＨＴ㊁ＬＰＣ㊁ＲＴＣ㊁ＰＣＩＥ㊁ＳＡＴＡ和ＵＳＢ等模块工作正常ꎬ通过外部时钟和晶振ꎬ向桥芯片各模块供给[５]ꎮ桥芯片ＨＴ总线参考时钟为差分２００ＭＨｚꎬ与ＣＰＵ共用一个多路输出的差分时钟源ＰＩ６Ｃ５５７ꎮＰＣＩＥ的Ｆ０㊁Ｆ１㊁Ｇ０㊁Ｇ１㊁Ｈꎬ和ＳＡＴＡ的０㊁１㊁２通道ꎬＣＯＭｅＴＹＰＥ６Ｃｏｍｐａｃｔ定义ＰＣＩＥ基准时钟均为１００ＭＨｚꎬ采用单路差分时钟输入＋１０路时钟缓冲器输出的组合完成时钟分路ꎬ时钟缓冲器选用ＳＩＬＩＣＯＮＬＡＢＳ的ＳＩ５３３２１ꎮ３ ４㊀ＡＣＰＩ管理设计如表２所示ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块遵循ＣＯＭｅＴＹＰＥ６定义标准ꎬ延续ＴＹＰＥ６的ＡＣＰＩ电源和系统管理模式ꎮＡＣＰＩ的电源和系统管理输入输出管脚大部分是从桥片组７Ａ１０００的ＡＣＰＩ管理模块中引出ꎬＳＬＥＥＰ管脚接在ＥＣ的ＧＰＩＯ上ꎬ再通过ＬＰＣ向桥片发送进入Ｓ３或跳出Ｓ３状态指令ꎮ龙芯３Ａ３０００核心模块设计电源和系统管理ꎬ使得核心模块同个人计算机一样具备电源开关机㊁休眠/唤醒㊁重启㊁合盖关屏㊁系统挂起等功能ꎮ表２㊀电源和系统管理信号一览表电源和系统管理信号引脚类型描述出处ＰＷＲＢＴＮ＃ＩＣＭＯＳ电源按键ꎬ用于将系统从Ｓ５状态带出至其他ꎬ下降沿有效桥片ＳＹＳ＿ＲＥＳＥＴ＃ＩＣＭＯＳ复位信号ꎬ低有效ꎮ当被拉低时ꎬ核心模块处于硬件复位状态ꎬ从系统重置时释放复位状态ꎮ桥片ＣＢ＿ＲＥＳＥＴ＃ＯＣＭＯＳ复位输出信号ꎬ低有效ꎬ用于载板上其他部件复位ꎮ通常由低电平的ＳＹＳ＿ＲＥＳＥＴ㊁ＰＷＲ＿ＯＫ㊁低于门限的主电源输入造成ꎮ桥片ＰＷＲ＿ＯＫＩＣＭＯＳ电源ＯＫ信号ꎬ高有效ꎬ提示电源正常桥片ＳＵＳ＿ＳＴＡＴ＃ＯＣＭＯＳ提示系统即将进入暂停状态ꎬ用于提示ＬＰＣ设备桥片ＳＵＳ＿Ｓ３＃ＯＣＭＯＳ声明系统处于内存暂停状态ꎬ用于载板上非待机电源的控制桥片ＳＵＳ＿Ｓ４＃ＯＣＭＯＳ声明系统处于硬盘停止状态ꎮ与Ｓ５状态一致桥片ＳＵＳ＿Ｓ５＃ＯＣＭＯＳ声明系统处于关闭状态ꎮ桥片ＷＡＫＥ０＃ＩＣＭＯＳＰＣＩＥ唤醒信号桥片ＢＡＴＬＯＷ＃ＩＣＭＯＳ电量低指示(包括电池供电和电源供电ꎬ该信号的准确含义是ＰＷＲＬＯＷｎꎬ低有效ꎮ在工作状态下ꎬ为低时可以产生中断ꎻ桥片ＬＩＤ＃ＩＯＤＣＭＯＳ屏盖状态０:屏盖关闭ꎻ１:屏盖打开桥片ＳＬＥＥＰ＃ＩＯＤＣＭＯＳ休眠操作ꎬ通常低有效ꎬ将系统带进休眠状态或再次唤醒ꎮＥＣ５５火控雷达技术第４８卷３ ５㊀状态监测设计龙芯３Ａ３０００核心模块自己具备状态检测功能ꎮ核心模块上ＥＣ通过内部ＡＤＣ对板上主要电源进行采样分析ꎬ对板上主要电源电压进行监控ꎻＥＣ通过Ｉ２Ｃ接口外扩温度传感器ꎬ温度传感器在ＬＡＹＯＵＴ时安装在ＣＰＵ㊁桥片和主要电源周边ꎬ对器件温度进行监控ꎮ若核心模块上某电源电压或某芯片温度超标ꎬＥＣ通过ＬＰＣ与桥片和ＣＰＵ通信ꎬ向操作系统发出关机指令ꎬ从而保护核心模块和载板ꎮ此外ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块上ＥＣ的ＳＭＢＵＳ接口对外提供ꎬ除了通信ꎬ还可以做为载板状态管理的监控接口ꎮ４㊀关键技术设计４ １㊀电源设计如图５所示ꎬ龙芯３Ａ３０００核心模块由于处理器㊁桥片组和部分外设模块需要的电源种类很多ꎬ而且在不同状态下电源应用情况不同ꎬ使得龙芯３Ａ３０００核心模块电源设计略显复杂ꎮ因遵循ＣＯＭｅＴＹＰＥ６标准电源定义ꎬ４４０－ｐｉｎ连接器只向核心模块提供＋１２Ｖ和待机５Ｖꎬ板上其他电源全部由＋１２Ｖ和待机５Ｖ通过板上ＤＣ－ＤＣ和电源开关转换提供ꎮ待机５Ｖ通过高效率低自耗的电源转换器ＴＰＳ６２５６０转换出ＥＣ和桥片所需的待机电源ꎮ如果载板向核心模块提供待机５Ｖ电源ꎬＥＣ和桥片的待机模块在正常工作ꎬ实时监控ＡＣＰＩ控制信号ꎮ其他电源被核心模块上ＡＣＰＩ电源状态所控制ꎮ如果载板向核心模块提供待机５Ｖ和＋１２Ｖ电源ꎬ外部ＰＷＲＢＴＮ信号被触发ꎬＳＹＳ＿ＲＥＳＥＴ管脚正常释放ꎬ核心模块ＡＣＰＩ信号Ｓ３㊁Ｓ５控制所有电源芯片和开关启动ꎬ向电路供电ꎮ若需要进入休眠状态ꎬ系统通过ＡＣＰＩ信号Ｓ３控制关闭例如ＤＤＲＶＴＴ㊁ＤＤＲＶＲＥＦ㊁ＣＰＵ外设等电源ꎬ达到低功耗目的ꎮ若需要从休眠唤醒ꎬ至运行状态ꎬ则ＡＣＰＩ信号Ｓ３控制并打开电源ꎬ使其正常工作ꎬ如图６所示ꎮ４ ２㊀系统适配性龙芯３Ａ３０００核心模块采用ＰＭＯＮ作为核心模块ＢＩＯＳ固件ꎬ操作系统采用中标麒麟系统ꎮ根据龙芯３Ａ３０００核心模块对外提供的ＳＡＴＡ㊁ＵＳＢ㊁ＵＡＲＴ㊁ＳＰＩ㊁Ｉ２Ｃ㊁ＳＭＢＵＳ和ＰＣＩＥ接口ꎬ设计对应的接口驱动ꎬ封装成ＡＰＩ函数ꎮ在核心模块ＢＩＯＳ中可对各个通讯模块的使能/禁止㊁时钟㊁通讯速率和工作模式进行选择ꎬ适配各类产品ꎬ并根据产品特点对资源进行裁剪ꎮ图５㊀电源设计框图６５第２期郭敏等:基于龙芯３Ａ３０００处理器的ＣＯＭｅ核心模块设计与实现图６㊀ＤＤＲ３供电电源图示图７㊀核心模块效果图５㊀实现成果经过一系列研制工作后ꎬ我们实现了龙芯３Ａ３０００核心模块的硬件平台研制ꎬ如图７所示ꎮ龙芯３Ａ３０００核心模块搭载ＬＳ３Ａ３０００处理器ꎬ国产内存４ＧＢꎬ对外引出６路ＵＳＢ㊁２路ＧＢＥ㊁１路２－ｃｈａｎ￣ｎｅｌＬＶＤＳ(默认最高分辨率１６００ˑ１２００＠６０Ｈｚ)㊁１路ＶＧＡ(默认最高分辨率１６００ˑ１２００＠６０Ｈｚ)㊁３路ＳＡＴＡ㊁１路音频ＨＡＤ㊁６路ＰＣＩＥＸ１㊁２路ＰＣＩＥＸ４㊁２路ＰＣＩＥＸ８㊁１路ＬＰＣ㊁１路ＳＭＢ和２路ＵＡＲＴ接口ꎮ因绝大部分管脚定义兼容ＣＯＭｅＴＹＰＥ６标准ꎬ可直接使用现成ＣＯＭｅＴＹＰＥ６的计算机载板进行使用ꎮ６㊀结束语基于龙芯ＬＳ３Ａ３０００处理器的ＣＯＭｅ核心模块是基于国产主流ＣＰＵ㊁ＳＤＲＡＭ㊁ＢＩＯＳ和操作系统的自研产品ꎬ以其通用化㊁模块化和组合化等特点为终端操控和信息处理等领域提供了良好的解决方案ꎮ参考文献:[１]㊀纪静 基于龙芯３ＡＣＯＭ－Ｅ模块的ＣＰＣＩ－Ｅ系统板卡设计与实现[Ｃ] 全国抗恶劣环境计算机第二十三届学术年会论文集ꎬ２０１３ꎬ３４０－３４４[２]㊀龙芯３Ａ３０００/３Ｂ３０００处理器数据手册Ｖ１ ２[Ｓ].北京:北京龙芯中科技术有限公司ꎬ２０１７ [３]㊀ＣＯＭＥｘｐｒｅｓｓＭｏｄｕｌｅＢａｓｅＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎＶ２ ０[Ｓ].２００９.[４]㊀龙芯７Ａ１０００桥片数据手册Ｖ１ ２[Ｓ].北京:北京龙芯中科技术有限公司ꎬ２０１８[５]㊀龙芯７Ａ１０００桥片应用手册Ｖ１ ２[Ｓ].北京:北京龙芯中科技术有限公司ꎬ２０１８ ７５。
龙芯 3A 处理器说明书
10.3 Linux 内核的串口配置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94目录5第十一章 EJTAG 调试
97
11.1 EJTAG 介绍 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
11.2.2 PC 采样 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
11.2.3 读写内存 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
11.2.4 执行说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
11.2.5 在线 GDB 调试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
11.2 EJTAG 工具使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
11.2.1 环境准备 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
龙芯——中国人的cpu
龙芯——中国人的cpu龙芯（英语：Loongson，旧称GODSON[1]）是中国科学院计算所自主开发的通用CPU，采用简单指令集，类似于MIPS指令集。
第一型的速度是266MHz，最早在2002年开始使用。
龙芯2号速度最高为1GHz。
龙芯3号还未有成品，而设计的目标则在多核心的设计。
众所周知，CPU是决定电脑性能的核心部件，也是整个系统的核心。
其负责整个系统指令的执行、数学与逻辑的运算;数据的存储与传送;以及对内对外输入/输出的控制。
而在这个电脑核心部件市场领域里，人们最为熟悉的两个品牌无疑是Intel和AMD，他们在处理器市场的强势地位似乎无人能撼动。
在CPU技术上，我们跟国外厂商有着较大的差距，缺乏具有自主知识产权的CPU芯片，是我国计算机产业的一大“芯”病，也是我们这些电子工作者、网络人胸口永远的痛。
过去，代表着国际IT顶尖技术的CPU芯片一直被英特尔等国外巨头所垄断，中国企业及消费者为之付出了巨额版权费。
好在神州龙芯公司先后推出了“龙芯1号”、“龙芯2号”，打破了中国无“芯”的历史。
“龙芯”的诞生被业内人士誉为民族科技产业化道路上的一个里程碑。
商品化的“龙芯”1号CPU的研制成功标志着我国已打破国外垄断，初步掌握了当代CPU设计的关键技术，为改变我国信息产业“无芯”的局面迈出了重要的步伐，对我国形成有自主知识产权的计算机产业有重要的推动作用，对中国的CPU核心技术、国家安全、经济发展都有举足轻重的作用。
我们有信心:“龙芯” 对Intel说“不” ！对PC产业来讲，包括联想、方正这样的大企业利润也是相当低的，主要原因就是我们买别人的芯片来组装，只是一个组装工厂而已。
而且，在国际CPU巨头AMD与英特尔的明争暗斗中,中国PC厂商无论怎样都掩盖不了“看他人脸色”的尴尬处境, 既要哄着占有份额优势的英特尔，又不敢得罪价格占优的AMD，而这一切都缘于我们无“芯”可挑大梁，缘于中国PC业长期以来没有占据技术的制高点。
自主可控计算机设计与实现
自主可控计算机设计与实现纪静;屈涛;金达;吴金哲;王巍【摘要】在基于国产高性能龙芯3A CPU芯片进行主板研制并成功实现的技术基础上，通过全面总结自主可控主板的软硬件及整机的实现过程，对自我研制主板的各主要功能电路及关键技术进行了详细阐述，对基于国产固件、操作系统进行整机系统的实现以及针对整机进行的性能测试进行了介绍说明，为国产自主可控计算机的发展提供技术借鉴。
%This paper is based on the independent research and development of a motherboard with native high performance Loongson 3A CPU chip. This paper makes a comprehensive summary of the realization of the independent controllable computer hardware and software function, and gives a detailed elaboration of major circuits and the key technologies about the motherboard. The results of performance testing and stability testing of the whole computer based on native firmware and OS are also intro-duced. It will provide a technology reference for development of high performance native computer in the future.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2013(000)015【总页数】6页(P36-40,55)【关键词】龙芯3A;自主可控;国产化计算机【作者】纪静;屈涛;金达;吴金哲;王巍【作者单位】中国电子科技集团公司第十五研究所，北京 100083;中国电子科技集团公司第十五研究所，北京 100083;中国电子科技集团公司第十五研究所，北京 100083;中国电子科技集团公司第十五研究所，北京 100083;中国电子科技集团公司第十五研究所，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TP393.08随着信息技术的飞速发展和计算机在恶劣环境应用日益广泛深入，用户对计算机的安全性、自主可控性提出了越来越高的要求。
UniCore-3多核处理器缓存一致性控制部件的功能验证的开题报告
UniCore-3多核处理器缓存一致性控制部件的功能
验证的开题报告
一、研究背景
随着互联网和移动设备的普及，对于大数据的处理能力和运算速度的要求也越来越高。
而多核处理器的出现可以提供更高的运算速度和更强的处理能力。
但是，多核处理器的另一个缺点是缓存一致性问题，即多个核心同时访问同一块数据时，各自缓存中的数据可能不同步，导致程序出现错误结果或死锁等问题。
因此，缓存一致性控制成为了多核处理器设计中非常重要的一个方面，需要在硬件和软件两个层面进行优化和控制。
二、研究目的
本文旨在对于UniCore-3多核处理器的缓存一致性控制部件进行功能验证，例如确定该控制部件能否处理和解决缓存一致性问题，能否优化处理器的运算速度和效率等。
三、研究内容和方法
1. 研究UniCore-3多核处理器的缓存一致性机制。
2. 设计和实现UniCore-3多核处理器缓存一致性控制部件的功能验证模块。
3. 使用相关软件和工具对功能验证模块进行仿真和测试，验证控制部件的正确性和准确性。
4. 对修正后的功能验证模块进行测试和性能评估，以确定控制部件优化缓存一致性问题的效果和处理器的运算速度和效率等。
四、预期成果
本文的预期成果是确定UniCore-3多核处理器缓存一致性控制部件
的功能和优化效果，并为相应的多核处理器设计提供一定的参考和借鉴。
五、研究意义
UniCore-3多核处理器缓存一致性控制部件的功能验证，有助于改进多核处理器的设计和优化，并提高其处理大数据和复杂任务的能力和效率，同时也为缓存一致性控制提供了更好的解决方案。
龙芯3号多核处理器设计及其挑战
龙芯３号多核处理器设计及其挑战多核处理器的发展趋势是，处理器结构正处在转折期，主频至上的时代已经结束，性能功耗比继性能价格比后成为重要的设计指标。
网络和媒体的普及导致计算机应用发生很大变化，处理器经历着由简单到复杂，再到简单和复杂的过程。
从２００２年龙芯ｌ号开始，到龙芯２号，可以说实现了一个“三级跳”跨越。
龙芯２Ｂ性能是龙芯１号３倍，龙芯２Ｃ性能是龙芯２Ｂ的３倍，龙芯３号是多核结构。
龙芯１号面向ＩＰ和嵌入式应用，龙芯２号面向高端应用，龙芯３号面向多内容的服务器应用。
龙芯２Ｅ是６４位四发射，乱序执行，现在量产基本完成，已经向市场批量供应。
龙芯２Ｅ在单处理器结构方面设计比较成熟，达到国际最好水平。
功耗测试中，７５０ＭＨｚ主频的ＣＰＵ，加上北桥和内存条，功耗只有７．５Ｗ。
媒体播放性能测试中，７５０ＭＨｚ龙芯比奔腾４要快一些。
龙芯部分应用产品包括笔记本电脑、一些处理平台和低成本电脑等。
龙芯３号多核处理器正在设计中。
我们阶段目标是：到２００８年，龙芯３号有８到１６个核；２０１０年，有３２到６４个核。
龙芯３号结构特征是多平台并行虚拟机结构。
功耗问题使我们现在面临应用变化等很多转折点。
我们只要抓住这个转折点，完全可以利用后发优势取得突破。
主频的游戏已经结束了，并行结构设计上我们有很大机会。
我们设计的方法正确，有１０个核以上，国外厂商更多是运用静态电路。
在具体实现时，不可能把１０多个１００Ｗ的核集成在一起。
龙芯３号的第一个目标是要建设和谐的计算，一个是机机和谐，就是兼容问题；另外一胡伟武个是人机和谐，串行程序并行化的问题。
要做一个多平台并行虚拟机结构。
我们有一个理想，就是让所有可执行文件都可以在龙芯上正确快速地运行。
第二个目标要实现可扩展的互连结构。
设计刚开始考虑可伸缩的分布式结构和可伸缩的缓存一致性协议，全局共享统一编址的二级缓存，也就是相当于把ＣＣ－ＮＵＭＡｌ做在片内，把ＳＭＰｚ做在片内，４个处理器四个缓存，一个８×８开关。
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龙芯３号多核处理器设计及其挑战
多核处理器的发展趋势是，处理器结构正处在转折期，主频至上的时代已
经结束，性能功耗比继性能价格比后成为重要的设计指标。
网络和媒体的普及导致计算机应用发生很大变化，处理器经历着由简单到复杂，再到简单和复杂的过程。
从２００２年龙芯ｌ号开始，到龙芯２号，可以说实现了一个“三级跳”跨越。
龙芯２Ｂ性能是龙芯１号３倍，龙芯２Ｃ性能是龙芯２Ｂ的３倍，龙芯３号是多核结构。
龙芯１号面向ＩＰ和嵌入式应用，龙芯２号面向高端应用，龙芯３号面向多内容的服务器应用。
龙芯２Ｅ是６４位四发射，乱序执行，现在量产基本完成，已经向市场批量供应。
龙芯２Ｅ在单处理器结构方面设计比较成熟，达到国际最好水平。
功耗测试中，７５０ＭＨｚ主频的ＣＰＵ，加上北桥和内存条，功耗只有７．５Ｗ。
媒体播放性能测试中，７５０ＭＨｚ龙芯比奔腾４要快一些。
龙芯部分应用产品包括笔记本电脑、一些处理平台和低成本电脑等。
龙芯３号多核处理器正在设计中。
我们阶段目标是：到２００８年，龙芯３号有８到１６个核；２０１０年，有３２到６４个核。
龙芯３号结构特征是多平台并行虚拟机结构。
功耗问题使我们现在面临应用变化等很多转折点。
我们只要抓住这个转折点，完全可以利用后发优势取得突破。
主频的游戏已经结束了，并行结构设计上我们有很大机会。
我们设计的方法正确，有１０个核以上，国外厂商更多是运用静态电路。
在具体实现时，不可能把１０多个１００Ｗ的核集成在一起。
龙芯３号的第一个目标是要建设和谐的计算，一个是机机和谐，就是兼容问题；另外一
胡伟武
个是人机和谐，串行程序并行化的问题。
要做一个多平台并行虚拟机结构。
我们有一个理想，就是让所有可执行文件都可以在龙芯上正确快速地运行。
第二个目标要实现可扩展的互连结构。
设计刚开始考虑可伸缩的分布式结构和可伸缩的缓存一致性协议，全局共享统一编址的二级缓存，也就是相当于把ＣＣ－ＮＵＭＡｌ做在片内，把ＳＭＰｚ做在片内，４个处理器四个缓存，一个８×８开关。
这些设计都已基本完成。
龙芯３号在策略上采用伸缩设计、有限实现。
在一般桌面应用中，４核处理器已经足够了。
龙芯面临的挑战首先是结构方面。
我们要采用可伸缩的结构设计，还要支持并行虚拟机。
这样软硬件都需要考虑，需要有一致性的缓存协议。
我们还要做到低功耗。
例如，对于１６核芯片，要求功耗低于８０Ｗ，因此，一定把每个核功耗控制在２～３Ｗ之内。
还有一个难题是Ｉ／Ｏ瓶。
如果把１６个６４位龙芯２号核放在一起，Ｉ／Ｏ将成为最大的瓶颈。
就是内部处理速度很快，而Ｉ／Ｏ速度跟不上，这样使得整体效果不佳。
最后是验证问题。
像龙芯这样庞大的设计，如何保证没有错误Ｐ过去，处理器的验证都是采用形式验证和随机验证的方法。
在一个芯片设计过程中，６０％－７０％的精力花费在验证方面。
对于新出现的设计问题，如互连和缓存一致性协议的验证、后仿真的验证，这些都是很大的挑战。
尤其是验证的ＦＰＧＡｓ实现。
现在，龙芯２号的面积比较大，如果有１６个核，主板会很大，实现非常困难。
国外也没有案例可以借鉴。
■
ｉ一致性高速缓存非均匀存储访问模型２对称多处理
３现场可编程门阵列胡伟武
中科院计－ｇ．所研究员，博－－Ｌ－－生导师。
中科院计算所微处理器技求研究中心主任。
龙芯系列处理器恿设计师。
中国计算机学会高级会员。
龙芯3号多核处理器设计及其挑战
作者：胡伟武
作者单位：中科院计算所
1.冯子军.胡伟武龙芯1号IP核AMBA接口验证方法[会议论文]-2006
2.冯子军.肖俊华.胡伟武.Feng Zijun.Xiao Junhua.Hu Weiwu龙芯1号处理器结构级功耗评估有效性分析[期刊论文]-计算机辅助设计与图形学学报2007,19(9)
3.余玮胡伟武:创"芯"与创新的传奇[期刊论文]-职业2010(19)
4.胡伟武为了龙芯的跳动[期刊论文]-中国高新区2006(8)
5.刘惠颖基于组件的实时信息发布系统的研究与实现[学位论文]2005
6.本刊记者他们的一小步,中国的一大步--访中科院计算技术研究所研究员、"龙芯"课题组组长胡伟武博士[期刊论文]-高科技与产业化2005(4)
7.唐志敏龙芯系列CPU芯片[会议论文]-2003
8.吴亮.王全胜.Wu Liang.Wang Quansheng基于龙芯2F的智能1553B节点设计与实现[期刊论文]-计算机光盘软件与应用2010(4)
9.王焕东.高翔.陈云霁.胡伟武.Wang Huandong.Gao Xiang.Chen Yunji.Hu Weiwu龙芯3号互联系统的设计与实现[期刊论文]-计算机研究与发展2008,45(12)
10.张晓辉.程归鹏.从明龙芯处理器上的TLB性能优化技术[会议论文]-2010
本文链接：/Conference_6291458.aspx。