Loongson

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Loongson (龙芯, également appelé Godson ou puce dragon, en référence au dieu Dragon de la mythologie chinoise) est une marque de microprocesseurs chinoise appartenant à la société BLX IC Design

Elle utilise une architecture proche des MIPS, allant jusqu'à 4 cores, ayant en 2006 la puissance des Pentium 4 avec une consommation énergétique très faible de l'ordre de 3 à 8 watts, comparé au 60 à 130 W d'un Pentium 4.

La société française STMicroelectronics a acheté des licences aux possesseurs des brevets de MIPS pour produire des processeurs compatibles avec les Loongson.

Par ailleurs STMicroelectronics fabrique et commercialise des puces Loongson pour BLX, qui n'a pas d'usine

Ces microprocesseurs sont utilisés dans des supercalculateurs chinois, ainsi que dans des ordinateurs ultra basse consommation, comme le Jisus de la société néerlandaise Vanderled.

Versions

Loongson 1

La première version de l'architecture Loongson, est un CPU 32 bits fonctionnant à une vitesse d'horloge de 266 MHz. Fabriqué en technologie CMOS et avec une finesse de gravure de 180 nm, ce processeur ne consomme que 0,5 watt^[1], ce qui le rend idéal pour les architectures embarquées comme les caisses enregistreuses où les hautes performances ne sont pas nécessaires. Sa conception intègre directement dans le circuit une protection contre les attaques de type buffer overflow. Les équipements de sécurité utilisant ce processeur atteignent donc les niveaux de sécurité élevés demandés par les entreprises et agences gouvernementales. Loongson 1 a été commercialisé en 2002.

Loongson 2

La deuxième version, en CMOS 180 nm, contient 13,5 millions de transistors. Le Godson 2C, ou Loongson 2C, fonctionne à 500 MHz, ce qui donne un niveau de performance 8 à 10 fois celui du Loongson 1, soit environ le double des performances d'un processeur VIA 1,3 GHz, ou encore l'équivalent d'un Pentium III. Ce niveau est suffisant pour la plupart des applications de bureau sous Linux^[1].

La version Godson 2E ajoute le jeu d'instructions 64 bits MIPS-III à l'architecture et contient 47 millions de transistors. Il fonctionne à une fréquence entre 800 MHz et 1 GHz et consomme de 5 à 7 watts. Il est équivalent en puissance à un Pentium III haut de gamme, ou un Pentium 4 bas de gamme.

Loongson 2F

La version 2F est une évolution du Loongson 2E avec des capacités d'entrée/sortie étendues et une bande passante mémoire améliorée. Il comprend une interface 32 bits PCI/PCI-X ainsi que le support 64 bits des mémoires RAM DDR2. Un module permet une accélération vidéo au travers de l'interface PCI-PCI-X. Sa fréquence peut atteindre 1,2 GHz. La sortie était prévue pour octobre à novembre 2007.

• 4 niveaux superscalaire, Exécution out-of-order, base du processeur architecture MIPS 64-bit
• petit-boutiste(Little-endian) ISA compatible MIPS III
• 5 unité d'exécutions: 2 UAL(ALU)s, 2 UCVF(FPU)s, and 1 address generation unit (AGU)
• SIMD unit is integrated with one of the 2 UCVF(FPU)s
• Separate 64/64 KB instruction and data L1 caches
• On-chip 512 KB 4-way set-associative L2 cache
• Contrôleur mémoire DDR2 intégré
• Accélération vidéo très simple intégrée
• Software-controlled dynamic power management
• Max 4 W à 1 GHz

Le 26 décembre 2007, la République populaire de Chine dévoile à Hefei son premier supercalculateur, nommé KD-50-I, d'un Téraflop (la capacité réelle est d'environ 350 gigaflops). Ce supercalculateur a été conçu par la coopération d'équipes dirigées par l'académicien Chen Guoliang (陈国良), professeur de technologie en science informatique de l'université des sciences et technologies de Chine, équipe principale du projet, avec l'institut de recherche en technologie informatique de l'académie des sciences chinoise comme seconde équipe. Le KD-50-I est le premier supercalculateur fabriqué en Chine à utiliser des microprocesseurs domestiques chinois, avec un total de plus de 330 microprocesseurs Loongson-2F. La taille du supercalculateur est à peu près celle d'un frigo d'appartement (photo) et a coûté moins de 800 000 RMB (environ 80 000 €). Le Loongson 2F est ainsi devenu le premier microprocesseur chinois utilisé dans un supercalculateur.

Loongson 2G

Cette évolution inclut un contrôleur DDR2/DDR3, et un L2 cache plus important de 1MB^[2].

Loongson 3

Le Loongson 3 est prévu pour avoir une fréquence d'horloge entre 1 et 1,2 GHz avec quatre noyaux, 8 dans une prochaine évolution^[3]. La première version de ce processeur ne supportera que de la SDRAM DDR2, pas de SMT et il n'inclura pas d'interface réseau. En avril 2010, le Loongson 3A est sorti avec le support de la SDRAM DDR3.

En mai 2010, le premier supercalculateur KD-60 à base de Loongson 3A commençait ses premiers test. Constitué de 80 processeurs Loongson 3A, sa puissance théorique est de 1 Téraflop pour une consommation électrique de 2381 W^[4].

Spécifications des microprocesseurs Godson

Nom	Modèle	Fréquence [MHz]	Architecture Version	Année	Cores	Gravure [nm]	Transistors [millions]	Taille Die [mm^2]	Puissance [W]	Voltage [V]	L1 Dcache [k]	L1 Icache [k]	L2 Cache [k]	Performance [SPEC2000]
Godson-1	1	200	MIPS 32-bit	2002	1	180	--	--	1	--	8	8	none	19/25
Godson-2	2B	250	MIPS-III 64-bit	2003	1	180	--	--	--	--	32	32	none	52/58
Godson-2	2C [5]	450	MIPS-III 64-bit	2004	1	180	13.5	41.5	--	--	64	64	none	159/114
Godson-2	STLS2E	1000	MIPS-III 64-bit	2006	1	90	47	36	7	1.2	64	64	512	503/503
Godson-2	STLS2F	1200	MIPS-III 64-bit	2007	1	90	51	43	5	1.2	64	64	512	--
Godson-3	STLS3?	1000	MIPS64	2009	4	65	400+	--	10	--	64	64	4096	--
Godson-3b	STLS3?	1000	MIPS64	2010?	4+4	65	600+	--	20	--	64	64	4096	--

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Historique

Le jeu d'instructions est compatible avec celui des microprocesseurs MIPS, mais les créateurs de ce processeur ont cessé de promouvoir cette compatibilité suite à une attaque judiciaire de la société Lexra.

En mars 2006, un micro-ordinateur de la taille d'un lecteur de DVD 5,4 pouces, contenant un processeur Godson II à 100 € et appelé Longmeng (龙梦, rêve de dragon) a été annoncé (voir photo sur Wikipedia anglais).

En juin 2006, à Computex'2006 à Taipei, la société YellowSheepRiver a annoncé la sortie du Municator YSR-639, un mini-ordinateur basé sur le Loongson 2 à 400 MHz.

En avril 2008, la société néerlandaise Vanderled spécialisée dans l'éclairage à LED, annonce, la sortie d'un ultramobile dans la lignée du Eee PC d'Asus, appelé Jisus, utilisant un écran LCD rétroéclairé à LED et un CPU Loongson, l'ordinateur serait livré avec une version du système d'exploitation GNU/Linux Ubuntu adapté à l'architecture MIPS pour fin mai 2008^[6].

Logiciels supportés

Contrairement aux processeurs plus classiques comme Intel, Advanced Micro Devices ou VIA Technologies, les Loongson ne supporte pas le jeu d'instruction x86. Le principal système d'exploitation est Linux, mais en théorie tous les SE supportant MIPS feront l'affaire. Par exemple, Windows CE a été porté facilement sur les systèmes basés sur Loongson^[7].

Les distributions Linux fonctionnant sur Loongson:

• Debian, spécialement mipsel port
• Gentoo Linux, Travail en cours
• gNewSense, Fonctionnel
• Red Flag Linux
• Mandriva, depuis Septembre 2007
• Linux From Scratch, MIPS 32-bit,64-bit,Multilib
• Ututo, Travail en cours
• EVEREST Linux

Les systèmes d'exploitation autres que Linux:

• NetBSD, evbmips/gdium
• OpenBSD, Fonctionnel

Compilateur supporté

GNU Compiler Collection (GCC) est le principal compilateur utilisé dans le développement logiciel pour plateforme Loongson. Des optimisations spécifiques pour Loongson ont été ajoutées à GCC 4.4^[8]; les options -march=loongson2f et -mtune=loongson2f peuvent être utilisées pour bénéficier de l'optimisation.

ICT a aussi porté Open64, un compilateur optimisé avancé pour les platformes Loongson II^[9].

Applications

Les applications Open source sur plateforme Linux peuvent être portées simplement. Les applications open source les plus communes (comme OpenOffice.org, Mozilla Firefox, Pidgin, et MPlayer) et les applications écrites en Java sont supportées^[10].

Références

1. ↑ ^{a et b} (en) Loongson evolution
2. ↑ http://www.loongson.cn/EN/product_info.php?id=45
3. ↑ The Inquirer La Chine passe aux Godson 3
4. ↑ (fr) Un superordinateur de la classe téraflops basé sur le processeur Loongson 3A chinois testé avec succès
5. ↑ cpu
6. ↑ Présentation du Jisus de Vanderled sur blogeee.net.
7. ↑ 福瓏電腦WinCE 5.0 圖片
8. ↑ MIPS LS2 Scheduling and tuning
9. ↑ Open64 on MIPS: porting and enhancing Open64 for Loongson II
10. ↑ http://www.lemote.com/english/technology.html

Liens externes

(zh) Official Loongson Website

(zh)(en) blxcpu.com le site de la société productrice

(en) Microarchitecture du Godson 2 par le Journal of Computer Science and Technology.

(en) Présentation du processeur en 2005 sur le site de l'académie des sciences chinoise.