国产CPU全龙芯等.docx

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国产CPU全龙芯等

一、中国科学院计算所—龙芯CPU

（一）代表产品介绍

龙芯CPU一般指龙芯，是中国科学院计算所自主研发的通用CPU。

中科院计算所从2001年开始研制龙芯系列处理器，经过十多年的积累与发展，于2010年由中国科学院和市政府共同牵头出资，正式成立龙芯中科技术，旨在将龙芯处理器的研发成果产业化。

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。

其中，龙芯3A是首款国产商用4核处理器，龙芯3B是首款国产商用8核处理器。

（二）技术特点

龙芯采用“兼容国际主流、自主指令系统”CPU，MIPS兼容，2009年6月获得MIPS32与MIPS64架构的授权。

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。

1、龙芯1号

龙芯1号系列芯片集成32位处理器核，专为嵌入式领域设计，具备低功耗、高集成度及高性价比等特点。

目前龙芯1号产品包括龙芯1A和1B两款芯片。

龙芯1A除集成LS232处理器核和2DGPU外，还集成了16/32位DDR2控制器、高清显示、PCI、USB、GMAC、AC97、SATA、RS-ECCNAND、CAN、ACPI、SPI、88路GPIO等接口。

龙芯1A的高集成度使得1A适用于云终端、工业控制、数据采集、网络设备等领域，同时1A还可以被配置为具有PCI接口的全功能南桥芯片。

龙芯1B是一款轻量级的32位芯片，片除集成LS232处理器核外，还集成了16/32位DDR2控制器、高清显示、NAND、SPI、62路GPIO、USB、CAN、UART等接口。

能够满足超低价位云终端、数据采集、网络设备等领域需求。

2、龙芯2号

龙芯2号系列芯片集成64位处理器核，在满足性能要求的同时兼顾功耗、价格以及应用的平衡。

目前龙芯2号产品包括龙芯2F和2H两款芯片。

龙芯2F集成了DDR2存控制器和PCI接口。

龙芯2H是一款高集成度系统芯片，片集成64位处理器核、3DGPU、VGA和LCD显示接口、媒体加速以及芯片组功能等。

此外，龙芯2H还实现了高级电源管理功能，支持多种电源级别和唤醒方式。

龙芯2H能够满足安全适用计算机、云终端、网络设备、消费类电子等领域需求，同时可作为HT或者PCIE接口的全功能套片使用。

3、龙芯3号

龙芯3号系列处理器集成多个64位处理器核，可满足高性能计算机、服务器和高端桌面等应用，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3A、3B两款芯片。

此两款芯片采用相同的封装设计，引脚基本兼容。

龙芯3号系列采用HyperTransport总线（以下称为HT）作为其IO总线，并使用带宽与之相匹配的DDR2/3SDRAM作为存储总线。

龙芯3号系列使用的HT接口支持IODMA的数据一致性，当使用HT接口上的设备进行DMA操作时，处理器自动地维护DMA数据与处理器缓存中数据的一致性，不需要软件再对缓存数据进行同步处理，大大提高了设备访问性能。

此外，龙芯3号系列处理器支持通过HT互连构建多处理器系统。

全系统统一编址，自动维护各处理器间的数据一致性。

该多处理器系统运行一个NUMA操作系统，直接扩展系统计算能力和接口带宽。

（三）优势和劣势

1、龙芯CPU具有如下四大优势：

（1）安全性

军队、政府、国有企业和科研机构等部门使用的信息技术设备，直接关系到国家信息网络的安全。

采用“龙芯”CPU，将有助于消除我国在电子政务、国防等方面的安全困惑，改变在信息安全领域的被动局面。

（2）预防病毒

在当今电脑病毒、黑客、木马四掠的时代，龙芯个人电脑所采用Linux操作系统本身安全性较高，很不容易受病毒侵害。

所谓的linux下的防病毒软件都是用来防windows分区病毒的，或是应用于网关、文件服务器等，如果使用linux作为桌面平台，而且没有windows分区的话，桌面杀毒软件几乎没有什么用处。

（3）节能

龙芯的功耗只有一般芯片的1／10，用龙芯做的计算机十分节能。

（4）价格低

龙芯让人人都用得起电脑，当初龙芯一个研发宗旨是信息化要为广大人群服务，因此龙芯一直注重在低成本方面的突破。

虽然电脑价格越来越低，但是对于广大的中国市场来说，仍然太贵，特别是农村和西部市场。

龙芯电脑的推出为填平数字鸿沟提供了可能性，有广阔的前景。

（5）生态环境比较健全

龙芯采用“兼容国际主流、自主指令系统”CPU，拥有架构授权可以自己按需定义规格，并按自己日程进行开发、交付和使用，一次架构授权费涵盖全部的应用定义。

生态环境比较健全

2、龙芯CPU存在如下劣势：

（1）实际性能与主流的芯片有较大的差距

中国工程院院士倪光南认为，龙芯的差距还表现在制造工艺上，英特尔有自己的生产厂，目前最新的CPU是45纳米，但是龙芯最新的仅有90纳米，相差约两代。

（2）龙芯电脑无法安装主流的Windows操作系统，只能使用Linux

由于龙芯处理器在指令上兼容的是MIPSIII处理器架构，暂时不兼容X86架构，因此龙芯电脑无法安装主流的Windows操作系统，只能使用Linux.无论从使用方便度、市场占有率还是第三方软件应用，Linux都无法与Windows相提并论。

尽管龙芯开发人员宣称会尝试采取类似全美达处理器的思路去部分兼容×86，但就目前而言，缺乏主流用户群的支持，龙芯的发展可谓举步维艰。

（3）因采用“兼容国际主流、自主指令系统”CPU，对处理器设计水平要求较高，长期技术演进路线受架构的制约

（四）市场推广和应用

龙芯1号系列主要应用于云终端、工业控制、数据采集、手持终端、网络安全、消费电子等领域。

2011年推出的龙芯1A和龙芯1BCPU具有接口功能丰富、功耗低、性价比高、应用面广等特点。

龙芯1A还可以作为PCI南桥使用。

龙芯2号系列是面向桌面和高端嵌入式应用的64位高性能低功耗处理器。

主要面向行业电脑终端、云计算终端，三网融合、工业控制、网络安全、特种计算机等应用领域。

2008年推出的龙芯2F经过近几年的产业化推广，目前已经实现规模应用。

集成度更高的龙芯2H于2012年推出正式产品，可实现单片的桌面系统解决方案。

龙芯3号系列是面向高性能计算机、服务器和高端桌面应用的多核处理器。

主要面向包括高性能计算机和服务器等领域。

2009年推出四核龙芯3A；2011年推出八核龙芯3B。

二、北大众志（MPRC）—北大众志

（一）代表产品介绍

北大众志目前已成功研制出具有完全自主知识产权的“北大众志UniCore系列CPU”及“北大众志－863系统芯片”。

北大众志自主知识产权UniCore处理器具有高性能、低功耗等特性，在桌面及高端嵌入式市场具有多方面的优势，具有一定的国际竞争力。

另外，作为全球围唯一一家经过合法授权可以在美国本土之外开展x86指令系统处理器研发的企业，北大众志处理器在低功耗、低成本、高性能等多方面拥有优势技术，正在与AMD公司制定全球市场开拓计划。

目前，北大众志自主CPU系统芯片及基于该芯片的千元低成本笔记本计算机已全面进入市场，其探索出的产、学、研、用相结合的发展模式被视为成功的例。

（二）技术特点

完全自主（全新自主指令系统）CPU。

UniCore是由北大众志自主开发的一套全新指令集，与其他主流指令集不兼容，它已作为一种独立的体系结构，在GNU社区系统软件开发规中注册，编号为“110”。

UniCore指令系统在指令密度、通用寄存器设置等方面都有特别的设计，还包含了DSP扩展指令，以满足更广泛的应用需求。

基于UniCore指令系统研制和推广了北大众志UniCore系列CPU和PKUnity系列SoC芯片。

北大众志UniCore指令系统包括64位的UniCore64、32位的UniCore32和16位的UniCore16，还包括浮点指令系统UniCoreF64和扩展指令系统UniCore2D/3D。

（三）优势和劣势

优势

北大众志系列CPU系统芯片产品不仅集成度高，功能全，而且功耗低，无需安装散热风扇，用该系列芯片开发的计算机能够大幅降低主板面积和整机大小,更易形成超轻超薄的整机系统设计方案，而且可有效规避配套外围芯片断货或停产的风险。

由于是自主开发，因而整机成本控制能力很强，在同等性能下，价格是市场上其他同类产品的二分之一到三分之二。

由于北大众志以极为优惠的授权方式获得了x86指令系统授权，使得公司在与其他厂商合作的时候，可以避免向国外交付高额的授权费用。

劣势

北大志众由于采用完全自主CPU，缺乏OS支持、开发工具链（编译器、调试器等）匮乏、应用程序的开发和移植难度和工作量大。

（四）市场推广和应用

为了保持北大众志安全适用计算机的市场竞争力，北大众志CPU芯片的研发和应用始终坚持以市场为导向，目前，在安全适用计算机领域，北大众志已经有能力在产业化一代自主CPU的同时，面向未来的应用领域储备一代，并研发新一代。

目前，北大众志自主CPU系统芯片及其衍生的计算机系统已经实现批量生产，在教育、政务、企业、酒店、医疗等信息化领域得到应用，用户遍及各省、区、市，终端用户累计达到100万台以上。

政府

2006年，北大众志的两套NC计算机教室解决方案顺利通过教育部政府采购中心技术测试，成为唯一一家应用国产自主品牌CPU的入围单位，并获得“2006年度农村中小学现代远程教育工程”合格设备招标采购供应商资格。

2008年底，经工信部等部委严格评审，北大众志申报“安全适用计算机CPU研发与应用”在初审和终审中均名列第一，获批承担了2009年国家“核高基”重大专项“安全适用计算机CPU研发与应用”课题。

2009年5月，国家发改委、科技部、财政部共同发布了第一批《国家自主创新产品目录》，采用北大众志CPU的安全适用计算机A25顺利入围。

三、国防科学技术大学—飞腾

（一）代表产品介绍

飞腾处理器又称银河飞腾处理器，原是国家出于国防科技信息安全或军方超级计算机安全、降低军用服务器成本等需要而依据美国英特尔CPU研发的，性能和工艺已经接近美国最先进的CPU，基本实现了我国自产的、业界主流水平的一款服务器级别的CPU目标。

银河飞腾处理器2004年12月17日在通过国家鉴定；YHFT-DSP/700芯片在0.13微米工艺下YHFT-QDSP的频率达到350MHz，性能大于11.2GOPS，功耗约2.99W。

（二）技术特点

采用“兼容国际主流、自主指令系统”CPU（简称“兼容CPU”）

“银河飞腾”高性能数字信号处理器是目前国际上同类产品中综合性能最高的浮点DSP芯片，其计算速度、输入输出能力和功耗等技术指标不仅国领先，而且与国际上通用的主流型高档DSP芯片相比，在采用同一工艺水平的情况下，综合性能高30%以上。

（三）优势、劣势

银河飞腾采用“兼容国际主流、自主指令系统”CPU使其既拥有架构授权可以自己按需定义规格，并按自己日程进行开发、交付和使用，一次架构授权费涵盖全部的应用定义，生态环境比较健全的优势，又具有对处理器设计水平要求较高，长期技术演进路线受架构的制约的劣势。

此外，“银河飞腾”高性能数字信号处理器是目前国际上同类产品中综合性能最高的浮点DSP芯片，其计算速度、输入输出能力和功耗等技术指标不仅国领先，而且与国际上通用的主流型高档DSP芯片相比，在采用同一工艺水平的情况下，综合性能高30%以上。

而YHFT-D4（银河飞腾DSP/700/800/900SMT），是一种DSP芯片，专职于大规模数据运算。

在同等工艺的条件下（如CMOS0.18um），我们的性能比外国最先进的同级芯片高出40%。

（四）市场推广和应用情况（包括政府支持、并购）等

在由中国国防科技大学和XX滨海新区共同研制的超级计算机天河一号A中，其中使用了2048颗国防科技大学研制的飞腾处理器（FT-1000，八核64线程，主频1GHz）。

在由中国国防科技大学等单位研制的超级计算机天河二号中，使用了4096颗中国国防科技大学研发的FT-150016核心SPARCV9架构的处理器作为计算节点前端处理器。

四、高性能集成电路设计中心—申威

（一）代表产品介绍

申威处理器或申威CPU，高性能集成电路设计中心所研制的具有自主知识产权的国产高性能CPU，目前有两代“申威”系列高性能CPU。

2006年，在国家863计划超大规模集成电路设计专项“国产高性能SOC芯片”课题支持下，成功研制出第一代国产64位通用处理器——“申威1”；2010年，在国家“核高基”科技重大专项“高性能多核CPU研发与应用”课题支持下，成功研制出第二代具有自主知识产权的国产16核处理器——“申威1600”；2012年初，成功完成“申威1600”改进型——“申威1610”处理器研制。

（二）技术特点

申威CPU均采用采用完全自主（全新自主指令系统）CPU。

申威-1处理器为RISC结构，采用0.13微米CMOS代工工艺，频率达到1Ghz，集成近5700万只晶体管，峰值运算速度达到每秒50亿次浮点运算。

具有高性能、高可靠、高频率等特点，是我国第一款从结构设计、电路设计、版图设计、正确性验证到流片生产和测试完全在国完成的高性能通用CPU，成功实现了高频率、大尺寸、全定制芯片的全自主设计和全国生产，创造了当时单核最高工作频率和最高运算速度的全国纪录。

申威1600处理器采用自主指令集，65纳米代工工艺，最高核心工作频率达1.1GHz，峰值运算速度达每秒1408亿次双精度浮点结果，是我国第一款自主研制的64位通用多核处理器，也是世界上首款投入实用的16核处理器，在多项核心关键技术上有重大创新和突破，整体技术居国领先、达到国际先进水平。

“申威1610”是我国目前唯一一款自主设计的频率突破1.5GHz的高端通用多核处理器。

该芯片采用多项新技术提高频率、提升性能、增强功能、降低功耗。

测试结果表明，该处理器核心工作频率能稳定超过1.5GHz，最高达到1.6GHz，最高峰值运算速度为每秒2048亿次浮点运算，运行功耗在50W以，能效比提升近一倍，在计算能力、磁盘访问、网络处理等方面已达到了国际主流处理器的同等水平。

（三）优势、劣势

1、优势

采用完全自主（全新自主指令系统）CPU在指令集上不同外界兼容。

从国家发展的角度看，指令集完全自主可控是最安全的。

2、劣势

采用完全自主CPU缺乏OS支持、开发工具链（编译器、调试器等）匮乏、应用程序的开发和移植难度和工作量大。

（四）市场推广和应用情况（包括政府支持、并购）等

两代“申威”处理器已在国家相关领域的关键项目中成功应用85000片以上。

其中，“申威1”处理器于2008年实现批量生产并全部应用于国产百万亿次计算机系统；“申威1600”处理器于2010年开始批量生产并于2011年应用于科技部超级计算（）中心“神威蓝光”高性能计算机系统中。

该系统全部采用“申威1600”处理器，仅用8704颗处理器芯片即达到每秒千万亿次峰值性能，是国迄今为止唯一一台全部采用国产处理器实现速度超过千万亿次的高性能超级计算机。

“申威1600”在高性能计算领域的成功应用，使我国成为继美国、日本之后能够使用自主设计的处理器构建千万亿次级高性能计算机的国家，对实现重大信息系统自主可控发展具有重大意义。

“申威1600”还成功应用于国产服务器、桌面终端、千兆防火墙、工控机等产品中，部分产品已在国家核心部门和重点项目中进行了重要示应用。

高性能集成电路设计中心还联合国知名软件厂商，围绕“申威”处理器构建了完整的生态产业链，在产品化和产业化方面，该中心已和中国电子信息产业集团（CEC）等大型国有企业开展深度合作，取得了阶段性进展。

五、英特尔

（一）代表产品介绍

Intel处理器是英特尔公司开发的处理器，即为CPU。

自从1971年推出了世界上第一个微处理器Intel4004后，英特尔公司就一直在CPU的开发、生产和市场推广上占主导地位。

目前居统治地位的是Intel公司的X86架构。

自1978年6月Intel发布了首个8086处理器，X86架构CPU现已统治和主导世界CPU市场30多年。

Intel最新推出的第三代酷睿处理器IvyBridge，采用了22纳米CMOS工艺，含14亿个晶体管，并首次采用了3D晶体管技术，开始在立体方向进行布线布局。

（二）技术特点

英特尔CPU具有TurboBoost技术和超线程技术两个特色技术。

1、TurboBoost技术

英特尔睿频加速技术是英特尔酷睿i7/i5处理器的独有特性，也是英特尔新宣布的一项技术。

这项技术可以理解为自动超频。

当开启睿频加速之后，CPU会根据当前的任务量自动调整CPU主频，从而重任务时发挥最大的性能，轻任务时发挥最大节能优势。

能够有效的节省电能和提高单个核心的工作效率，所以，是非常的人性化、智能化的一项新技术。

2、独家的的超线程技术

采用超线程即是可在同一时间里，应用程序可以使用芯片的不同部分。

虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令，但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。

而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得到提升。

（三）优势、劣势

与AMD相比，IntelCPU具有如下优势：

1、优秀的视频解码能力和办公能力

由于Intel基本上是mmx起家的，所以intel更重视的是视频的处理速度，在视频解码和视频编辑方面，Intel快AMD20%。

2、数学运算速度快

Intel重视数学运算，在纯数学运算中，Intel同档次CPU快AMD35%。

3、有超级流水线技术，多任务处理很强

4、稳定性好

Intel则向来以稳定着称，对多媒体有较好的指令支持，比较适合一些多媒体好者、办公用机、以及一些不太懂电脑的家庭用机使用。

与AMD相比，IntelCPU具有如下劣势：

1、3D处理是弱项

AMD同档次处理器3D处理能力是intel的120%，在游戏中，intel同档次cpu慢AMD20%。

2、价格昂贵

价格上，同主频的AMD与Intel，前者价格只是后者的一半左右。

（四）市场推广和应用情况（包括政府支持、并购）等

Intel处理器主要包括Intel Atom处理器、IntelCeleron处理器、Intel Pentium处理器、Intel Core处理器以及 Intel Xeon处理器五个系列 。

Intel Atom（中文名：

凌动，开发代号：

Silverthorne）是Intel的一个处理器系列，凌动系列是专门为移动互联网设备（MID）以及简便、经济的新一代以互联网应用为主的简易电脑而设计的。

2008年6月3日，英特尔在向媒体介绍了他们与台北电脑展上同步推出的凌动处理器Atom。

IntelCeleron（赛扬）处理器是Intel公司早期在低端处理器市场主打的品牌，当时Intel的中高端处理器相比减少或去除了二级缓存，所以性能上有所损失，但赛扬超频性能好，是追求性价比的DIY的首选。

 赛扬作为低端入门级别的处理器，其超频功让入门级用户所追捧，以至于形成超频风，其性价比和稳定性让赛扬处理器在低端市场也有和AMD一争之地。

这也将成为英特尔在低端市场打击AMD的利器。

Intel在1993年推出了全新一代的高性能处理器——Pentium。

奔腾作为Intel的中端系列可以说是家庭和学生最常用的选择，性能更是远高于赛扬，但是价格相应也会高赛扬很多，但是随人们生活水平的提高，人们更多会选择奔腾系列，奔腾系列无论家用娱乐，游戏办公都是最好选择，相对于高端的酷睿系列既有良好的性价比，又比低端的赛扬性能高，绝对是中规中矩的选择。

IntelCore处理器是Intel的高端处理器，Sandy Bridge性能和低发热量笔记本狂潮，让笔记本追上台式机的性能又保证低发热量的情况下长时间运行。

而且在2011年下半年提出超级本概念，让笔记本集超薄，超性能，超长待机与一身。

酷睿必将领导移动平台的未来.

1998年英特尔发布了Pentium II Xeon（至强）处理器。

Xeon是英特尔引入的新品牌，当时Intel公司为了区分服务器市场和普通个人电脑市场，决定研制全新的服务器CPU。

   现在Xeon 则是作为Intel的服务器处理器形象出现。

现在基本已经形成如下格局：

服务器Xeon，高端Core i7,中端Core i5/Core i3/Pentium，低端Celeron。

其中Xeon可以使用多处理器技术。

综上，对于外出休闲、基础办公，可以选择移动性最强的Atom系列，对于一些预算有限而想有更高性能的选择Celeron系列，而对于一般的家庭用户一般的家庭应用可以选择Pentium系列,对于想拥有更高的用户体验以及专业级用户可以选择Core系列，对于企业用户需要组建大型的企业网络则选择Xeon系列，才能满足强大的数据处理。