龙芯(Loongson) CPU
2025-08-12 10:06:12 
阿炯
龙芯（英文：Loongson，旧称Godson）是由中国科学院计算技术研究所、龙芯中科、神州龙芯等机构、公司所设计的一系列各种芯片（包括通用中央处理器、SoC、微控制器、芯片组等），采用MIPS、LoongISA、LoongArch精简指令集架构，由MIPS科技公司授权使用MIPS指令集。龙芯1号系列为嵌入式领域芯片。龙芯2号系列速度最高为1GHz，用于客户端、工控等低中端领域。龙芯3号系列于2010年推出成品，用于桌面、服务器、超算、工控、嵌入式终端等领域。
龙芯从其架构核心构建了3个处理器系列，这些包括：
龙芯一号，用于消费电子和嵌入式应用。
龙芯二号，用于嵌入式应用和低性能个人计算机的单核处理器。
龙芯三号，用于高性能计算机、高性能计算和服务器的多核处理器。
龙芯一号于2000年开始研制，2001年8月19日龙芯一号逻辑设计在FPGA平台上运行起来，这一天被定为龙芯的生日，2002年9月28日正式发布投产成功。龙芯一号整体的性能低于Intel奔腾II。为了纪念胡伟武的导师夏培肃从事计算机事业50周年，龙芯一号被命名为“夏50”。考虑到专利授权原因，这一代的龙芯没有实现MIPS的四个不对齐内存访问指令（US4814976A）。2007年后，龙芯正式购买了MIPS授权才解决了这一问题。
龙芯二号系列最初的版本是用0.13微米制程技术，均为64位处理器，早期的型号是4发射乱序执行的64位GS464系列微架构，后来新出的处理器升级为采用GS464E微架构。龙芯2K1000处理器是集成双发射乱序执行的GS264微架构的64位双核处理器。
龙芯三号处理器开始进行了多核处理器架构设计，均为64位多核处理器。
龙芯桥片系列
龙芯7A1000
龙芯7A1000桥片是龙芯3号处理器的第一款芯片组产品，目标是替代AMD RS780(E)+SB710 芯片组，为龙芯处理器提供南北桥功能。
龙芯3A4000将不再采用AMD的RS780芯片组，而采用龙芯7A1000作为桥片，避免在桥片的选择上受制于AMD。
龙芯7A2000
作为龙芯下一代芯片的配套桥片，龙芯7A2000是龙芯7A1000的升级版。相对于7A1000，7A2000的PCIe控制器代码龙芯计划自己编写，且为PCIe Gen3。采用的28nm工艺，GPU为自研GPU。
除了龙芯1号、2号、3号三个系列的处理器，在龙芯的发展过程中还开发了一些实验型的处理器，并没有量产，有些甚至没有流片。龙芯处理器在发展过程中，一度想要用做超算处理器，开发一款64核的众核处理器，命名为Godson-T。Godson-T由计算所先进微系统研究组研发，2008年已经在进行RTL验证在2008年12月开始RTL代码编写。2010年5月，GodSon-T的原型芯片16核GodSon-TI交付流片，采用130纳米工艺。2010年10月17日，调试成功。由于龙芯将研发重点重新转向提高处理器单核性能，Godson-T处理器研发中止。
为了实现对现有生态的兼容，龙芯3A系列实现了针对x86指令和arm指令的二进制翻译指令。在研发过程中，由于知识产权和专利等原因而无法使用x86指令集，龙芯开发了使用x86指令集的处理器原型Godson-X。它与x86兼容，并支持英特尔MMX 指令，SSE指令集和x87浮点指令。
中科龙梦（现更名为航天龙梦）使用早期的龙芯1号的IP核，开发了龙梦一号SOC，用于税控机（Fiscalcontroller register）。该税控 SoC 专用芯片以“龙芯1”处理器核作为MCU，采用AHB（the Advanced High performance Bus）＋APB（the Advanced Peripheral Bus）为片上总线。
操作系统
目前能在龙芯上使用的操作系统有：Linux、BSD、部分实时操作系统(RTOS)。
编译器
GNU编译器套装是龙芯平台上软件开发的主要编译器。同时中国科学院计算技术研究所也为龙芯2平台移植了Open64。
开源社区
基于龙芯的产品已经成为Debian和Golang语言的MIPS架构编译服务器。在2019年，龙芯是唯一在市场零售的桌面级MIPS CPU。龙芯中科、龙梦以及其他一些个人内核开发者一直在Linux主线内核（kernel.org）提交并维护龙芯相关的代码，并为MIPS架构实现了ftrace，zboot等功能。
业界应用
个人电脑产品
自从龙芯2F发布以来，有数款笔记本电脑都采用了此种低功耗处理器，例如江苏龙梦逸珑笔记本电脑（YeeLoong）、深圳一本通电脑有限公龙腾笔记本电脑EBT700，有800x480分辨率。采用龙芯2F处理器，主频1GHz、EMTEC生产的Gdium笔记本电脑。龙梦也设计了使用龙芯2F的一体机，迷你计算机，台式机等产品。
步入3A/3B时代之后，龙梦继续设计制造了许多龙芯的台式机，一体机，笔记本等设备。同时也有其他厂商发布了使用龙芯处理器的电脑，其中包括清华同方、联想 、浪潮、曙光、方正、百信这些OEM/ODM厂商，各自推出了基于龙芯3号系列CPU和龙芯桥片的个人台式机、一体机和笔记本电脑，但以上产品多见于政府国企采购而少见于民用市场。2021年初相隔十三年后第二代福珑盒子2.0迷你机量产，其性能已达到民用低端办公需求开始在网络购物等少量渠道投放市场，配合UOS等新型国产化Linux操作系统使用。
服务器/存储/云终端
龙芯处理器被广泛应用于服务器，存储，云等领域。其中，有曙光、同方 、龙梦、浪潮、宝德、方正、百信这些OEM/ODM厂商，推出了基于龙芯处理器的服务器、存储和云终端，在政务市场上得到大规模的应用。
网络设备
一些厂商推出了基于龙芯处理器的交换机、路由交换、服务器密码机和签名验证服务器。
嵌入式产品
龙芯产品（CPU和SoC）已经广泛运用于网安、能源、交通、金融、物联网。工控等领域。其中，金融方面有直接搭载龙芯CPU和桥片的金融自助设备，包括自动柜员机（ATM）、访问款一体机（CRS）和终端工控主机；交通方面有基于龙芯的交通信号机，基于龙芯1D的交通行人灯，基于龙芯1C/1D的道路交通环境检测系统，基于龙芯服务器的城市交通智能控制系统软件，基于龙芯3A3000/2K的ETC/MTC工控计算机和基于龙芯计算机的ETC/MTC收费应用支撑系统；网络安全方面有许多基于龙芯的防火墙、交换机、网闸、网关；物联网方面有基于龙芯的门禁、门锁等；工控方面有基于龙芯的工控PLC、数控机床；能源方面有基于龙芯1D芯片的三川智能的水表、热表。
行业应用/IP授权
2014年，海信获得龙芯GS232 IP核授权，发布了Hi-View Pro画质引擎芯片，是中国电视企业第一块画质芯片，核心由龙芯CPU核、海信高清画质引擎共同组成。2019年4月22日，国科微和龙芯签订协议，龙芯授权IP核给国科微，国科微下一代产品GK2302将采用龙芯的IP核来作为主控芯片中的CPU。到现在为止，基于龙芯的IP授权大于1000万颗。
高性能机/超级计算机
2007年12月，中国科学技术大学和中国科学院计算技术研究所成功研制集成了336颗64位龙芯2F处理器的中国国产首台万亿次高性能计算机KD-50-I，其理论峰值计算能力达到1.008万亿次。项目由中科大教授陈国良院士主持。该计算机成本控制在80万人民币以下。2010年4月，中国科学技术大学宣布成功开发了基于龙芯3A的KD-60-1，新的超级计算机是刀片服务器的集群，具有80多个龙芯3A处理器，理论计算峰值达到万亿次[54]。2012年12月，中国科学技术大学与深圳大学合作研制完成集成了10颗龙芯3B处理器的KD－90。
2011年，中科院计算所与曙光公司研制完成了第一款完全由中文组件制造的超级计算机曙光6000，采用8000至10000颗八核心龙芯3B处理器。
航天
龙芯中科2013年后开始研发人造卫星使用的抗宇宙辐射芯片，龙芯中科已掌握抗辐照加固技术、工艺及设计规范，设计研制了抗辐照处理器，其性能达到国外抗辐照处理器的指标。2021年至少有30颗北斗卫星在轨运行。
充分兼容需求的自主指令系统——龙架构（LoongArch™）
先进性：吸收近年来指令集发展的先进技术成果，提高代码效率
兼容性：融合X86、ARM等的主要特点，高效支持二进制翻译
模块化：基础部分、二进制翻译、虚拟化、向量化
扩展性：指令槽留有余地，利于今后的持续演进
2020年，龙芯中科基于二十年的CPU研制和生态建设积累推出了龙架构（LoongArch™），包括基础架构部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分，近2000条指令。
龙架构具有较好的自主性、先进性与兼容性。
龙架构从整个架构的顶层规划，到各部分的功能定义，再到细节上每条指令的编码、名称、含义，在架构上进行自主重新设计，具有充分的自主性。
龙架构摒弃了传统指令系统中部分不适应当前软硬件设计技术发展趋势的陈旧内容，吸纳了近年来指令系统设计领域诸多先进的技术发展成果。同原有兼容指令系统相比，不仅在硬件方面更易于高性能低功耗设计，而且在软件方面更易于编译优化和操作系统、虚拟机的开发。
龙架构在设计时充分考虑兼容生态需求，融合了各国际主流指令系统的主要功能特性，同时依托龙芯团队在二进制翻译方面十余年的技术积累创新，能够实现多种国际主流指令系统的高效二进制翻译。龙芯中科从 2020 年起新研的 CPU 均支持LoongArch™。
龙架构已得到国际开源软件界广泛认可与支持，正成为与X86/ARM并列的顶层开源生态系统。已向GNU组织申请到ELF Machine编号（258号），并获得Linux、Binutils、GDB、.NET、GCC、LLVM、Go、Chromium/V8、Mozilla / SpiderMonkey、FFmpeg、libyuv、libvpx、OpenH264、SRS等音视频类软件社区、UEFI（UEFI规范、ACPI规范）以及国内龙蜥开源社区、欧拉openEuler开源社区的支持。
指令系统是软件生态的起点，只有从指令系统的根源上实现自主，才能打破软件生态发展受制于人的锁链。龙架构的推出是龙芯中科长期坚持自主研发理念的重要成果体现，是全面转向生态建设历史关头的重大技术跨越。
国产龙芯(LoongSon)平台记事
国产龙芯(LoongArch)运作记录
官方主页：https://www.loongson.cn/
龙芯从其架构核心构建了3个处理器系列，这些包括：
龙芯一号，用于消费电子和嵌入式应用。
龙芯二号，用于嵌入式应用和低性能个人计算机的单核处理器。
龙芯三号，用于高性能计算机、高性能计算和服务器的多核处理器。
龙芯一号于2000年开始研制，2001年8月19日龙芯一号逻辑设计在FPGA平台上运行起来，这一天被定为龙芯的生日，2002年9月28日正式发布投产成功。龙芯一号整体的性能低于Intel奔腾II。为了纪念胡伟武的导师夏培肃从事计算机事业50周年，龙芯一号被命名为“夏50”。考虑到专利授权原因，这一代的龙芯没有实现MIPS的四个不对齐内存访问指令（US4814976A）。2007年后，龙芯正式购买了MIPS授权才解决了这一问题。
龙芯二号系列最初的版本是用0.13微米制程技术，均为64位处理器，早期的型号是4发射乱序执行的64位GS464系列微架构，后来新出的处理器升级为采用GS464E微架构。龙芯2K1000处理器是集成双发射乱序执行的GS264微架构的64位双核处理器。
龙芯三号处理器开始进行了多核处理器架构设计，均为64位多核处理器。
龙芯桥片系列
龙芯7A1000
龙芯7A1000桥片是龙芯3号处理器的第一款芯片组产品，目标是替代AMD RS780(E)+SB710 芯片组，为龙芯处理器提供南北桥功能。
龙芯3A4000将不再采用AMD的RS780芯片组，而采用龙芯7A1000作为桥片，避免在桥片的选择上受制于AMD。
龙芯7A2000
作为龙芯下一代芯片的配套桥片，龙芯7A2000是龙芯7A1000的升级版。相对于7A1000，7A2000的PCIe控制器代码龙芯计划自己编写，且为PCIe Gen3。采用的28nm工艺，GPU为自研GPU。
除了龙芯1号、2号、3号三个系列的处理器，在龙芯的发展过程中还开发了一些实验型的处理器，并没有量产，有些甚至没有流片。龙芯处理器在发展过程中，一度想要用做超算处理器，开发一款64核的众核处理器，命名为Godson-T。Godson-T由计算所先进微系统研究组研发，2008年已经在进行RTL验证在2008年12月开始RTL代码编写。2010年5月，GodSon-T的原型芯片16核GodSon-TI交付流片，采用130纳米工艺。2010年10月17日，调试成功。由于龙芯将研发重点重新转向提高处理器单核性能，Godson-T处理器研发中止。
为了实现对现有生态的兼容，龙芯3A系列实现了针对x86指令和arm指令的二进制翻译指令。在研发过程中，由于知识产权和专利等原因而无法使用x86指令集，龙芯开发了使用x86指令集的处理器原型Godson-X。它与x86兼容，并支持英特尔MMX 指令，SSE指令集和x87浮点指令。
中科龙梦（现更名为航天龙梦）使用早期的龙芯1号的IP核，开发了龙梦一号SOC，用于税控机（Fiscalcontroller register）。该税控 SoC 专用芯片以“龙芯1”处理器核作为MCU，采用AHB（the Advanced High performance Bus）＋APB（the Advanced Peripheral Bus）为片上总线。
操作系统
目前能在龙芯上使用的操作系统有：Linux、BSD、部分实时操作系统(RTOS)。
编译器
GNU编译器套装是龙芯平台上软件开发的主要编译器。同时中国科学院计算技术研究所也为龙芯2平台移植了Open64。
开源社区
基于龙芯的产品已经成为Debian和Golang语言的MIPS架构编译服务器。在2019年，龙芯是唯一在市场零售的桌面级MIPS CPU。龙芯中科、龙梦以及其他一些个人内核开发者一直在Linux主线内核（kernel.org）提交并维护龙芯相关的代码，并为MIPS架构实现了ftrace，zboot等功能。
业界应用
个人电脑产品
自从龙芯2F发布以来，有数款笔记本电脑都采用了此种低功耗处理器，例如江苏龙梦逸珑笔记本电脑（YeeLoong）、深圳一本通电脑有限公龙腾笔记本电脑EBT700，有800x480分辨率。采用龙芯2F处理器，主频1GHz、EMTEC生产的Gdium笔记本电脑。龙梦也设计了使用龙芯2F的一体机，迷你计算机，台式机等产品。
步入3A/3B时代之后，龙梦继续设计制造了许多龙芯的台式机，一体机，笔记本等设备。同时也有其他厂商发布了使用龙芯处理器的电脑，其中包括清华同方、联想 、浪潮、曙光、方正、百信这些OEM/ODM厂商，各自推出了基于龙芯3号系列CPU和龙芯桥片的个人台式机、一体机和笔记本电脑，但以上产品多见于政府国企采购而少见于民用市场。2021年初相隔十三年后第二代福珑盒子2.0迷你机量产，其性能已达到民用低端办公需求开始在网络购物等少量渠道投放市场，配合UOS等新型国产化Linux操作系统使用。
服务器/存储/云终端
龙芯处理器被广泛应用于服务器，存储，云等领域。其中，有曙光、同方 、龙梦、浪潮、宝德、方正、百信这些OEM/ODM厂商，推出了基于龙芯处理器的服务器、存储和云终端，在政务市场上得到大规模的应用。
网络设备
一些厂商推出了基于龙芯处理器的交换机、路由交换、服务器密码机和签名验证服务器。
嵌入式产品
龙芯产品（CPU和SoC）已经广泛运用于网安、能源、交通、金融、物联网。工控等领域。其中，金融方面有直接搭载龙芯CPU和桥片的金融自助设备，包括自动柜员机（ATM）、访问款一体机（CRS）和终端工控主机；交通方面有基于龙芯的交通信号机，基于龙芯1D的交通行人灯，基于龙芯1C/1D的道路交通环境检测系统，基于龙芯服务器的城市交通智能控制系统软件，基于龙芯3A3000/2K的ETC/MTC工控计算机和基于龙芯计算机的ETC/MTC收费应用支撑系统；网络安全方面有许多基于龙芯的防火墙、交换机、网闸、网关；物联网方面有基于龙芯的门禁、门锁等；工控方面有基于龙芯的工控PLC、数控机床；能源方面有基于龙芯1D芯片的三川智能的水表、热表。
行业应用/IP授权
2014年，海信获得龙芯GS232 IP核授权，发布了Hi-View Pro画质引擎芯片，是中国电视企业第一块画质芯片，核心由龙芯CPU核、海信高清画质引擎共同组成。2019年4月22日，国科微和龙芯签订协议，龙芯授权IP核给国科微，国科微下一代产品GK2302将采用龙芯的IP核来作为主控芯片中的CPU。到现在为止，基于龙芯的IP授权大于1000万颗。
高性能机/超级计算机
2007年12月，中国科学技术大学和中国科学院计算技术研究所成功研制集成了336颗64位龙芯2F处理器的中国国产首台万亿次高性能计算机KD-50-I，其理论峰值计算能力达到1.008万亿次。项目由中科大教授陈国良院士主持。该计算机成本控制在80万人民币以下。2010年4月，中国科学技术大学宣布成功开发了基于龙芯3A的KD-60-1，新的超级计算机是刀片服务器的集群，具有80多个龙芯3A处理器，理论计算峰值达到万亿次[54]。2012年12月，中国科学技术大学与深圳大学合作研制完成集成了10颗龙芯3B处理器的KD－90。
2011年，中科院计算所与曙光公司研制完成了第一款完全由中文组件制造的超级计算机曙光6000，采用8000至10000颗八核心龙芯3B处理器。
航天
龙芯中科2013年后开始研发人造卫星使用的抗宇宙辐射芯片，龙芯中科已掌握抗辐照加固技术、工艺及设计规范，设计研制了抗辐照处理器，其性能达到国外抗辐照处理器的指标。2021年至少有30颗北斗卫星在轨运行。
充分兼容需求的自主指令系统——龙架构（LoongArch™）
先进性：吸收近年来指令集发展的先进技术成果，提高代码效率
兼容性：融合X86、ARM等的主要特点，高效支持二进制翻译
模块化：基础部分、二进制翻译、虚拟化、向量化
扩展性：指令槽留有余地，利于今后的持续演进
2020年，龙芯中科基于二十年的CPU研制和生态建设积累推出了龙架构（LoongArch™），包括基础架构部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分，近2000条指令。
龙架构具有较好的自主性、先进性与兼容性。
龙架构从整个架构的顶层规划，到各部分的功能定义，再到细节上每条指令的编码、名称、含义，在架构上进行自主重新设计，具有充分的自主性。
龙架构摒弃了传统指令系统中部分不适应当前软硬件设计技术发展趋势的陈旧内容，吸纳了近年来指令系统设计领域诸多先进的技术发展成果。同原有兼容指令系统相比，不仅在硬件方面更易于高性能低功耗设计，而且在软件方面更易于编译优化和操作系统、虚拟机的开发。
龙架构在设计时充分考虑兼容生态需求，融合了各国际主流指令系统的主要功能特性，同时依托龙芯团队在二进制翻译方面十余年的技术积累创新，能够实现多种国际主流指令系统的高效二进制翻译。龙芯中科从 2020 年起新研的 CPU 均支持LoongArch™。
龙架构已得到国际开源软件界广泛认可与支持，正成为与X86/ARM并列的顶层开源生态系统。已向GNU组织申请到ELF Machine编号（258号），并获得Linux、Binutils、GDB、.NET、GCC、LLVM、Go、Chromium/V8、Mozilla / SpiderMonkey、FFmpeg、libyuv、libvpx、OpenH264、SRS等音视频类软件社区、UEFI（UEFI规范、ACPI规范）以及国内龙蜥开源社区、欧拉openEuler开源社区的支持。
指令系统是软件生态的起点，只有从指令系统的根源上实现自主，才能打破软件生态发展受制于人的锁链。龙架构的推出是龙芯中科长期坚持自主研发理念的重要成果体现，是全面转向生态建设历史关头的重大技术跨越。
国产龙芯(LoongSon)平台记事
国产龙芯(LoongArch)运作记录
官方主页：https://www.loongson.cn/