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Société chinoise concevant des processeurs RISC, notamment compatibles MIPS et RISC-V De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Loongson (chinois : 龙芯 ; pinyin : ; litt. « puce dragon », parfois traduit en anglais : Godson), en référence au dieu Dragon de la mythologie chinoise) est une marque de microprocesseurs chinoise appartenant à l'entreprise sans usine (fabless, c'est à dire concentré sur la conception et sous-traitant la fabrication) Loongson Technology (zh).
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| Type | |
|---|---|
| Siège | |
| Pays |
| Site web |
(zh) www.loongson.cn |
|---|
Elle utilise, depuis sa création, une architecture compatible avec l'architecture MIPS, afin de pouvoir continuer à faire fonctionner des logiciels conçus pour les supercalculateurs d'architecture MIPS. Avec le temps Loongson à cepedant ajouté 2000 nouvelles instructions, certains anciennes ne correspondant plus à une utilisation moderne en informatique ont été supprimées. D'après PC Watch, différents ensembles de jeux d'instructions ont été ajoutés, tels que certains permettant les conversions (LBT), le calcul vectoriel (LSX), le calcul vectoriel avancé (LASX), et la virtualisation (LVZ)[1].
Les premières versions peuvent supporter jusqu’à 8 cœurs. Les dernières versions supportent également une compatibilité avec l'architecture ouverte RISC-V.
Dans les premières versions, chaque cœur ayant la puissance d’un processeur Pentium 4 de milieu de gamme, mais avec une consommation énergétique très faible de l’ordre de 3 à 8 watts, comparée aux 60 à 130 W d’un Pentium 4. En 2024, le Loongson 3A6000, mélant MIPS et RISC-V, gravé en 12 nm et tournant à 2,5 GHz est évalué à une puissance de calcule équivalente à celle d'un Intel Core i3-10100 ou d'un AMD Ryzen 3 3100, sortis en 2020, mais celui-ci à un meilleur rendement énergétique que ces derniers. Il est compatible avec Linux[2].
La société franco-italienne STMicroelectronics signe en mars 2007 un contrat de 5 ans avec l'institut de technologie informatique de l'Académie des sciences de Chine, afin de produire et commercialiser des processeurs Loongson. Le premier processeur devant être produit est le Longsoon-2E à 1GHz avec un processus de 90 nm. Ce processeur offre alors des performances similaires aux Pentium III et Pentium 4. Il n'est pas fait pour faire fonctionner MS Windows, mais Linux[3],[4] déjà utilisé dans les centres de calculs et de recherche.
Ces microprocesseurs sont utilisés dans des supercalculateurs chinois, ainsi que dans des ordinateurs à ultra-basse consommation électrique, comme les ordinateurs de la marque Lemote (en).
Les versions du Loongson ne représentent plus vraiment des évolutions du processeur, mais plutôt des gammes. Ainsi, les Loongson 1 sont des processeurs à très basse consommation électrique réservés aux systèmes ne demandant pas beaucoup de performance.
Les Loongson 2 sont destinés aux ordinateurs portables et aux ordinateurs de bureau alors que les Loongson 3 sont seulement destinés au marché des serveurs et des superordinateurs.
La première version de l’architecture Loongson fut un processeur 32 bits fonctionnant à une cadence de 266 MHz et commercialisé à partir de 2002.
Fabriqué avec la technologie CMOS et avec une finesse de gravure de 180 nm, ce processeur ne consomme que 0,5 watt[5], ce qui le rend idéal pour les architectures embarquées comme les caisses enregistreuses, où des performances élevés ne sont pas nécessaires. Sa conception intègre directement dans le circuit une protection contre les attaques informatiques du type « dépassement de tampon ». Les équipements de sécurité utilisant ce processeur atteignent donc les niveaux de sécurité élevés demandés par les entreprises et agences gouvernementales.
La deuxième version, en CMOS 180 nm, contient 13,5 millions de transistors. Le Godson 2C (ou Loongson 2C) et cadencée à 500 MHz, ce qui lui donne un niveau de performance de 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, cette vitesse étant suffisante pour la plupart des applications de bureau sous Linux[5].
La version Godson 2E ajouta le jeu d’instructions 64 bits MIPS III à l’architecture et contient 47 millions de transistors. Il est cadencé à une fréquence entre 800 MHz et 1 GHz et consomme de 5 à 7 watts. Il était alors équivalent en puissance à un Pentium III haut de gamme, ou à un Pentium 4 bas de gamme.
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 et il est sorti en .
Voici un résumé de ses principales caractéristiques :
Ce processeur a une puissance similaire à un Intel Atom 1,66 GHz tout en ayant une consommation similaire.[réf. nécessaire]
Le , la République populaire de Chine dévoila à Hefei « KD-50-I », son premier supercalculateur à atteindre la puissance d’un téraflop (la puissance effective est d’environ 350 gigaflops). Ce supercalculateur fut 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 chinoise des sciences comme seconde équipe.
Le KD-50-I fut le premier supercalculateur fabriqué en Chine à utiliser des microprocesseurs domestiques chinois. Il possédait plus de 330 microprocesseurs Loongson-2F et sa taille était à peu près celle d’un réfrigérateur d’appartement (« Photo du KD-50 »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?), ) et coûta moins de 800 000 RMB (environ 80 000 €). Le Loongson 2F est ainsi devenu le premier microprocesseur chinois utilisé dans un supercalculateur.
Cette évolution inclut les évolutions suivantes[6]:
Malgré son nom, le Loonson 2G se rapproche bien plus d’un Loongson 3A que du Loongson 2F.
Le Loongson 3 est conçu pour fonctionner à une cadence d’entre 1 et 1,2 GHz avec quatre cœurs dans sa version A et huit dans sa version B[7]. En , le Loongson 3A est sorti avec le support de la SDRAM DDR3.
Le Loongson 3 ajoute aussi 200 nouvelles instructions à l’architecture MIPS pour simplifier l’émulation de l’architecture x86, facilitant ainsi la transition à partir de cette plateforme. Une autre amélioration du Loongson est l’ajout de deux contrôleurs Hyper Transport qui permettent l’interconnexion entre les processeurs et ainsi la création d’environnements multiprocesseurs complexes (il existe des prototypes de cartes mère à 8 processeurs).
En , le premier supercalculateur KD-60 à base de Loongson 3A commençait ses premiers tests. Constitué de 80 processeurs Loongson 3A, sa puissance théorique est d’un téraflop pour une consommation électrique de 2 381 W[8].
Le Loongson 3B est une évolution du Loongson 3A et ses améliorations par rapport à son prédécesseur sont:
Le Loongson 3B 1500 est sorti en 2013 et les nouveaux apports furent[10]:
Le Loongson 3A 2000 et 3B 2000 fut annoncé en . Basé sur l’architecture GS464E, il s’agit d’une architecture 64 bits améliorant notamment le nombre de pipelines et la prédiction des embranchements. Ils proposent[11]:
Les 3A 3000 et 3B 3000 devraient suivre en 2016 avec un processus lithographique de 28 nm[11].
La série 4000 sortie en 2019, utilise des GS464EV gravés en 28 nm[12].
la série 5000 comporte 4 modèles. Les 3C 5000 et 3D 5000 sortent en 2020, ils comportent 32 cœurs et consomment entre 150 et 300 W[13]
En novembre 2023, la marque annonce la sortie de la série 3A 6000, qui mélange les caractéristiques de l'architecture MIPS et de l'architecture RISC-V, le process de fabrication est de 12 à 14 nm. Asus produit une carte mère fonctionnement à 3 GHz, avec un refroidissement au nitrogène liquide[14].
| Nom | Modèle | Fréquence [MHz] |
Architecture Version |
Année | Cœurs | Gravure [nm] |
Transistors [millions] |
Taille Die [mm^2] |
Énergie dissipée [W] |
Voltage [V] |
L1 Dcache [k] |
L1 Icache [k] |
L2 Cache [k] |
L3 Cache [k] |
Performance [SPEC2000] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Loongson-1 | 1 | 200 | MIPS 32 bits | 2002 | 1 | 180 | -- | -- | 1 | -- | 8 | 8 | non | non | 19/25 |
| Loongson-2 | 2B | 250 | MIPS-III 64 bits | 2003 | 1 | 180 | -- | -- | -- | -- | 32 | 32 | non | non | 52/58 |
| Loongson-2 | 2C[15] | 450 | MIPS-III 64 bits | 2004 | 1 | 180 | 13.5 | 41.5 | -- | -- | 64 | 64 | non | non | 159/114 |
| Loongson-2E | STLS2E | 1000 | MIPS-III 64 bits | 2006 | 1 | 90 | 47 | 36 | 7 | 1.2 | 64 | 64 | 512 | 503/503 | |
| Loongson-2F | STLS2F | 1200 | MIPS-III 64 bits | 2007 | 1 | 90 | 51 | 43 | 5 | 1.2 | 64 | 64 | 512 | -- | |
| Loongson-2G | ?? | 1000 | MIPS64 | 2011 | 3-4 | 65 | -- | -- | 10 | -- | 64 | 64 | 4096 | -- | |
| Loongson-3A | 3A | 1000 | MIPS64 | 2009 | 4 | 65 | 400+ | -- | 10 | -- | 64 | 64 | 4096 | 568/788 | |
| Loongson-3B | 3B | 1000 | MIPS64 | 2010? | 4+4 | 65 | 600+ | 299,8[16] | 20 | -- | 64 | 64 | 4096 | -- | |
| Loongson-3B 1500 | 3B 1500 | 1500 | MIPS64 | 2013 | 8 | 32 | ? | 182,5[16] | 40 (1,2 GHz, usage courant) 80 (1Ghz, vectoriel) | -- | 64 | 64 | 128 | 8192 | 150 GFlops |
| Loongson-3A 2000[17] | 3A 2000 | 800 MHz - 1 GHz | GS464 (MIPS64) | 2015 | 32 | 40 | 621,44 | 202,3 | 15 | ? | 64 | 64 | 256 | 4096 | 16 GFlops |
| Loongson-3B 2000 | 3B 2000 | ? | GS464 (MIPS64) | 2015 | 32 | 40 | ? | ? | ? | ? | ? | 64/cœur | ? | ? | ? |
| Loongson-3A 3000[18] | 3A 3000 | ? | GS464 (MIPS64) | 2016 | ? | 28 | ? | ? | ? | ? | 64 | 64 | 256 | 8192 | 24 GFlops |
| Loongson-3B 3000 | 3B 3000 | ? | GS464 (MIPS64) | 2016 | ? | 28 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| Loongson-3A 4000[12] | 3A 4000 | ? | GS464EV (MIPS64) | 2019 | ? | 28 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| Loongson-3B 4000 | 3B 4000 | ? | GS464EV (MIPS64) | 2019 | ? | 28 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| Loongson-3D 5000[13] | 3D 5000 | ? | LA464 (MIPS64) | 2020 | 32 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| Loongson-3A 6000[14] | 3A 5000 | ? | GS464EV (MIPS64) | 2023 | ? | 12~14 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
| Godson-3B 6000 | 3B 6000 | ? | GS464EV (MIPS64) | 2023 | ? | 12~14 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Le jeu d'instructions est compatible avec celui des microprocesseurs MIPS, mais les créateurs de ce processeur ont cessé de promouvoir cette compatibilité à la suite d’une poursuite judiciaire de la société Lexra[réf. nécessaire].
En , un micro-ordinateur de la taille d’un lecteur de DVD de 5,4 pouces contenant un processeur Godson II à 100 € et appelé Longmeng (chinois : 龙梦, « rêve de dragon ») fut annoncé.
En au Computex'2006 de Taipei, la société YellowSheepRiver a annoncé la sortie du Municator YSR-639, un mini-ordinateur basé sur le Loongson 2 à 400 MHz.
En , 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 processeur Loongson. L’ordinateur serait livré avec une version du système d’exploitation GNU/Linux Ubuntu adapté à l’architecture MIPS pour fin [19].
En , la marque annonce la sortie de la série 3A 6000, qui mélange les caractéristiques de l'architecture MIPS et de l'architecture RISC-V, le process de fabrication est de 12 à 14 nm. la marque Asus produit pour la première fois une carte mère pour ce processeur et fait une démonstration de son fonctionnement à 3 GHz, avec un refroidissement au nitrogène liquide[14].
Contrairement aux processeurs plus classiques comme Intel, AMD ou VIA Technologies, les Loongson ne supportent pas le jeu d'instructions 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[20].
Les distributions Linux fonctionnant sur Loongson :
Les systèmes d’exploitation autres que Linux :
GNU Compiler Collection (GCC) est le principal compilateur utilisé dans le développement logiciel pour la plateforme « Loongson ». Des optimisations spécifiques pour Loongson ont été ajoutées à GCC 4.4[21]. Les options -march=loongson2z -march=loongson2f et, plus récemment, -march=loongson3a[22], peuvent être utilisées pour bénéficier pleinement des optimisations disponibles.
ICT a aussi porté Open64, un compilateur optimisé avancé pour les platesformes Loongson II[23].
Les logiciels libres sous la plateforme Linux peuvent être portés très simplement. Les applications à code source ouvert les plus communes (comme OpenOffice.org, Mozilla Firefox, Pidgin et MPlayer) ont été portées pour l’architecture MIPS[24] et les applications écrites en Java sont également supportées[25] via les JDK d’Oracle, OpenJDK et IcedTea (en)[26].
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