龙芯中科发布龙芯4000系列CPU芯片 性能提升一倍以上

据悉，龙芯4000系列进一步完善对虚拟机的支持，效率达到95%以上。在相同主频下，龙芯4000系列比3A3000的流水线效率提高50%，主频提升至1.8GHz-2.0GHz。

龙芯中科总裁、中科院计算技术研究所总工程师、龙芯CPU首席科学家胡伟武博士介绍，龙芯4000系列是首次全面集成可信模块、国内密码算法、访问控制等安全机制的CPU芯片。

也就是说，龙芯4000系列处理器除了性能大幅提升之外，还拥有片内安全机制和高效云化的特点。

据介绍，龙芯在2019年的芯片出货量已超50万颗。未来，龙芯中科将着重提升CPU主频与核数，3A5000和3C5000两款芯片将分别计划在2020年上半年和下半年流片。

龙芯3A4000是龙芯第三代高性能处理器核，采用新一代处理器架构GS464V，拥有双DDR4-2400/2133内存通道，双HT3.0系统总线，效率提升一倍。

性能方面，其主频为1.8GHz，睿频2.0GHz，采用37.5mm*37.5mm封装工艺，典型功耗为30-40W。

据胡伟武介绍，龙芯3A4000主要有三方面特点：

1、相同工艺性能成倍提高

龙芯3A4000采用28nm工艺，进一步通过设计优化提升处理器性能，反映传统桌面性能的SPEC INT2000的单核base分值，从930分提高到了2090分。

此外，它的科学计算性能与3A3000相比，提升了4倍以上，支持128/256位向量。而3B4000支持四路直连，与3B3000双路服务器相比，四路服务器性能亦提升了4倍。

与此同时，龙芯3A4000的虚拟机效率大幅度提高，从原先的88%提升至98%。胡伟武称，其单核性能已高于用14nm实现的Arm处理器。

2、片内安全机制

龙芯3A4000支持AES、MD5、SHA等加解密算法，片内集成安全可信模块，支持国密算法。

此外，它支持操作系统内核栈防护机制，支持IO防护、安全执行环境等访问控制，其高性能密码算法服务能力支持商密及以上算法。

3、自主研发

龙芯3A4000的所有模块源代码和各类全定制模块均为自主研发，除了厂家提供的标准单元库和内存编译器（Memory Compiler）外，没有任何第三方IP。

除此之外，龙芯3A4000在功耗管理和封装方面也有了进一步提升。

一方面，它第五个核（GS132E）监控主核运行，并进行动态功耗管理。例如，搭载龙芯3A4000的笔记本电脑工作时长比3A3000相比，提高了一倍以上；

另一方面，龙芯3A4000的封装尺寸比3A3000更小，支持普通BGA、LGA和CBGA多种封装形式，同时其桌面主板可支持四层布线。

值得一提的是，龙芯4000系列用于片间互连及连接桥片的HT控制器带宽提高了一倍以上，内存控制器从DDR3升级至DDR4，SPEC CPU2006定点和浮点单核分值提高到20分。

但胡伟武也指出，龙芯4000系列处理器依然存在两大问题。

一是DDR4内存频率不够高。DDR4规定的速率范围是1600至3200，而龙芯4000系列最高DDR4工作速率为2400/2133，与规定范围还存在一定差距。

二是功耗偏大。其非向量模式的典型功耗为30至40W，主要在于工艺不够先进，设计优化比较极致，建议科学计算环境下使用256位浮点向量时，适当降低电压和频率。