Loongson (, parfois traduit en ), 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) .
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 a cependant 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).
Les premières versions peuvent supporter jusqu’à . 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 de milieu de gamme, mais avec une consommation énergétique très faible de l’ordre de 3 à , comparée aux 60 à d’un . En 2024, le Loongson 3A6000, mélant MIPS et RISC-V, gravé en et tournant à 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.
La société franco-italienne STMicroelectronics signe en 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 . 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 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 .
Versions Les versions du Loongson ne représentent plus vraiment des évolutions du processeur, mais plutôt des gammes. Ainsi, les sont des processeurs à très basse consommation électrique réservés aux systèmes ne demandant pas beaucoup de performance.
Les sont destinés aux ordinateurs portables et aux ordinateurs de bureau alors que les sont seulement destinés au marché des serveurs et des superordinateurs.
Loongson 1 La première version de l’architecture Loongson fut un processeur fonctionnant à une cadence de et commercialisé à partir de 2002.
Fabriqué avec la technologie CMOS et avec une finesse de gravure de , ce processeur ne consomme que ., 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.
Loongson 2 La deuxième version, en CMOS , contient de transistors. Le (ou ) et cadencée à , ce qui lui donne un niveau de performance de celui du , soit environ le double des performances d’un processeur VIA , ou encore l’équivalent d’un , cette vitesse étant suffisante pour la plupart des applications de bureau sous Linux.
La version Godson 2E ajouta le jeu d’instructions MIPS III à l’architecture et contient de transistors. Il est cadencé à une fréquence entre et et consomme de . Il était alors équivalent en puissance à un haut de gamme, ou à un bas de gamme.
Loongson 2F
La version 2F est une évolution du avec des capacités d’entrée/sortie étendues et une bande passante mémoire améliorée. Il comprend une interface PCI/PCI-X ainsi que le support des mémoires RAM DDR2. Un module permet une accélération vidéo au travers de l’interface PCI-PCI-X. Sa fréquence peut atteindre et il est sorti en .
Voici un résumé de ses principales caractéristiques : quatre étages superscalaires, Exécution out-of-order, basé sur l’architecture MIPS 64 bits ; petit-boutiste (Little-endian) ISA compatible MIPS III ; 5 unités d'exéctuion : 2 UAL, 2 UCVF (FPU), et une unité générateur d’adresses (AGU) ; L’extension SIMD est intégrée dans l’une des deux unités de calcul en virgule flottante ; de mémoire cache L1 séparés pour les instructions et les données ; de mémoire cache L2 de 4-way set-associative ; contrôleur de mémoire DDR2 intégré ; accélération vidéo de base intégrée ; gestion dynamique de la puissance électrique ; consommation maximale de lorsque cadencé à .
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 ). Ce supercalculateur fut conçu par la coopération d’équipes dirigées par l’académicien Chen Guoliang (), 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 Loongson-2F et sa taille était à peu près celle d’un réfrigérateur d’appartement () et coûta moins de (environ ). Le est ainsi devenu le premier microprocesseur chinois utilisé dans un supercalculateur.
Loongson 2G
Cette évolution inclut les évolutions suivantes.: 4 cœurs de ; une cache L2 de ; un nouveau contrôleur mémoire intégré gérant la DDR2 et la DDR3 ; une consommation électrique moindre à puissance identique au 2F grâce au passage d’une gravure de à ; intégralement compatible avec MIPS64 (le « 2F » était compatible avec le MIPS III avec l’extension , ce qui n’est pas exactement le MIPS-64) ; le ajoute aussi les instructions x86 introduites par le ; ajout d’un contrôleur HyperTransport pour une liaison plus rapide aux périphériques non intégrés au processeur (comme le ).
Malgré son nom, le se rapproche bien plus d’un que du .
Loongson 3 Le Loongson 3 est conçu pour fonctionner à une cadence d’entre 1 et avec quatre cœurs dans sa et huit dans sa .. En , le est sorti avec le support de la SDRAM DDR3.
Le ajoute aussi 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 ).
Loongson 3A En , le premier supercalculateur KD-60 à base de commençait ses premiers tests. Constitué de , sa puissance théorique est d’un téraflop pour une consommation électrique de ..
Loongson 3B Le est une évolution du et ses améliorations par rapport à son prédécesseur sont: le passage de 4 à 8 cœurs ; le remplacement des unités de calcul en virgule flottante traditionnelles par de nouvelles unités de calcul à virgule flottante vectorielle de haute-performance augmentant considérablement la puissance de calcul théorique par rapport au 3A dans le cadre de calculs de nombres réels. On parle de . par processeur pour seulement , soit pour environ par cœur.
Loongson 3B 1500 Le est sorti en 2013 et les nouveaux apports furent.: passage du processus de gravure à ; support 8 cœurs par processeur grâce à la consommation électrique optimisée et la meilleure miniaturisation ; passage à une fréquence maximale de 1,2 à pouvant alors atteindre grâce à la diminution de la taille des connexions (et ainsi la diminution de la latence) permise par le nouveau processus de gravure ; 9 niveaux de superpipeline ; de cache de séparées pour les instructions et les données, de cache de et de cache de ; support de la RAM DDR2 et DDR3 avec ECC ; Gère les bus PCI, LPC, SPI, UART et GPIO ; inclusion d’un circuit HyperTransport 2.0 ; le processeur est contenu dans un BGA de et compatible avec le .
Loongson 3A 2000 et 3B 2000 Le et fut annoncé en . Basé sur l’architecture GS464E, il s’agit d’une architecture améliorant notamment le nombre de pipelines et la prédiction des embranchements. Ils proposent.: un jeu d’instructions MIPS64 ; LoongBT, une technologie d’émulation binaire permettant d’exécuter du code x86 ou ARM ; LoongVM, des instructions de machines virtuelles ; LoongSIMD, des instructions pour opérations arithmétiques avec des vecteurs de 128 et .
Loongson 3A 3000 et 3B 3000 Les et devraient suivre en 2016 avec un processus lithographique de .
Loongson 3A 4000 et 3B 4000
La série 4000 sortie en 2019, utilise des GS464EV gravés en .
Loongson 3A 5000 à 3D 5000 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
Loongson 3A 6000 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 procédé de fabrication utilise des éléments de 12 à 14 nm. Asus produit une carte mère fonctionnement à 3 GHz, avec un refroidissement à l'azote liquide.
Spécifications des microprocesseurs Loongson Nom Modèle Fréquence[MHz] ArchitectureVersion 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-11200MIPS 32 bits20021180----1--88nonnon19/25Loongson-22B250MIPS-III 64 bits20031180--------3232nonnon52/58Loongson-22C.450MIPS-III 64 bits2004118013.541.5----6464nonnon159/114Loongson-2ESTLS2E1000MIPS-III 64 bits2006190473671.26464512 503/503Loongson-2FSTLS2F1200MIPS-III 64 bits2007190514351.26464512 --Loongson-2G??1000MIPS6420113-465----10--6464 4096--Loongson-3A3A1000MIPS642009465400+--10--6464 4096568/788Loongson-3B3B1000MIPS642010?4+465600+299,8.20--6464 4096--Loongson-3B 15003B 15001500MIPS642013832?182,540 (1,2 GHz, usage courant)80 (1Ghz, vectoriel)--64641288192150 GFlopsLoongson-3A 2000.3A 2000800 MHz - 1 GHzGS464 (MIPS64)20153240621,44202,315?6464256409616 GFlopsLoongson-3B 20003B 2000?GS464 (MIPS64)20153240?????64/cœur???Loongson-3A 3000.3A 3000?GS464 (MIPS64)2016?28????6464256819224 GFlopsLoongson-3B 30003B 3000?GS464 (MIPS64)2016?28?????????Loongson-3A 40003A 4000?GS464EV (MIPS64)2019?28?????????Loongson-3B 40003B 4000?GS464EV (MIPS64)2019?28?????????Loongson-3D 50003D 5000?LA464 (MIPS64)202032??????????Loongson-3A 60003A 5000?GS464EV (MIPS64)2023?12~14?????????Loongson-3A 6000LS3A60002500??8?????64 x 864 x 8512 x 816384?Godson-3B 60003B 6000?GS464EV (MIPS64)2023?12~14?????????
Historique
Le jeu d'instructions est compatible avec celui des microprocesseurs MIPS, .
En , un micro-ordinateur de la taille d’un lecteur de DVD de 5,4 pouces contenant un processeur à et appelé Longmeng (, « rêve de dragon ») fut annoncé. vignette|MiniPC Fulong
En au Computex'2006 de Taipei, la société a annoncé la sortie du , un mini-ordinateur basé sur le à .
En , la société néerlandaise Vanderled spécialisée dans l’éclairage à LED, annonce la sortie d’un ultramobile dans la lignée du 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 ..