龙芯芯片产品技术白皮书 - 白皮书店（办公电子）－全球企业门户

目录
一、概述............................................................... 4
二、龙芯1号系列 ................................................... 6
2.1 龙芯1号系列功能及技术特点 ................................. 6
2.2 龙芯1号系列性能评测 ......................................... 8
2.3 龙芯1号系列硬件开发板系统 ................................. 8
三、龙芯2号系列 ................................................. 11
3.1 龙芯2号系列功能及技术特点 ............................... 11
3.2 龙芯2号系列性能评测 ....................................... 14
3.3 龙芯2号系列硬件开发板系统 ............................... 15
四、龙芯3号系列 ............................................... 20
4.1 龙芯3号系列功能及技术特点 ............................... 20
4.2 龙芯3号系列性能评测 ....................................... 23
4.3 龙芯3号系列硬件开发板系统 ............................... 24
五、龙芯平台软件栈 ........................................ 26
5.1 BIOS ...................................................... 26
5.2 操作系统 .................................................. 27
5.3 数据库 .................................................... 31
5.4 中间件支持 ............................................... 32
5.5 办公软件 .................................................. 33
5.6 软件开发环境 ............................................. 34
5.7 浏览器及多媒体支持 ..................................... 38

龙芯系列处理器芯片是龙芯中科技术有限公司研发的具有自主知识产权的处理器芯片，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。

龙芯1号系列32位处理器主要应用于云终端、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1B CPU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。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。2010年发布的龙芯2G是适用于桌面应用的多核处理器。集成度更高的龙芯2H将于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。2009年推出四核龙芯3A；2011年推出八核龙芯3B；采用32nm工艺设计的性能更高、功耗更低的八核龙芯3C将于2012年底发布。至2012年龙芯系列芯片产品线如下图所示。

1、支持龙芯的嵌入式操作系统

目前，支持龙芯的嵌入式操作系统主要有国外的VxWorks操作系统，国产的中国电科32研究所的ReWorks操作系统、中航工业北京科银京成公司的“道”操作系统和中航工业631研究所的OS/KV等。龙芯单核芯片支持VxWorks 5.5单核操作系统，VxWorks 6.7及以上操作系统能运行龙芯的多核和单核芯片，同时提供对龙芯的仿真环境支持。下面介绍各主要操作系统在龙芯上的适配情况：

（1）中标麒麟操作系统

中标软件与国防科大合作推出中标麒麟操作系统。中标麒麟桌面操作系统采用开放的、一架式系统设计方案，提供最新的稳定核心、硬件驱动及上层软件包。目前基于龙芯2F及龙芯3A计算机平台的中标麒麟操作系统已在华北计算所等多个工业研究所的项目中得到应用并推广。其主要支持的“龙芯”电脑与服务器的机型有：龙芯2F通用安全终端、龙芯2F笔记本、龙芯3A笔记本、龙芯3A单路服务器、龙芯3A双路服务器、龙芯3A多路服务器、以及长城、宝德、曙光、联想品牌的龙芯服务器产品。

（2）中科红旗、中科方德操作系统

红旗Linux、方德Linux，是由北京中科红旗软件技术有限公司、中科方德有限公司开发的一系列Linux发行版，中科红旗主要侧重于龙芯桌面版本，中科方德侧重于龙芯服务器和云终端版本。目前已支持龙芯2F处理器和龙芯3A处理器系列产品，主要支持的机型有：“龙芯2F通用安全终端”、“龙芯2F笔记本” 、“龙芯3A单路服务器” 、“龙芯3A双路服务器” 、“龙芯3A多路服务器”等多种机型。

（3）Fedora操作系统

Fedora Linux是较具知名度的Linux发行包之一，由Fedora Project社区开发、红帽公司赞助，目标是创建一套新颖、多功能并且自由（开放源代码）的操作系统。 Fedora基于Red Hat Linux，取代原Red Hat Linux在个人领域的应用，Fedora的功能对于用户而言，它是一套功能完备、更新快速的免费操作系统，而对赞助者Red Hat公司而言，它是许多新技术的测试平台，被认为可用的技术最终会加入到Red Hat Enterprise Linux （RHEL）中。

Fedora大约每六个月发布新版本，目前Fedora13 N32版本支持龙芯的3A和2F平台。

（4）RHEL操作系统

RHEL（Red Hat Enterprise Linux）是Linux主流发行版之一，Red Hat Inc. 是开放来源的软件和产品和提供全球性的服务的主导开发商和提供者。RHEL6包含了超过2000个包，相对之前的版本而言增加了85%的代码量，一共增添了1800个新特性，解决了14000多个bug。新版带来了一个完全重写的进程调度器和一个全新的多处理器锁定机制，并利用NVIDIA图形处理器的优势对GNOME和KDE做了重大升级，新的系统安全服务守护程序（SSSD）功能允许集中身份管理，而SELinux的沙盒功能允许管理员更好地处理不受信任的内容。RHEL6在龙芯3A和2F机器上都可以运行。

（5）CentOS操作系统

CentOS（Community ENTerprise Operating System）是Linux发行版之一，它由遵循开放源码规则发布的Red Hat Enterprise Linux源代码编译而成。由于出自同样的源代码，因此有些要求高度稳定性的服务器采用CentOS替代商业版的Red Hat Enterprise Linux。两者的不同在于CentOS并不包含闭源代码软件。目前在龙芯3A和2F机器上都可以运行。

（6）VxWorks操作系统

VxWorks操作系统是美国风河（WindRiver）公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），具有良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境。VxWorks以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。VxWorks操作系统主要包括VxWorks/Cert、VxWorks AE653、5.X系列和6.X系列等版本，其中VxWorks/Cert和5.X系列版本使用Tornado集成开发环境，VxWorks AE653和6.X系列版本使用WorkBench集成开发环境。目前VxWroks5.5版本已经在龙芯2F等平台上完成适配，VxWorks6.7版本已在龙芯1A、2F、3A等平台上完成适配。

（7）Reworks嵌入式操作系统

Reworks操作系统是中国电子科技集团公司第三十二研究所开发的一款面向嵌入式领域的实时操作系统。该嵌入式操作系统采用先进的面向对象和微内核技术开发，具有强实时性、可裁剪性和可伸缩性，并特别提供了VxWorks兼容层。目前Reworks已经完成针对龙芯2F的多款计算机主板的适配工作，并在多个项目里实际应用，该款操作系统的效率与稳定性得到了考验与验证。

（8）DeltaOS嵌入式操作系统（道操作系统）

DeltaOS（道）系统是北京科银京成技术有限公司推出的一种高可靠性的嵌入式实时操作系统，已经在国防和民用领域得到广泛的应用，特别是“道”系统已经被成功应用于航空/航天等高可靠性要求的项目中。“道”系统提供使应用程序在多任务环境下运行的机制，同时能够满足实时响应外部事件、存储管理以及联网等需求。目前，“道”操作系统在龙芯2F平台上已经适配完成，并已经在某些应用领域开始推广使用，同时正在针对龙芯3A平台进行移植，预计2012年年底完成适配。

（9）OS KV嵌入式操作系统

中航工业631所的嵌入式实时操作系统软件分为ACoreOS（OS KV1）和ACoreOS653（OS KV2）两个产品。ACoreOS的功能、性能覆盖了现有的VxWorks5.4/5.5操作系统，是一种嵌入式、多任务、强实时操作系统；ACoreOS653是为综合化电子系统使用的操作系统，其功能、性能覆盖了ARINC653标准所规定的技术要求（国外同类产品有GreenHills公司的Integrity、WindRiver公司的VxWorksAE653、BAE公司的CsLeos和LynuxWorks公司的LynxOS）。目前OS KV可在龙芯2F上运行。

2、龙芯平台支持的数据库

在龙芯平台上支持的数据库包括常见的MySQL和国产的武汉达梦、人大金仓和神舟通用等品牌。

（1）武汉达梦数据库

达梦数据库有限公司成立于2000年，为国有控股的基础软件企业，专业从事数据库管理系统研发、销售和服务。达梦数据库具备齐全的功能、高安全、高可靠性集群、完整的数据复制、高性能等功能特性。达梦数据库两年前就开始在龙芯2F和3A平台进行适配并持续优化，目前已在项目中开始推广应用。

（2）人大金仓数据库

北京人大金仓信息技术股份有限公司于1999年发起创立，至今已成功获得中国电子科技集团（CETC）旗下的普华基础软件股份有限公司和太极计算机股份有限公司的战略注资。人大金仓多年来一直对国产CPU的高度关注和充分支持，金仓数据库的多个版本均提供支持龙芯CPU的产品，并对国产龙芯CPU的新特性进行了充分的支持、改进和优化。目前，金仓数据库最新版本KingbaseES V6.1已经发布了龙芯2F 和3A的版本。

（3）神舟通用数据库

神舟通用数据技术有限公司隶属于中国航天科技集团公司，致力于国产数据库研发和产业化，拥有具有自主知识产权的神通数据库管理系统系列产品。目前已完成在龙芯平台的移植与适配工作，有针对2F和3A的发布版本。

3、龙芯支持的中间件

龙芯支持国产的东方通、金蝶和中创等中间件品牌。Web应用服务器中间件产品目前已经成熟；在消息中间件方面，东方通已完成适配。

（1）东方通中间件

东方通中间件是少数既可以应用传统技术也可以采用SOA双重解决方案的厂商，且已经拥有很多SOA应用成功案例。其中TongWeb应用服务器是一个完全支持J2EE1.4规范和Web Service相关规范的企业应用支撑平台，具有高性能、高可靠性、高可用性、易于扩展、易于使用等特征，提供方便而强有力的开发和管理工具支持，具有大量的企业级关键应用成功案例，东方通的Web应用服务器是目前可以在龙芯平台上运行的成熟的国产应用服务器平台产品，已和多家OA厂商做过适配工作。除此之外，2011年东方通已将消息中间件移植到龙芯服务器平台，并且进行了相关性能测试和调优工作。

（2）金蝶中间件

金蝶中间件目前拥有Apusic J2EE应用服务器、Apusic消息中间件、Apusic ESB、Operamasks Studio、OperaMasks SDK、Apusic Portal Suite等产品，能够帮助客户摆脱底层困扰、快速构建、安全管理、灵活重用、有效降低系统开发复杂性与开发成本，并最大限度保护现有资源，推动企业快速实现他们的商业价值。目前已发布在龙芯平台上的Web应用服务器中间件版本。

（3）山东中创中间件

中创软件商用中间件股份有限公司是拥有国家涉密甲级资质与国家武器装备科研生产许可的专业中间件厂商。公司为国内的能源电力、金融、交通、税务、电信及互联网等各行业的重要客户提供稳定可靠产品与服务支持；在国家安全领域广泛应用，实现了全国性部署，常态化运行。山东中创Web应用服务器中间件已能在龙芯服务器平台运行。

4、龙芯平台支持的办公软件

在办公软件方面，龙芯平台支持LibreOffice/OpenOffice.org和国产中标普华Office、永中Office、金山Office等。

（1）中标普华Office

中标普华Office是上海中标软件有限公司推出的办公软件产品。产品可跨平台运行于Windows、Linux等主流操作系统；全面兼容微软Office2003及 2007/2010文档，支持UOF（Unified Office document Format）国家标准及ODF（Open Documen Format）、OXML（也称OOXML（Office Open XML）或OpenXML）国际标准。2010年以来，中标软成立了专门针对龙芯的office团队，持续对龙芯平台进行性能优化，并把与各OA应用相关厂家在龙芯平台上的磨合作为重点之一，目前在龙芯平台上已经推出V6.0版本。

（2）永中Office

永中集成Office在一套标准的用户界面下集成了文字处理、电子表格和简报制作三大应用；基于创新的数据对象储藏库专利技术，有效解决了Office各应用之间的数据集成共享问题。永中Office于2011年底推出了龙芯网络版office，在龙芯平台上运行良好。

（3）金山WPS Office

金山WPS集编辑与打印为一体，具有丰富的全屏幕编辑功能，而且还提供了各种控制输出格式及打印功能，使打印出的文稿即美观又规范，基本上能满足各界文字工作者编辑、打印各种文件的需要和要求。目前金山在龙芯上借助wine（Linux下运行Windows程序的模拟器平台）可演示运行，预计2012年第二季度末推出龙芯上的本地编译版本。

5、软件开发环境

龙芯支持所有主流开发语言如C、C++、Java、Fortran、Perl等，支持通用的GCC编译器，可进行本地编译和交叉编译，支持集成开发环境如Eclipse、Qt等，支持在线调试，可方便地进行性能评估。

（1）Java

Java是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台的总称，支持跨平台、动态的Web、Internet计算。Java语言作为一种跨平台的编程语言在企业应用开发、桌面应用开发及嵌入式开发上获得了广泛的应用。很多大型软件如Mozilla、OpenOffice.org依赖于Java虚拟机。

Java语言具有跨平台的独特优势，因此使用Java语言开发的软件系统能够在任何平台上的Java虚拟机上运行，从而有效的降低移植成本。在龙芯Java虚拟机的支持下，现有的Java软件都能够在不经过重新编译的条件下无缝移植到龙芯平台。

目前Java虚拟机已成功移植到龙芯2F/3A平台上，龙芯平台能够支持OpenJDK 6，兼容J2SE标准，通过SpecJVM测试，具有较高的实用水平和稳定性。龙芯Java虚拟机分为MIPS 32位、64位两个版本，其中32位版本主要面向桌面应用（龙芯2F / 3A），64位版本主要面向高性能服务器应用（龙芯3A / 3B）。龙芯Java虚拟机中的即时编译器（Just-in-time Compiler, JIT）针对龙芯CPU进行了专门的移植和优化。

龙芯Java虚拟机支持以下软件：Eclipse开发平台、永中Office、Tomcat网络服务器、各种中间件服务器（包括金蝶中间件、东方通中间件等）、Java Applet插件（集成于Firefox浏览器）以及各种其他Java语言开发的软件系统。

龙芯Java虚拟机的32位版本已经投入实际使用，64位版本在2012年3月份完成产品化。

（2）Eclipse

Eclipse 是一个开放源代码的、基于Java 的可扩展开发平台，是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。龙芯2号／3号平台上能够稳定运行Eclipse3.6.1，包括Eclipse 附带的标准插件集和Java开发工具等。

（3）Qt

Qt是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所用功能。Qt是完全面向对象的，很容易扩展，并且允许真正地组件编程。Qt也是流行的Linux桌面环境KDE的基础。Qt具有优良的跨平台特性、面向对象、丰富的API、大量的开发文档等优点。

目前龙芯2号/3A平台支持Qt3.0/4.0及以上版本。

（4）GCC

开源编译套件GCC目前已经支持龙芯3A处理器的体系结构调优选项。目前，可通过两种方式获得优化后的编译器：使用龙芯3A配套发布文件系统中/opt/toolchain/下的安装包或从GNU官网下载GCC4.6.0以上版本源码，后者需用户自行编译工具链。通过添加编译优化选项-march=loongson3a，即可使用针对该处理器的流水线描述来进行代码调度，生成的代码也能够充分利用龙芯3A的指令集扩充。对大多数程序而言，使用该选项都能在龙芯3A处理器上得到不同程度性能提升。

此外，在对SPEC CPU2000基准测试集进行编译器调优空间探索过程中，总结出以下GCC的编译选项可能对龙芯3A处理器性能有提升作用。在对程序进行精细调优过程中，下列选项具有一定的参考意义。
-fdefer-pop         -fcaller-saves
-fno-move-loop-invariants         -fno-cprop-registers
-funroll-all-loops         -fno-early-inlining
-ffunction-cse         -floop-optimize
-fno-optimize-register-move         -fno-peephole
-freorder-blocks         -fno-peephole2
-ftracer         -fprefetch-loop-arrays
-ftree-fre         -fsched-spec-load-dangerous
-fno-cse-follow-jumps         -fschedule-insns2
-fno-math-errno         -fsignaling-nans
-fno-optimize-sibling-calls         -fno-strength-reduce
-fno-peel-loops         -fthread-jumps
-fsingle-precision-constant         -fno-tree-copyrename
-ftree-loop-optimize         -ftree-dominator-opts
-fno-branch-count-reg         -ftree-vect-loop-version

（5）LCC
LCC（Loongson Compiler Collection），是一套由龙芯公司联合计算所开发的紧密结合龙芯体系结构进行性能调优的编译器，可以大幅度提高应用程序的性能。目前该编译器处于测试阶段，将于2012年二季度末推出Beta版。

（6）GDB
GDB是GNU开源组织发布的Linux下的C和C++语言的程序调试工具。目前，龙芯配套的发布系统中包含了GDB调试器。在使用GDB调试程序前，推荐使用编译选项-g来编译源程序，以添加调试信息，方便调试。

（7）Oprofile
Oprofile是Linux平台上的一个功能强大的性能分析工具，支持两种采样方式：基于事件和基于时间。基于事件的采样可以在程序运行中中获取处理器流水线中各类微结构级事件的采样信息，为性能分析提供详尽信息。基于时间的采样使用RTC时钟作为采样方式。后者功能是前者的子集。龙芯系列处理器在硬件上提供了性能计数器的支持，在软件上提供了支持Oprofile基于事件采样方式的Linux操作系统内核和Oprofile用户程序源码和安装包，可以方便地进行各类应用程序、动态库和内核程序的性能分析。

5、浏览器及多媒体支持

目前龙芯支持多种除IE以外的浏览器，支持主流格式的音视频格式如rmvb、avi、wmv、mp3、mpg、jepg、flw等，目前Mplayer和Flash在龙芯上可以正常运行。

（1）Firefox

Firefox（火狐浏览器）是由Mozilla开发的网页浏览器，在目前全球浏览器市场中排行第三，仅次于IE和谷歌浏览器。Firefox以其完全开源，占资源少，安全问题少，辅助插件多的优势著称。在龙芯桌面系统中，定制优化了Firefox4.0版本，对其Javascript引擎JeagerMonkey进行了结合处理器结构的即时编译（JIT）优化，使网页浏览性能有极大提升，Sunspider测试程序分值为3900ms。目前，配套的发布系统中已经包含了定制优化后的Firefox浏览器。

（2）MPlayer

MPlayer是一款开源的多媒体播放器，以GNU通用公共许可证发布。它能够在各种主流的操作系统上运行，例如Linux、微软Windows及苹果电脑的Mac OS X。MPlayer是Linux系统的最佳媒体播放工具，它支持的视频格式包括: Cinepak、DV、H.263、H.264/MPEG-4AVC、HuffYUV、Indeo、MJPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4 Part 2、RealVideo、Sorenson、Theora、WMV等，支持的音频格式有: AAC、AC3、ALAC、AMR、FLAC, Intel Music Coder、Monkey's Audio、MP3、Musepack、RealAudio、Shorten、Speex、Vorbis、WMA等，相对其它播放器来说，资源占用非常少。MPlayer另外一个特点是支持大量的输出驱动，不仅可以使用X11, Xv, DGA, OpenGL, SVGAlib, fbdev, AAlib, libcaca, DirectFB，也能使用显卡的硬件解码功能。

MPlayer已经移植到龙芯平台，使用龙芯特有的多媒体指令对解码器进行了优化，能够流畅播放标清视频，基于多核龙芯处理器的并行解码器能够播放720P的高清视频。

（3）Flash

目前Adobe Flash Player10.2浏览器插件已经在龙芯平台上成功完成移植，并且通过了Adobe DCTS功能测试。支持Adobe的Action Script 2、Action Script3 和Flash10格式的文件播放，可满足Flash10的音视频播放及交互式应用系统的需要。

版权声明
龙芯中科技术有限公司版权所有。Loongson是龙芯中科技术有限公司的注册商标。本文中所涉及的其他商标或产品名称均为各自拥有者的商标或产品名称。
本文中的信息若有更改，恕不另行通知。虽然已尽力确保本文的完整性和准确性，但龙芯中科技术有限公司对本文的内容不作任何保证。龙芯中科技术有限公司对本文中包含的错误或遗漏，或者因使用本文引发的任何损失概不负责。
未经龙芯中科技术有限公司许可，任何个人和组织均不得以任何手段与形式对本文进行复制或传播。
龙芯中科技术有限公司
2012年2月
龙芯中科技术有限公司
地址：北京市海淀区科学院南路10号，邮编：100190
电话：010-62546668
传真：010-62600826
客户服务邮箱：service@loongson.cn
网址：http://www.loongson.cn