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一文看懂龙芯3号开发全过程,这15年都经历了啥?

时间:09-24 来源:EETOP 点击:

CPU不依赖别人的IP,自主性强。龙芯3号所有CPU中,没有一款CPU需要到厂家merge第三方IP。尤其是龙芯3A2000和3A3000,除了厂家提供的标准单元库、单/双端口RAM以及低速IO单元,每一行代码(包括CPU核、内存控制器、HT控制器、互连网络等)以及每一个定制模块(包括多端口寄存器堆、锁相环、HT PHY、DDR2/3 PHY等)都自主设计。至于外围桥片,龙芯已经开始研制并提供外围桥片,桥片上支持足够多的PCIE接口。以后不论AMD是否继续发展HT接口,龙芯都能自成体系往前走了。

香山别墅会议的另外一个成果是明确了龙芯抗辐照CPU的发展。有一天晚上8点左右,我们正在会议室热烈地讨论龙芯3号的结构,当时在计算所科研处工作的夏洪流和傅信国给我打电话说是要来跟我谈一个项目的事。他们到香山别墅已是晚上9点多,我们就坐在香山别墅的走廊尽头谈,他们说科学院有一个抗辐照CPU的预研项目,希望龙芯课题组来承担。我刚开始不愿意做,结果他们好说歹说地让我勉强答应了,当时的一个理由是领导每年对他们争取的项目经费有要求,我如果不做这个抗辐照CPU项目,他们的任务就完不成了,我头脑一热就答应了。现在龙芯抗辐照CPU已经随着以北斗为代表的多颗卫星在天空翱翔,每年还为龙芯公司带来较可观的收入,成为龙芯公司的战略产品并开始走向系列化。真是非常感谢夏洪流和傅信国那天晚上的苦口婆心。

  

在龙芯3号结构基本确定后就展开了龙芯3号CPU的研发。但当时"十五"863课题结束了,"十一五""核高基"(即"核心电子器件、高端通用芯片和基础软件产品"重大专项)课题迟迟启动不了。为此,科学院对龙芯3号的研制给了500万元的前期经费支持(执行期限2007年1月到2007年12月)。科技部高新司冯记春司长得知龙芯3号的第一款芯片龙芯3A1000已经基本完成设计,但缺少流片费时,在863计划内紧急安排了2000万的经费支持龙芯3号的研制(执行期限2008年1月到2010年12月)。原计算所所长李国杰院士曾经在计算所中层干部会上当众点我的名说,"胡伟武,你不能以任何经费的理由放缓龙芯3号的研制,计算所就是砸锅卖铁也要支持龙芯的研发",并在所内设立了一个经费没有封顶的课题,到2010年龙芯第一笔"核高基"课题经费到账时,龙芯课题组已经预支了计算所七、八千万元经费。

  

在龙芯3号研制过程中,作为中法两国在IT领域战略合作的一部分,科技部安排龙芯CPU在意法半导体流片。2006年10月26日,在胡锦涛总书记和希拉克总统共同见证下,中国科学院与意法半导体在人民大会堂签署了关于龙芯CPU战略合作的文件。基于龙芯2E的成功,意法半导体还花三百多万美元授权费购买了龙芯2号系列产品的授权,其中龙芯的第一个产品芯片龙芯2F于2007年7月31日流片成功,目前仍在大量应用中。后来意法半导体由于自身业务的原因终止了购买龙芯2号系列的产品授权,计算所收回了龙芯2号的产品权利并同意不再收取剩余的三分之一左右授权费,但我们从龙芯2F的研制中学会了意法半导体的芯片质量管理,学会如何把一个样品变成产品。龙芯CPU在意法半导体的流片一直延续了下来,龙芯3A1000即使用意法半导体的65nm工艺流片。

  

不记得经历了多少加班加点,龙芯3A1000于2008年底交付流片。只记得流片前的几个月每天晚上十点开例会安排工作。晚上十点例会是非常高效的一种工作方法,会后大家把有关设计在EDA服务器上跑起来再回家,第二天早上上班时刚好跑出结果来;如果是早上上班后开始在EDA服务器上跑,基本上大半天就在等待服务器运行出结果中度过。在此后龙芯CPU问题的攻关中,一直沿袭了晚上例会安排工作的方法。

  

2009年5月20日龙芯3A1000晶圆生产下线,9月28日样片回来,成功启动操作系统,主频800MHz-1GHz。这是龙芯CPU第一次启动多核操作系统,免不了调一通。印象最深刻的是10月2日晚上熬了个通宵,一起的有王剑等人,刚开始是挨个核跑单核操作系统,把每个核都跑一遍,再把多核操作系统搞稳定,一直到第二天早上才弄完。

  

中国科学技术大学的陈国良院士曾经在2007年用三百多颗龙芯2F搭建了峰值性能达到1TetaFLOPS的高性能计算机KD50。在龙芯3A1000出来以后又用80颗龙芯3A1000搭建了KD60高性能计算机。在KD60运行LINPACK过程中,总是出现偶发性错误。这个错误如果单个芯片跑一个月也碰不上一次,只有像KD60这样80多片一起跑才会一天碰到一次。有三个多月的时间,我们一直进行各种尝试,试图定位该错误并明确其机理。现在只记得2010年春节的大年三十晚上还在跟当时负责软件的高翔商量进行各种尝试,缩小搜索范围。

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