1、2 0 0 7 SCIENCE & TECHNOLOGY ION CPU設(shè)計(jì)與研發(fā)現(xiàn)狀 尹捷 （杭州師范學(xué)院信息工程學(xué)院信 0 3 0班） 摘 要：高性能 CPU芯片是國家信息產(chǎn)業(yè)中具有戰(zhàn)略意義的基礎(chǔ)集成電路產(chǎn)品，是一個(gè)國家技術(shù)實(shí)力的象征。基于安全與市場利益 考慮，各國都會(huì)致力于本國 CP設(shè)計(jì)與研制，我國在 8 6計(jì)劃中提出了自主研發(fā) CP 的戰(zhàn)略思路并取得重大突破，本文介紹中國 CPU設(shè)計(jì)與研發(fā)的情況。 研發(fā) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672 3791 （2007） 04 （c）0243 02 1 中國的 CPU 中國 CPU中以“龍芯”系列為代表， 中國臺(tái)灣省的威盛電子有限公司也

2、在研發(fā)生 產(chǎn)自主產(chǎn)權(quán)的 CPU。 1. 1 “龍芯”1號(hào) 2 0 0年 9月 2 8日問世龍芯 1號(hào)”芯 片，是我國第一款商品化的通用高性能 CPU 芯片，是中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)工作 取得的重大成果。 龍芯”1號(hào) CPU芯片 過物理寄存器到邏輯寄存器映射進(jìn)行寄存器 重命名，定點(diǎn)和浮點(diǎn)物理寄存器各為 6 4項(xiàng)； 使用混合預(yù)測 +Gshare + BT啲輪 移猜測方式，其中轉(zhuǎn)移歷史表 2K項(xiàng)，轉(zhuǎn)移 目標(biāo)表 16項(xiàng)，返回地址棧 4項(xiàng)；片內(nèi)一級(jí) 指令和數(shù)據(jù) Cache各為 64KB，還沒有加入 二級(jí)緩存設(shè)計(jì)，支持片外多達(dá) 8MB的二級(jí) Cache ;實(shí)現(xiàn)非阻塞 ECachM可、取數(shù)推 測（Loa

3、d Specu、分離讀取 MS plit 0 6 MIPs）。 19 7年 5 8月，Int研制出 8位微處理器 RIAnStel 8 0 8N溝道以 M O電路取代了 P溝 道，第二代微處理器就此誕生。主頻 2 MHz 的 8 0 8芯片運(yùn)算速度比 8 0 08 1倍，可存 取 6 4KB存儲(chǔ)器，使用了基于 6微米技術(shù)的 6 00 0個(gè)晶體管，處理速度為 0. 64MIPS。 19 7年,Int公司首次生產(chǎn)出 1位的 微處理器，并命名為 1 8 0 8 6，同時(shí)還生產(chǎn)出 采用 0.1微米 CMOS藝，定點(diǎn)字長 32位， 浮點(diǎn)字長 64位，內(nèi)含 8 KB指令緩存和 8KB 數(shù)據(jù)緩存，支持亂序執(zhí)

4、行精確中斷處理。流 水線結(jié)構(gòu)先進(jìn)、效率高，主頻可達(dá) 2 6 6MHz，實(shí)測定點(diǎn)與雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度 均超過每秒 2億次， 其性能與英特爾奔騰 H 相當(dāng)， 通用 CPU芯片在總體上達(dá)到 9 0年代 中期的國際先進(jìn)水平，居國內(nèi)通用 CP 研制 領(lǐng)先水平。“龍芯” 1號(hào)功耗低，支持 Linux、V xWo r k s等操作系統(tǒng)，能直接軟 解壓的流媒體應(yīng)用。 1. 2 龍芯2號(hào) 在國家 8 6計(jì)劃計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)主題 及中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目的支持 下，2005年 4月 18日，64位龍芯”2 號(hào)芯片正式問世。龍芯2號(hào)最高頻率為 500MHz， SPEC C的實(shí)測性能是龍 芯 1號(hào)的 1倍以上

5、，是威盛的 VIA3 1. P r o處理器的 2 3倍，達(dá)到了中檔 （6 00MHz80 0MHz）的 P 11 I 的水平。龍 芯 2號(hào)的單精度峰值浮點(diǎn)運(yùn)算速度為 20億次/ 秒， 雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度為 1（億次/秒。芯 Read ）等技術(shù)來提高訪存效率。 “龍芯” 2號(hào)依然保持“龍芯”1 號(hào)低功耗的特點(diǎn)， 3 0 0MHz頻率下其功耗只有 1W2W,這得 益于優(yōu)越的 MIS核心設(shè)計(jì)與較小的晶體管規(guī) 模，當(dāng)然，若增加二級(jí)緩存的話，晶體管 數(shù)目將增加，功耗也將增大。上述技術(shù)或參 數(shù)已基本達(dá)到或接近目前流行的通用 CP芯 片水平。 龍芯 2號(hào)支持 6位的 Lin操作系統(tǒng)（內(nèi) 核版本為 2.4.

6、2 D）eia發(fā)行版視窗系 統(tǒng)、Mozil la 及 Redbrowser 等瀏覽器、 OpenOf辦公套件、mplay流媒體播放 器、W E B服務(wù)器等應(yīng)用程序，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)清 DVD節(jié)目的軟解壓流暢播放，可以滿足絕大 多數(shù)桌面辦公的應(yīng)用需要。 2 國際 CPU 3 GHz國際上 CP主要是 Int和 1 AM等大公 司的競爭。他們涉及 CP在速度與空間上性 能的提高，不斷地在技術(shù)與工藝上創(chuàng)新。 Pen t i um 60MHz至 200 2年 11月推出的 與之相配合的數(shù)學(xué)協(xié)處理器 i 8 0 8 7，這兩種 芯片使用相互兼容的指令集，但在 i8087 令集中增加了一些專門用于對(duì)數(shù)、指數(shù)和三

7、角函數(shù)等數(shù)學(xué)計(jì)算指令。 19 8年由 Int公司首先出，集成了 120 萬個(gè)晶體管。其時(shí)鐘頻率從 2 5 MHz逐步提 高到 3 3MHz、5 0MHz。它也屬于 3 2位處 理器。8 0 4 8 6是將 8 0 3 8 6和數(shù)學(xué)協(xié)處理器 8 0 3 8以及一個(gè) 8K的高速緩存集成在一個(gè) 芯片內(nèi)，并且在 8 0X8 6系列中首次采用了 RISC技術(shù)，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一 條指令。它還采用了突發(fā)總線方式，大大提 高了 CPU與內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換速度。 Pentiu m （奔騰）I是 t公司于 1993 年推出的新一代微處理器，它集成了 3 1萬 個(gè)晶體管 Penti （微處理器使用更高的時(shí) 鐘

8、頻率，最初為 6 0MHZ和 6 6MHZ,后提 高到 2 00MHZo6 4位數(shù)據(jù)總線，1 6KB的 高速緩存。接著 Int推出使用 MM技術(shù)的 Pentium的多能奔騰。它增加了 57條 最咼頻率是 2 3 3MHz片晶體管數(shù)目為 13 5萬，采用 0.1微米工 藝，面積為 6. 2 mm * 6. 7mm，5 0 0MHz 時(shí) Pentium 4 3.06GH1Z（年在運(yùn)行速 度提高了 5倍。除了更高的運(yùn)行速度和全新 2 0 0 2年一季度，Intel正式發(fā)布了 Northw核心、的 Pentiu處理器。它 科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFO2RM AT

9、ION 的實(shí)測功耗為 35瓦。與國際領(lǐng)先的 CPU 性能相比， 該芯片的成本大大低于國外性能相 當(dāng)?shù)?CPU，“龍芯”1 號(hào)的差距是 6年， “龍芯”2號(hào)已縮短到 4年，但功能已足夠 使用。 四路超標(biāo)量結(jié)構(gòu)是“龍芯”2 號(hào)的典型 特征，每周期執(zhí)行 2條指令，采用 710級(jí) 動(dòng)態(tài)流水線技術(shù)，支持最大 6 4條指令亂序執(zhí) 行。“龍芯”2號(hào)具有兩個(gè)定點(diǎn) ALU、兩 個(gè)浮點(diǎn) AL和訪存邏輯等五個(gè)功能單元。通 的 CPU架構(gòu)，CPU的研發(fā)者還在 CPU中應(yīng) 用了其他多種能提高 CP性能的技術(shù)。英特 爾在其 Pentium 4 3處理器上 H就 采用了一項(xiàng)全新的能夠大幅度提高 CP性能 的技術(shù)英特爾超線程

10、技術(shù)（H y p er Threading Tec h下面 Ol I gi y）部 l 分重要產(chǎn)品的發(fā)布情況。 1 9 7 1年,ntel發(fā)布的第一顆處理器 4 0 0超頻性能，2 當(dāng)時(shí)只有 鐘頻率在 2 3 0個(gè)晶體管，是個(gè)四位系統(tǒng)，時(shí) 10 8KHz，每秒執(zhí)萬條指令（0. 采用 0. 13微米制造工藝，4 0 0MHz外頻， Socket4 78 mPGA封裝，具有 512KB的 L2緩存和 8KB的 L1緩存，2 0 x倍頻，1 . 5V內(nèi)核電壓，工作頻率從 1. 6 GHz開始起 跳，最高的理論設(shè)計(jì)頻率高達(dá) 6GHz。 2 0（04 2月，Int 發(fā)布了 Pentium4 E 系列處理

11、器。0.0微米工藝制造的 P4很強(qiáng) 0 0 4年 6月開始全面轉(zhuǎn)入 ，取消了原有的針腳設(shè)計(jì)，改 I采用最新的 Presc核 tt LGA77 5 封 裝 用觸點(diǎn)設(shè)計(jì) P4 學(xué)術(shù)論壇 CPU 設(shè)計(jì)與研發(fā)現(xiàn)狀以及國際上 關(guān)鍵詞：CPU 設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào)：0 2 3 以英特爾的 CPU為例，從 1 9 9 3年的 多媒體指令，內(nèi)部高速緩存增加到 3 2 KB 2 0 0 7 1 *4-2012 Chirui Academic Jaumal Electronic Publishing House. A1 righH reserved. h(kiLnd1.2 0 0 7 NO.12 SCIENCE &a

12、mp; TECHNOLOGY INFORMATION 談圖書館電子閱覽室的建設(shè)與管理 聶翠紅1 馬思聰2 (1.河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書館 河北石家莊 0 5 0 0 9 1; 2 .河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 河北石家莊 0 5 0 0 9 1 摘 要：不少高校圖書館的電子閱覽室出現(xiàn)了“網(wǎng)吧化”現(xiàn)象，如何建設(shè)和充分發(fā)揮電子閱覽室的作用，如何提高電子資源利用率是值 得圖書館工作人員探討的問題。 關(guān)鍵詞：電子閱覽室 信息檢索 電子資源 中圖分類號(hào)：0 2 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672 3791 (2007) 04 (c)0244 02隨著全球信息網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，從 2(世 紀(jì)

13、末，電子閱覽室在我國各高校圖書館應(yīng)運(yùn)而 生，高校圖書館電子信息資源建設(shè)及網(wǎng)絡(luò)化信 息服務(wù)已成為今后圖書館發(fā)展的趨勢和方向， 為更好地發(fā)揮電子閱覽室的服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)快 速、準(zhǔn)確地為讀者提供信息服務(wù)， 電子閱覽 室的科學(xué)管理已成為高校圖書館工作研究的 一個(gè)重要課題。 1圖書館電子閱覽室 電子閱覽室是信息技術(shù)在圖書館應(yīng)用的 一項(xiàng)現(xiàn)代化設(shè)施，隨著我國經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代高新技 術(shù)的飛速發(fā)展和高等教育發(fā)展對(duì)開發(fā)利用文 獻(xiàn)資源的需求，電子閱覽室建設(shè)與管理成為高 校圖書館現(xiàn)代化建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。電子 出版文獻(xiàn)將成為 21世紀(jì)文獻(xiàn)出版的主要模 式，電子圖書館也將是 2 1世紀(jì)圖書館發(fā)展的 主要方向，所以應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)

14、把電子閱覽室 建設(shè)納入現(xiàn)代化發(fā)展的課題之中，并把它作為 衡量圖書館發(fā)展的指標(biāo)抓緊抓好，推動(dòng)高校圖 書館自動(dòng)化、資源共享網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展進(jìn)程。 1.1電子閱覽室利用的現(xiàn)狀 在電子閱覽室開放的時(shí)間里，電子資源利 用率低，真正學(xué)習(xí)和檢索情報(bào)信息的學(xué)生很 少，大部分學(xué)生上網(wǎng)的目的，是聊天、玩網(wǎng)絡(luò) 游戲、看電影、聽歌曲、收發(fā)郵件等等。 1. 2電子閱覽室“網(wǎng)吧化”的原因 1.2. 有大部分學(xué)生讀者對(duì)計(jì)算機(jī)操作 所知甚少，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，對(duì)電子閱覽室 的功能缺乏了解，信息檢索能力差，還有部分 基礎(chǔ)較好的學(xué)生沒有充分認(rèn)識(shí)到網(wǎng)絡(luò)資源是 一個(gè)巨大的知識(shí)寶庫，電子閱覽室在其心中的 定位就是“學(xué)校辦的網(wǎng)吧”。 1.2

15、. 近幾年大部分圖書館投入大量資 金購入中文期刊全文數(shù)據(jù)庫、中國學(xué)位論文 全文數(shù)據(jù)庫、社會(huì)科學(xué)數(shù)字圖書館、書生之 家數(shù)字圖書館等電子資源。但由于宣傳力度 不夠，讀者不完全了解其服務(wù)功能，一些網(wǎng)上 數(shù)字信息又屬于收費(fèi)服務(wù)，讀者在電子閱覽室 檢索不到所需信息，自然就將時(shí)間用于瀏覽其 他網(wǎng)頁。 1.2. 電子閱覽室工作人員大多不是計(jì) 算機(jī)相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的，技術(shù)上或文獻(xiàn)檢索等方 面出現(xiàn)的問題解決不了，若加上態(tài)度冷漠，讀 者就是想咨詢、想學(xué)習(xí)也不愿開口， 只好隨 意瀏覽。 2電子閱覽室如何發(fā)揮應(yīng)有作用 2.1 加大宣傳力度 電子閱覽室是近年來出現(xiàn)的新事物，人們 對(duì)電子閱覽室一般只感到新鮮，尚未完全認(rèn)識(shí) 它

16、的功能。要辦好電子閱覽室， 讓讀者掌握 電子閱覽室的各項(xiàng)功能的使用，電子閱覽室的 宣傳工作和讀者培訓(xùn)顯得尤為重要。電子閱 覽室的功能是不斷發(fā)展的，因而對(duì)于新增的功 能應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行宣傳。介紹電子閱覽室各項(xiàng)功 能的具體使用方法，主要在計(jì)算機(jī)使用的基本 知識(shí)、常用軟件的使用、因特網(wǎng)基本知識(shí)、 電子讀物的利用和各種數(shù)據(jù)庫的檢索方法 等。對(duì)電子閱覽室宣傳的方法很多， 常用的 主要有以下幾種： (1) 各種媒體宣傳， 在建立電子閱覽室之 初，利用一切可宣傳媒體進(jìn)行大規(guī)模的宣傳活 心，9 0納米制造工藝，8 0 0MHz FSBo 2 0附 6月 3日，Int發(fā)布了最先支 持 IA3的處理器一代號(hào)為Nocon

17、a的 6 4位Xeon處理器。I A3 2 E 擴(kuò)充了原有的 IA32架，新增 6位計(jì)算模式和 6竝的虛 擬尋址空間，同時(shí)兼顧 64位和 32位程序。 去年 2 0 0開始出現(xiàn)了雙核芯片，英特爾 公司和AND公司紛紛推出了雙核芯片，并 且預(yù)計(jì)能夠占領(lǐng) PC機(jī)主流市場。 目前，市場上的 CP大都采用 Int公 1 司推出的X86架構(gòu)，對(duì)英特爾而言，I A 6 4(英特爾的 6竝架構(gòu))是下一個(gè) 10 到 15 年的架構(gòu)。新的 IS將使英特爾擺脫 X8架 構(gòu)的限制，從而設(shè)計(jì) 出超越所有現(xiàn)有 RISC CPU和 X8 6 CPU的新型處理器。 Merced 是第一款使用 IA 64勺 處理器，這款 C

18、P具有 6 4位尋址能力和 64 位寬的寄存器，所以我們稱它為 6 4位 CPU。由于具有 6 4位尋址能力，它能夠使 用 1百萬 TB的地址空間，足以運(yùn)算企業(yè)級(jí) 任務(wù)； 64位寬的寄存器可以使 Merc達(dá)到 非常高的精度。它具有顯性并行性、分支預(yù) 測、投機(jī)裝載等特點(diǎn)。 在制造工藝上，E UV光刻、X 射線光 刻、離子波發(fā)射、電子束蝕刻都是未來發(fā)展 的方向，這些新型的光刻技術(shù)有能力制造出 集成十億晶體管的微處理器，精確度達(dá)到幾 十億分之一米。在材料上， IBM采用銅技術(shù) 與 SO I (絕緣物上的硅芯片)結(jié)合提高了 CPU的處理速度 A MD也將采用銅工藝提 高 CPU處理速度。 中國的 CP是在政府、社會(huì)各界共同的 關(guān)心下發(fā)展起來的，實(shí)現(xiàn)了我國自主研發(fā) CPU的夢想，基于安全和民族意識(shí)考慮，我 過的 CP將長足發(fā)展。曙光天演信息技術(shù)有 限公司發(fā)布的中國第一款完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的“龍騰”服務(wù)器不僅采用了 “龍芯”， 而且采用了 由曙光公司與中科院計(jì)算機(jī)所聯(lián)合研發(fā) 的“龍芯”專用主板和曙光自主研發(fā)的“曙 光 LINUX操作系統(tǒng)。盡管目前我們無