龙芯CPU有啥特点?

Posted 2023-05-06

龙芯CPU不同于我们常用的CPU，它属于RISC处理器。
而常见的Inter和AMD的属于CISC处理器。
但IBM的POWER GX处理器就是RISC。
所以原先的苹果机上无法运行windows。
同样的龙芯上也无法运行windows。
具体的两种处理器的区别如下：

复杂指令集CPU内部为将较复杂的指令译码，也就是指令较长，分成几个微指令去执行，正是如此开发程序比较容易（指令多的缘故），但是由于指令复杂，执行工作效率较差，处理数据速度较慢，PC 中 Pentium的结构都为CISC CPU。
RISC是精简指令集CPU，指令位数较短，内部还有快速处理指令的电路，使得指令的译码与数据的处理较快，所以执行效率比CISC高，不过，必须经过编译程序的处理，才能发挥它的效率，我所知道的IBM的 Power PC为RISC CPU的结构，CISCO 的CPU也是RISC的结构。
咱们经常见到的PC中的CPU，Pentium-Pro（P6）、Pentium-II,Cyrix的M1、M2、AMD的K5、K6实际上是改进了的CISC，也可以说是结合了CISC和RISC的部分优点。

RISC与CISC的主要特征对比

比较内容 CISC RISC
指令系统 复杂，庞大 简单，精简
指令数目 一般大于200 一般小于100
指令格式 一般大于4 一般小于4
寻址方式 一般大于4 一般小于4
指令字长 不固定 等长
可访存指令 不加限制 只有LOAD/STORE指令
各种指令使用频率 相差很大 相差不大
各种指令执行时间 相差很大 绝大多数在一个周期内完成
优化编译实现 很难 较容易
程序源代码长度 较短 较长
控制器实现方式 绝大多数为微程序控制 绝大多数为硬布线控制
软件系统开发时间 较短 较长

所以两种处理器的架构不同无法直接相比，
但现在的龙芯的处理水平已经可以和初期P4相比了。
因为上面无法运行windows且速度上无法与主流处理器相比，所以市场上没有针对个人用户出售龙芯的。

龙芯

龙芯（英语：GODSON）是中国科学院自主开发的通用CPU，采用简单指令集，类似于MIPS指令集。第一型的速度是266MHz，最早在2002年开始使用，龙芯2号第二型为500MHz，第三型的目标在1GHz。

关连
“龙芯2号”处理器，也称“Godson-2”处理器、“狗剩2号”处理器、“毛泽东110”处理器、“MZD110”处理器，其中“MZD”是取自“毛泽东”以英文发音时的三个开头字母。

大记事
“十五”期间，国家863计划提出了自主研发CPU的战略思路。
2001年3月起，中国科学院计算技术研究所正式启动处理器设计项目。
2001年3月，中科院计算技术研究所开始研制具有中国自主知识产权的高性能通用CPU芯片，被命名为“龙芯”。项目领导是中科院计算所所长李国杰，具体技术主管是研究院胡伟武。
2001年10月 龙芯的FPGA验证成功，通过中国科学院主持的“龙芯(Godson)CPU设计与验证系统”项目评审。
2002年6月 “龙芯1号”CPU研制成功。
2002年7月 “龙芯1号”CPU小批量投片成功。
2002年9月28日中科院计算技术研究所和北京神州龙芯集成电路设计有限公司联合发布新闻，宣布“具有自主知识产权的我国第一款高性能通用CPU—“龙芯1号”研制成功。从此，中国信息产业“无芯”时代宣告结束。
2002年8月6日 由中国科学院计算技术研究所和江苏综艺集团等合资组建的“ 北京神州龙芯集成电路设计有限公司”正式成立。
2005年2月18日，龙芯2号处理器正式面世，鉴定委员会认为，这款芯片的总体性能已经达到2000年左右的国际先进水平，相当于中档的“奔腾三”处理器。
2006年9月13日，“64位龙芯2号增强型处理器芯片设计”(简称龙芯2E)通过科技部验收，该处理器最高主频达到1.0GHz，实测性能超过1.5GHz奔腾IV处理器的水平。同日，其成果“龙芯2号增强型处理器”通过了科技成果鉴定。 参考技术A 龙芯CPU不同于我们常用的CPU，它属于RISC处理器。
而常见的Inter和AMD的属于CISC处理器。
但IBM的POWER
GX处理器就是RISC。
所以原先的苹果机上无法运行windows。
同样的龙芯上也无法运行windows。 参考技术B 现在的龙芯就是loongson-2F最好吧，价格不贵，主打超级入门级，以及企业用户，对于我们普通用户没有什么大的吸引力，龙芯可以达到P4
1.6G的水平吧，但是由于不是X86架构的，所以不可以支持windows操作系统，所以一般的可以不用考虑

基于国产龙芯 CPU 的气井工业网关研究与设计

3.1 系统硬件的总体设计 从硬件架构上，该 RTU 主要包括三大部分的设计： （ 1 ）外围电路设计：电源电路设计、 RTC 电路设计和 EEPROM 电路设计。 （2） RTU 本体 I/O 端口设计： A/I 模拟量输入端口设计和 TTS 语音端口设计。 （3） RTU 通信端口设计： RS232 端口设计、 RS485 端口设计、 4G 通信端口设计和 以太网通信端口设计。 另外，考虑到 RTU 一般都是在偏远且相当恶劣的环境中，为保证在工业环境中 RTU 的正常工作，在底板进行了多电源、各个模块进行了数字信号隔离和电源隔离设计。 硬件总体设计方案如图 3-1 所示。 3.2 硬件开发环境及开发步骤 Altium Designer 是由 Altium 开发的集成电子开发软件，可为硬件工程师提供原理图 设计，模拟 / 数字电路混合信号仿真， PCB 制图与编辑， PCB 自动布线，信号完整性分析 和设计规则检查以及其他解决方案。 该软件继承了 Altium 公司 80 年代开始发展起来的 Protel 系列版本的基本功能和优 点，并充分扩展了板级设计的界面，而且归并了 FPGA 设计与 SOPC 设计的功能，为此 可以使开发者将包括 FPGA 、 PCB 和嵌入式设计的系统设计一体化 [22] 。这些改进和升级 能够极大的提高了电子产品设计师的设计效率。 3.3 外围电路设计 外围电路设计中包括电源电路设计、 RTC 电路设计以及 EEPROM 电路设计。电源 是核心板和各个电路模块的能量站，电源模块的作用就是实现电压的转换，它可以将交 流或直流电变换成各个电路模块所需要的交流或直流电。 RTC 电路模块主要为系统提供 稳定的时钟信号。 EEPROM 电路实现掉电情况下保存数据。 3.3.1 电源电路模块设计

电源是电子设计中的生命之源，不管任何电子设计系统，它们的正常工作都是基于 电源的支持，电子系统的性能也与电源质量的稳定性有着密不可分的联系 [27] 。由于天然 气井场通常处于非常恶劣的工业环境，目前天然气井站自动设备一般采用风光互补的供 电系统，所以本设计中的系统电源采用光伏系统进行宽电源供电。电源控制器选用的是 北京安控的集成光伏控制器，可稳压输出 12V 或 24V 电压。控制器功能包 含：充电状态指示、输入电压电流监测、输入功率监测、充电电压电流监测、充电功率 监测等。该控制器技术参数如表 3-1 所示。

 

根据设计需求，需为系统提供 5V 的供电电压，如图 3-2 所示，本设计选择的广州金 升阳公司的 DC/DC URB2405YMD-20WR3 模块电源（ 1-250W ），该电源是隔离宽电压 输入电源，即可提供 9-36V 的超宽电压输入，设计了 1500VDC 常规电压隔离，电路保 护包括：短路、过流、输入欠压以及输出过压保护等设计。将上述安控集成光伏控制器 提供的 24V 电压，通过金升阳 DC/DC 模块电源，产生系统所需的 5V 电压。

根据设计需求， Loongson 1B 核心板电路以及底板部分电路设计的工作电压为 3.3V 。 本设计选用 TPS73733DCQR 稳压芯片，如图 3-3 所示，使用 NMOS 通晶体管实现超低 压差性能，反向电流阻塞，以及不受输出电容限制。该芯片输入 2.2-5.5V 的电压，输出 可调的 1.2-5.5V 的电压，芯片提供热保护和过流保护，包括折叠电流限制。将上述金升 阳模块电源的提供的 5V 电压，通过 TPS7373 3DCQR 稳压芯片的可调输出作用，输出 3.3V 的部分电路的供电电压 [20]。 3.3.2 RTC 电路模块设计 为保证系统稳定的时钟信号，本文进行了 RTC （ Real Time Clock ）电路模块设计。 RTC 是一种专有的解决方案，它通过查询多个 DNS 服务器来探索可用的镜像服务器 不仅可以轻松部署在 Android 和其他 Linux 平台上，而且可以集成到许多设备中，例如 智能手机，平板电脑和可穿戴设备 [28] 。 如图 3-4 所示，将 RX8900CE 高精度时钟芯片作为本设计的实时时钟电路主控芯片， 该芯片内置了 32.768KHz 晶体单元和 DTCXO ，可选择 32.768KHz 、 1024Hz 、 1Hz 的这 三种输出频率。该实时时钟设计有备用电源，当 VDD 值下降，内部源会被切换到 VBAT 。 该电路具备全日历、定时器、警报、温度传感器的功能。与核心板通过 IIC 串行通信总 线进行通信。

3.3.3 EEPROM 电路模块设计 本文为了防止在掉电情况下导致数据丢失，设计了电可擦写可编程只读存储器 EEPROM （ Electrically Erasable Programmable Read Only Memory ）电路，本文选用的 EEPROM 程序存储器芯片型号为 AT24C64 。如图 3-5 所示，芯片的 1-3 引脚用于分配器 件地址，为了与其他 AT24CXX 设备的硬件兼容，它们是硬接线的或未连接的，当引脚 硬连线时，多达 8 个 64K 设备可能在一个单一总线系统上被寻址。 5 引脚 SDA 用于串行 数据传输，该引脚属于双向引脚。 6 引脚 SCL 是时钟状态引脚，当时钟沿向上时，将数 据传送到 EEPROM 中。设计时，在 5 、 6 引脚上均需要连接上拉电阻（上拉电阻设计如 图 3-4 中 RTC 电路所示）。 7 引脚 WP 的作用是写保护，当该引脚为高电平状态时，将 禁止一切对存储器的写操作，仅当该引脚在内部下拉至 GND 时，芯片才会处于正常读 写状态。 3.4 RTU 本体 I/O 端口设计 主机与外围设备之间进行信息交换时主要是通过 I/O 接口进行的。本文对压力计数 据的采集采用的是 AI 接口传输数据， TTS 语音输出端口采用的是 UART 通用异步串口 与核心板进行通信。 3.4.1 AI 模块的设计

行总线实现 A/D 转换器和主控电路之间的通信。 SCK 引脚主要是用于串行数据传输期间 进行时钟同步的移位时钟。 SDO 引脚是数字数据输出引脚，在单极性模式下，从该数字 输出端把 A/D 转换结果移出，数据格式为标准的二进制；而在双极性模式下移出数据格 式为二进制补码。 SDI 引脚是将 A/D 配置字移入的数字数据输入引脚。 𝐶𝑆ത തതത /CONV 引脚 既可以 ADC 上启动转换操作，同时也可制定数据传输的总体结构。 在信号进入 A/D 转换器之前，如图 3-8 所示，设计了四通道数字隔离器对信号进行 隔离，隔离器选用的型号是 ADUM1401ARW ，旨在提高模拟量信号输入系统的稳定性。 由于该隔离器采用了高速 CMOS 工艺和芯片级的变压器技术，在性能、体积、功耗等参 数上都令光电隔离器件望尘莫及。在该芯片内部，设计有相互独立的四个隔离通道，而 且每个通道都可以进行多通道配置和数据传输速率。该芯片的隔离通道两端的工作电压 为： 2.7-5.5V ，还支持跨越隔离屏障的电压转换功能。