Участники проекта Debian объявили о том, что в следующем релизе этой операционной системы появится официальная поддержка процессорной архитектуры LoongArch, разработанной китайской компанией Loongson, которая намерена сделать свою ISA третьей по популярности после Arm и x86. Данная аппаратная платформа, вдохновлённая MIPS и RISC-V, в условиях сформировавшейся геополитической обстановки набирает популярность.

В августе 2023-го разработчики Debian сообщили о реализации порта «Loong64» для систем, оснащённых CPU с архитектурой LoongArch. Отмечается, что поддержка LoongArch реализована в основных компиляторах и внедряется в различных областях экосистемы open source.

Официально LoongArch будет поддерживаться в Debian 14 с кодовым именем Forky. Релиз этой ОС запланирован на 2027 год. Участники проекта Debian отмечают, что на текущий момент в рамках интеграции поддержки LoongArch вручную собран и импортирован начальный набор из 112 пакетов.

Источник изображения: Loongson

Архитектуру LoongArch берут на вооружение российские компании в связи с западными санкциями. В частности, на днях отечественная компания «Трамплин Электроникс» раскрыла информацию о 12-нм серверных процессорах «Иртыш» C616, C632 и C664 с 16, 32 и 64 ядрами LAA64 на базе LoongArch. Кроме того, к выпуску готовятся SoC «Иртыш A68SV» и плата для разработчиков Devboard на базе архитектуры LoongArch LA364E. Ранее российская «Аскон» представила инженерный программно-аппаратный комплекс (ПАК), построенный на чипе семейства LoongArch: система выполнена в виде настольной рабочей станции. В качестве программной платформы применяется «Альт» разработки «Базальт СПО».

Российская компания «Трамплин Электроникс» готовит отечественные 12-нм серверные процессоры «Иртыш» C616, C632 и C664 с 16, 32 и 64 ядрами LAA64 на китайской архитектуре LoongArch. Это последнее поколение ядер Loongson, которые используются в похожих по характеристикам процессорах серии 3C6000. Название CPU выбрано, по-видимому, неспроста, поскольку р. Иртыш берёт своё начало в Китае, а заканчивает свой путь в России.

В данном случае ядра лицензированы, топология чипов собственная, имеется конструкторская и прочая документация, что вкупе позволяет записать «Иртыш» в отечественные микросхемы второго уровня. Кроме того, несмотря на уже имеющуюся относительно широкую поддержку LoongArch в популярных открытых проектах, включая ядро Linux и GCC, — в том числе благодаря стараниями и намерением Loongson сделать свою архитектуру третьей по популярности после x86 и Arm, — «Трамплин Электроникс» хочет развивать российское сообщество вокруг LoongArch и всячески популяризировать её, предоставляя техническую и методическую поддержку процессора на русском языке. Компания готовит технологическую ОС и SDK, весь базовый набор для разработки системного ПО, в том числе окружение для кросс-компиляции.

Источник изображений: «Трамплин Электроникс»

На данный момент «Трамплин Электроникс» разработала топологию и низкоскоростные ядра. В разработке находится модуль безопасности, а уже в I квартале следующего года компания намерена передать партнёрам первую партию инженерных образцов новых чипов. Процессоры будут выпускаться на «дружественной фабрике, которая не попадает под санкции», а их корпусировка пока будет производиться в Китае, но со временем этот этап может быть перенесён на территорию РФ. Параллельно компания занимается референсным дизайном плат, в первую очередь для серверов, СХД и т.п., на которые и ориентированы первые чипы.

Собственно LA664 являются 64-бит суперскалярными двухпоточными (SMT2) ядрами с внеочередным исполнением и возможностью обработки до шести инструкций за такт. Каждое ядро содержит четыре целочисленных блока, четыре блока векторных операций (128/256 бит), четыре модуля генерации адресов для доступа к памяти и аппаратный ускоритель фирменных китайских алгоритмов шифрования SM2/3/4. Объём L1i- и L1d-кеша составляет 64 Кбайт, L2-кеша — 256 Кбайт. L3-кеш общий для всех ядер и размер его неизменно составляет 32 Мбайт на чиплет. В UEFI Tianocore EDK2 имеется поддержка Loongarch, так что именно «Трамплин Электроникс» и будет дорабатывать.

Самый младший процессор «Иртыш» C616 (К1902ВМ1Я) как раз и состоит из одного чиплета с 16 ядрами (16C/32T) на борту и четырьмя каналами памяти DDR4-3200 ECC (до 256 Гбайт), дополненных сопроцессором безопасности на ядре LA264 (Loongson SE). Высокоскоростные интерфейсы включают межпроцессорную когерентную шину DragonChain и 64 линии PCIe 4.0 (четыре x16), низкоскоростные интерфейсы представлены традиционными SPI, UART, S2C, GPIO. При TDP на уровне 100–120 Вт и пиковой частотой 2,2 ГГц (есть динамическое управление питанием и частотой) заявленный уровень FP64-производительности составляет 844,8 Гфлопс.

«Иртыш» C632 (К1902ВМ2Я) состоит из двух чиплетов, включает 32 ядра (32C/64T), 128 линий PCIe 4.0, восемь каналов DDR4-3200 ECC (до 1 Тбайт) и имеет TDP 180–200 Вт. При пиковой частоте 2,1 ГГц его быстродействие составляет до 1612,8 Гфлопс. Наконец, «Иртыш» C664 (К1902ВМ3Я) состоит из четырёх чиплетов, включает 64 ядра (64C/128T), имеет TDP 250–300 Вт, а при пиковой частоте 2 ГГц он «выдаёт» до 3072 Гфлопс. Количество каналов памяти и PCIe-линий у него такое же, как у C632. С C616 и C632 возможно формирование 1S, 2S- и 4S-систем, с C664 — только 1S и 2S.

Приведённые характеристики являются предварительными и фактически совпадают с таковыми у Loongson 3C6000 серий S, D и Q соответственно, хотя NoC, связывающая компоненты заявляется как собственная разработка «Трамплин Электроникс». Также утверждается, что «Иртыш» C616, C632 и C664 сравнимы с Intel Xeon Ice Lake-SP Silver 4314, Gold 6338 и Platinum 8380 соответственно (или с их аналогами поколения AMD EPYC Milan).

В ноябре «Трамплин Электроникс» совместно с «АСКОН» анонсировали создание первого отечественного ПАК на базе CPU «Иртыш» при участии «Норси-Транс». Ранее «АСКОН» уже портировала свою систему проектирования КОМПАС-3D на процессоры Loongson, а «Базальт СПО» адаптировала ОС «Альт» под архитектуру LoongArch64. Также для LoongArch были сборки ОС «РОСА».

Российская компания «Трамплин Электроникс» представила отечественную «систему на кристалле» (SoC) под названием «Иртыш A68SV». Изделие может применяться для создания систем промышленного управления, коммуникационного оборудования, устройств интернета вещей (IoT) и пр.

Новинка выполнена на китайской архитектуре LoongArch (LA364). Задействованы два вычислительных ядра с максимальной тактовой частотой 2 ГГц. Каждое ядро содержит по 64 Кбайт кеша инструкций и данных L1 и 2 Мбайт кеша L2. Поддерживается оперативная память DDR4-2400 ECC. Упомянуты интерфейсы USB 3.0/2.0, HDMI, DVO, Gnet, GMAC, SDIO, EMMC, САМ, PCIe 3.0 и SATA 3.0. Типовое энергопотребление находится в диапазоне от 3 до 9 Вт.

Кроме того, «Трамплин Электроникс» анонсировала плату для разработчиков Devboard на базе архитектуры LoongArch LA364E. Используются восемь ядер с частотой до 2 ГГц и поддержкой 128-битных операций с плавающей точкой. Объём памяти DDR4 может достигать 64 Гбайт. Имеется интегрированное графическое ядро с поддержкой OpenGL 3.3, OpenGL ES 3.1 и OpenCL 1.1. Возможна обработка видео в формате 4K с частотой до 60 к/с. В число доступных интерфейсов входят PCIe 3.0, SATA 3.0, USB 3.1, RapidIO 2.0, USB 2.0, GMAC, SDIO, eMMC, CANFD и аудио.

Источник изображений: «Трамплин Электроникс»

Плата Devboard соответствует стандарту COM Express. Среди её сфер использования названы контроллеры для промышленной автоматизации и IoT-оборудования, бортовые вычислители для транспортных средств и беспилотных летательных аппаратов, измерительная техника и др. Плата позволит упростить знакомство с возможностями архитектуры LoongArch.

Как отмечается, на текущий момент LoongArch является третьей по популярности CPU-архитектурой в мире после x86 и Arm. LoongArch поддерживается крупными open source проектами, включая ядро Linux, GCC, LLVM. Эта архитектура не подвержена первичным и вторичным санкциям, а поэтому в сформировавшейся геополитической обстановке является единственной альтернативой популярным зарубежным решениям, которую возможно произвести в «кремнии» для использования в России.

Loongson получила опытные образцы процессоров 3C6000 на базе архитектуры LoongArch ещё год назад, а сегодня китайская компания официально представила новинки. Эти процессоры, предназначенные для внутреннего рынка КНР, имеют чиплетную компоновку и содержат до 64 ядер LA664 с поддержкой SMT2. Это уже четвёртое поколение процессоров Longsoon с архитектурой LoongArch.

Чиплетную компоновку сегодня используют все, и Loongson не исключение. Чиплетов в составе процессоров 3C6000 может быть от одного до четырёх. Чипы с литерой S имеют единственный чиплет, с D — два, а возглавляющие модельный ряд модели c индексом Q в названии несут на борту четыре 16-ядерных чиплета. Помимо стандартного набора инструкций LoongArch, имеется поддержка 126/256-бит векторных расширений. Дополнительно наличествует ядро LA264 (Loongson SE), выполняющее роль сопроцессора безопасности.

Источник изображений: Loongson

Ядра LA664 имеют по 64 Кбайт кеша инструкций и данных, 256 Кбайт кеша L2, но кеш L3 общий, объёмом 32 Мбайт на чиплет. Дизайн ядер суперскалярный, с внеочередным исполнением с обработкой шести инструкций за такт. Каждое ядро содержит четыре целочисленных блока, четыре блока векторных операций и четыре модуля доступа к памяти. Подсистема памяти представлена четырёхканальным контроллером DDR4-3200, но многоядерные модели серий D и Q включают уже восемь каналов, а также могут работать в составе двух- и четырёхсокетных платформ.

Базовые тактовые частоты ядер Loongson 3C6000 лежат в пределах 2,0–2,2 ГГц, но архитектура LA664 на частоте 2,2 ГГц показывает себя эффективнее в обработке целочисленных данных, нежели Xeon Scalable третьего поколения (Ice Lake-SP) на частоте 2,4 ГГц, хотя в вычислениях с плавающей запятой она, как было показано на презентации, несколько слабее. Речь о тестах SPEC CPU 2017, в ближайшее время ожидаются первые результаты новинок в других бенчмарках. На официальной сайте даны следующие показатели FP64-производительности: 844,8 Гфлопс на частоте 2,2 ГГц у S-модели, 1612,8 Гфлопс на частоте 2,1 ГГц у D-модели и 3072 Гфлопс на частоте 2,0 ГГц у Q-модели.

Для связи между чиплетами применён фирменный интерконнект DragonChain. С внешним же миром процессоры общаются посредством интерфейса PCI Express 4.0 — 64 линии имеется даже у младших S-моделей, а у D и Q их уже 128. Теплопакет у одночиплетных процессоров укладывается в диапазон от 100 до 120 Вт, для более мощных моделей этот показатель варьируется в пределах 180 — 200 Вт для чипов D, для наиболее мощных Q он составляет от 250 до 300 Вт.

Вместе с 3C6000 компания анонсировала процессоры 2K3000 и 3B6000M. Это сравнительно маломощные решения на базе архитектуры LA364E, содержащие до 8 ядер с частотой до 2,5 ГГц, а также интегрированный видеоускоритель LG200 (в предыдущих моделях использовался LG100) с производительностью 256 Гфлопс в режиме FP32. Имеется и ИИ-сопроцессор мощностью 8 Топс (INT8). Эти решения нацелены на применение в индустриальных системах, умных киосках и мобильных терминалах.

Анонс новых решений Loongson очень важен для китайского рынка и страны в целом, особенно на фоне санкций со стороны США, не позволяющих КНР использовать решения Intel и AMD в вычислительных системах государственного сектора. Начало массового производства новых многоядерных процессоров Loongson 3C6000 должно если не решить проблему полностью, то заметно сгладить её.

Китайская компания Loongson, по сообщению Tom's Hardware, начала пробный выпуск процессоров 3C6000, 3D6000 и 3E6000 для серверных систем. В настоящее время эти изделия проходят тестирование, а серийное производство запланировано на IV квартал 2024 года.

Чип 3C6000 содержит 16 ядер LA664 (32 потока инструкций) с микроархитектурой LoongArch, разработанной Loongson. Утверждается, что новинка обеспечивает вдвое более высокую производительность по сравнению с процессором 3C5000, функционирующим на частоте 2,2 ГГц. Для 3C6000 реализована поддержка четырёх каналов оперативной памяти DDR4-3200.

Источник изображения: Loongson

Решения 3D6000 и 3E6000, в свою очередь, имеют чиплетную компоновку. Они объединяют соответственно два и четыре кристалла 3C6000, связанных посредством технологии Loongson Coherent Link. В результате, получаются CPU с 32 и 64 вычислительными ядрами с возможностью одновременной обработки 64 и 128 потоков инструкций.

Архитектура чиплетов считается будущим микропроцессоров. Причём Китай делает особую ставку на чиплетную компоновку на фоне жёстких санкций со стороны США, которые ограничивают доступ китайских компаний к передовым технологиям производства полупроводниковой продукции. Объединяя несколько кристаллов в составе одного CPU, разработчики из КНР получают возможность наращивать производительность чипов без применения наиболее «тонких» техпроцессов.

В Китае в условиях активного импортозамещения наложен запрет на использование процессоров Intel и AMD в компьютерах и серверах для государственного сектора. Благодаря этому спрос на отечественную продукцию растёт, а Loongson увеличивает рыночную долю.

Китайская компания Loongson, по сообщению ресурса CNX Software, поставляет процессор 2K1000LA для промышленных устройств и оборудования IoT. Этот чип лёг в основу одноплатного компьютера Banana Pi BPI-5202, который предлагается по ориентировочной цене $220.

64-бит процессор Loongson 2K1000LA содержит два вычислительных ядра на архитектуре LoongArch с частотой 1 ГГц. Кеш инструкций и кеш данных L1 составляет по 32 Кбайт, общий кеш L2 — 1 Мбайт. Имеется контроллер памяти DDR3-1066. Среди поддерживаемых интерфейсов — SATA 2.0, 2 × DVO, I2S, HDA, GMAC, USB 2.0, PCIe 2.0 х2, SPI, UART, GPIO, SDIO, I2C. Энергопотребление чипа варьируется от 1 до 5 Вт.

Источник изображений: CNX Software

Одноплатный компьютер Banana Pi BPI-5202, в свою очередь, несёт на борту 4 Гбайт памяти DDR3 и флеш-модуль NAND ёмкостью 1 Гбайт. Есть коннектор M.2 2242 для SATA SSD. Предусмотрены два сетевых порта 1GbE, а опционально может быть установлен адаптер Wi-Fi или модем 4G/5G (есть слот Nano SIM) в виде модуля mPCIe.

Изделие оснащено портом HDMI 1.4 с поддержкой видео 1080p60, двумя гнёздами RJ-45 для сетевых кабелей, двумя портами USB 2.0 Type-A, коннектором для вентилятора охлаждения и гнездом для подачи питания (9–36 В). Есть 20-контактная колодка GPIO с поддержкой RS485 и SPI, а также 20-контактный коннектор UART FPC. Возможно использование интерфейсов RS485 и RS232 с изоляцией.

Габариты платы составляют 140 × 100 мм. Говорится о совместимости с платформами  Loongnix Linux и LoongOS. Для новинки будут доступны различные I/O-модули.