书城童书我的名字叫中国
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第64章 叹为观止的科学技艺(15)

中国龙芯

“龙芯”(英文名:Longson)是中国科学院计算所自主开发的cPu。众所周知,CPU是决定电脑性能的核心部件,也是整个系统的核心。它负责整个系统指令的执行、数学与逻辑的运算;数据的存储与传送;以及对内对外输入、输出的控制。而在这个电脑核心部件市场领域里,人们最为熟悉的两个品牌无疑是Intel和AMD,它们垄断着我国的处理器市场,我国企业及消费者为之付出了巨额版权费。缺乏具有自主知识产权的CPIJ芯片,是我国计算机产业的一大“芯”病,2001年5月,在中科院计算所知识创新工程的支持下,龙芯课题组正式成立,并先后推出了“龙芯1号”、“龙芯2号”,打破了我国无“芯”的历史。“龙芯”的诞生,对我国形成有自主知识产权的计算机产业起着重要的推动作用,对我国的国家安全、经济发展都有举足轻重的作用。

2002年8月10日,首片“龙芯1号”——龙芯xIA50流片成功。

“龙芯1号”cPu IP核是兼顾通用及嵌入式CPu特点的32位处理器内核,采用类MIPS III指令集,具有七级流水线、32位整数单元和64位浮点单元。“龙芯2号”cPu IP核具有高度灵活的可配置性,方便集成的各种标准接口。“龙芯2号”CPI.IP核主要的可配置模块包括:浮点部件、多媒体部件、内存管理、Cache、协处理器接口。浮点部件完全兼容MIPS的浮点指令集合,浮点部件及其相关的系统软件完全符合ANsI/IEEE 754—1985二进制浮点运算标准。浮点部件主要包括浮点ALu部件和浮点乘法/除法部件,用户可根据自己的实际应用选择是否添加。媒体部件复用了MIPS浮点指令的Forlmat域,并复用了浮点寄存器堆,媒体指令集基本对应了Intel SSE媒体指令集合的各种操作。

内存管理部件有三种工作模式,即标准模式、直接映射模式和无映射模式。在标准模式下,TLB分为ITLB和IDTLB两部分,每部分均由48项页表项组成,同时支持mapped和lunmapped的从虚拟地址到物理地址的变换方式;TLB也可只进行直接映射,不使用CAM和RAM,以减小面积;而无映射模式下甚至可以去掉TLB,采用直连SRAM的形式实现访存。“龙芯1号”CPU IP核的Cache分为指令Cache和数据Cache,两部分独立配置,以4K为一路,可配置为4路、2路和0路。用户可根据应用需要,确定所需Cache的大小,甚至不使用Cache.协处理器接口为外部协处理器提供了一个高效率的接口。“龙芯1号”CPUIP核提供了两套可配置的处理器总线接口:.AMBA接口和哈佛结构SRAM接口。

2003年10月17日, “龙芯2号”首片MZDll0流片成功。“龙芯2号”CPU采用先进的四发射超标量超流水结构,片内一级指令和数据高速缓存各64KB,片外二级高速缓存最多可达8MB。最高频率为l 000MHz,功耗为3—5瓦,远远低于国外同类芯片,其SPEC CPL72000测试程序的实测性能是1.3GHz的威盛处理器的2—3倍,已达到中等Pentium4水平。

在“龙芯2号”火热推广的同时,“龙芯3号”也正在预研。据悉“龙芯3号”将是一款多核处理器,至少也是一款四核的产品,并增加专门服务于Java程序的协处理器,以提高Linux环境下Java程序的执行效率,指令缓存追踪技术等。“龙芯3号”最终将实现对内峰值:每秒500—1000亿次的计算速度。

尽管今天的“龙芯”还存在着诸多问题,与目前主流CPU相比性能上还有不少差距,还不能与Intel和AMD的CPU在市场上竞争,但“龙芯”最为独特的优势,是它的安全性,因为它是我国自主研发的。因为缺乏自主的CPU技术,导致我国政府、军队、科研机构、企业等部门使用的许多信息技术设备,直接或间接依靠进口。如果不掌握核心技术,我们的武器装备及核心装备,我们的国家安全将会受到严重的威胁。采用“龙芯”CPU,将有助于消除我国在这些方面的安全困惑,改变在信息安全领域的被动局面。

中国3G标准手机

3G是英文3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、。TDMA等数字手机(2G),第三代手机一般说来,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至~2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。

国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定w—CDMA、CDMA2000和TD—SCDMA三大主流无线接口标准,写入3G技术指导性文件《2000年国际移动通讯计划》(简称IMI、一2000)。2007年10月19日,国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上,经过多数国家投票通过,WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD—SCDMA之后的第四个全球3G标准。

w—CDMA即widebandCDMA,也称为CDMADirectSpread,意为宽频:分码多重存取,其支持者主要是GSM系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTI、富±通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此w—CDMA具有先天的市场优势。

CDMA2000也称为CDMA Multi—Carrier,由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与,韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMA One结构直接升级到3G,建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,所以CDMA2000的支持者不女[IW—CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。

TD—SCDMA是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外,由于中国国内的庞大的市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。

WiMAx的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability forMicrowave Access),又称为802.16无线城域网,是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后,由于成本较低,将扩大宽带无线市场,改善企业与服务供应商的认知度。’