龍芯實(shí)現橋片和GPU自主化 長(cháng)征之路又前進(jìn)

　　日前，龍芯7A1000橋片已經(jīng)研發(fā)成功，并順利完成樣片的功能測試以及相關(guān)系統基礎開(kāi)發(fā)工作。值得一提的是，龍芯7A1000橋片還搭載了由龍芯自主研發(fā)的GPU，雖然這款GPU的2D性能只是堪用，3D性能非常一般，但在橋片和GPU上徹底實(shí)現了完全自主化，打通了CPU產(chǎn)業(yè)鏈上每一個(gè)環(huán)節，盡管龍芯的長(cháng)征之路還很漫長(cháng)。

　　橋片是CPU公司的必爭之地

　　在10多年前，與X86 CPU適配的橋片還有不少廠(chǎng)家，像美國英偉達、中國臺灣的VIA、SIS也曾經(jīng)做過(guò)橋片，VIA的橋片曾經(jīng)賣(mài)的非?；鸨?，甚至一度占據過(guò)相當大的市場(chǎng)份額。由于VIA拒絕停產(chǎn)一些與Intel處理器針腳或總線(xiàn)兼容的處理器產(chǎn)品，其占據的較大橋片市場(chǎng)份額也使Intel損失了部分利益。在2006年3月31日，Intel對VIA的技術(shù)授權到期之后，Intel選擇了不再與VIA續約，這直接導致當年VIA緊急向客戶(hù)發(fā)出“威盛FSB-133處理器停產(chǎn)通知補充說(shuō)明書(shū)”，表示因與Intel協(xié)商相關(guān)總線(xiàn)使用授權問(wèn)題，將自2006年3月31日以前停產(chǎn)FSB-133/100/66型號嵌入式處理器。在遭到Intel專(zhuān)利大棒之后，VIA的CPU和橋片都遭到了毀滅性打擊，Intel也逐漸將橋片收入囊中。

　　不僅僅是Intel重視橋片，從AMD過(guò)往的歷史中也能看出，其對橋片非常重視。雖然AMD也曾經(jīng)開(kāi)發(fā)過(guò)AMD750、AMD760等產(chǎn)品，但在A(yíng)MD760之后，AMD在一段時(shí)間內停止了桌面領(lǐng)域后續產(chǎn)品的研發(fā)，把主要力量集中到CPU和主板的研發(fā)上，而在桌面橋片市場(chǎng)，由VIA和英偉達等公司為AMD供貨。

　　在A(yíng)MD研發(fā)出K7之后，在整個(gè)K7時(shí)代，AMD也沒(méi)有針對民用市場(chǎng)的橋片，民用市場(chǎng)上支持的AMD橋片主要來(lái)自VIA、SIS和英偉達。不過(guò)，在A(yíng)MD收購ATI之后，則重新在橋片上發(fā)力。并大力推廣3A平臺概念，不僅將VIA、SIS和英偉達的橋片逐出市場(chǎng)，還使3A平臺概念“深入人心”，以至于不少網(wǎng)友在DIY電腦時(shí)調侃“3A平臺神秘加成”。

　　從上述的例子可以看出，像Intel、AMD這樣非常成功的CPU公司，都非常重視橋片，哪怕橋片掌握在自己的重要合作伙伴手中，也依然不放心。因為橋片代表平臺，Intel就是通過(guò)控制橋片和主板控制平臺，進(jìn)而獲取更高的利潤。畢竟單純一塊CPU就那么多錢(qián)。用橋片可以控制主板，并采用“換針腳大法”讓用戶(hù)不斷升級。這其實(shí)和手機不讓換電池，在電池老化后逼迫用戶(hù)換手機是一個(gè)道理。

　　正是因此，CPU公司必須要動(dòng)用一切手段將其收入囊中，而像DEC、SUN、惠普(PA-RISC)這些在GPU和橋片缺乏建樹(shù)的公司最后都銷(xiāo)聲匿跡了。像Intel、AMD這些掌握了CPU、GPU、橋片的公司才能在市場(chǎng)競爭中存活下來(lái)。

　　橋片和GPU不再是龍芯的短板

　　一直以來(lái)，龍芯的CPU部分具有非常高的自主性，可以做到除了使用流片廠(chǎng)家提供的標準單元庫、Memory Compiler生成的RAM、低速I(mǎi)O單元以及efuse單元以外，包括鎖相環(huán)、HT PHY、DDR2/3 PHY、多端口寄存器堆、CAM、溫度傳感器等宏單元都是龍芯自己定制的，沒(méi)有使用任何第三方的宏單元模塊。與國內一些雖然宣傳是“中國芯”，但大量購買(mǎi)境外模塊做集成的廠(chǎng)家形成鮮明對比。

　　相對而言，橋片和GPU是龍芯短板。在過(guò)去很長(cháng)一段時(shí)間，與龍芯CPU相配套的是AMD的芯片組。一片龍芯3號CPU需要1片AMD RS780E北橋和1片AMD SB710南橋做適配，這不僅使龍芯在橋片上受制于人，還增加了龍芯電腦的整機成本。而且AMD RS780E北橋和AMD SB710南橋相對古老的制造工藝，以及其搭載的GPU，已經(jīng)越來(lái)越跟不上時(shí)代了。

　　誠然，在此之前，龍芯也有自主可控的3A3000 CPU+2H橋片方案，不過(guò)作為龍芯的第一款橋片，龍芯2H不夠成熟，加上把2H作為橋片是不得已而為之，頗有趕鴨子上架的嫌疑。就性能來(lái)說(shuō)，龍芯3號CPU+2H橋片方案是不如采用龍芯3號CPU+AMD芯片組方案的。

　　此外，功耗、成本、降低商業(yè)風(fēng)險和信息安全風(fēng)險也是龍芯開(kāi)發(fā)自己橋片的重要原因。雖然CPU是大腦，發(fā)出指令的指揮者作用，而橋片只是一條通路，采用AMD的橋片風(fēng)險小，但依舊有一定安全風(fēng)險，這也是龍芯會(huì )開(kāi)發(fā)龍芯3號CPU+2H橋片方案的原因。而在開(kāi)發(fā)出性能更好，且完全自主的橋片之后，則能解決使用AMD橋片帶來(lái)的信息安全隱患。

　　就功耗來(lái)說(shuō)，由于A(yíng)MD RS780E北橋和AMD SB710南橋相對古老的制造工藝，加大了龍芯整機系統的功耗，而隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步，龍芯7A則可以使用相對先進(jìn)的制造工藝，這能使橋片的功耗從15瓦左右，降低了5-7瓦。

　　龍芯首席科學(xué)家胡偉武

　　就成本來(lái)說(shuō)，畢竟買(mǎi)別人的東西一般會(huì )比用自己的東西成本更高，這也是為什么龍芯首席科學(xué)家胡偉武曾表示，在用自己的橋片之后，整機的成本可以控制的更好的原因。而且靠人人跑、靠山山倒，將橋片寄希望于A(yíng)MD是不切合實(shí)際的，因為一旦AMD橋片停產(chǎn)，就會(huì )對龍芯造成很大的沖擊。

　　龍芯7A橋片著(zhù)眼于滿(mǎn)足用戶(hù)需求

　　根據龍芯官方資料介紹：龍芯 7A 1000通用套片是面向服務(wù)器及高端桌面領(lǐng)域的龍芯 3 號系列處理配套橋片，采用40nm制造工藝，采用FC-BG804封裝。該橋片集成一路HT3.0用于連接龍芯3號系列處理器，其它的主要外圍接口包括兩路 x8 PCIE2.0、兩路 x4 PCIE2.0、四路SATA2.0、六路 USB2.0、兩路 DVO顯示接口、64 位 DDR2/3，及其它各種小接口。該橋片可以滿(mǎn)足部分服務(wù)器及桌面領(lǐng)域應用需求，并為其擴展應用提供相應的接口。

　　從官方的介紹中可以看出，這款橋片的接口比較古老，而且采用相對老舊的40nm制造工藝。而龍芯自主研發(fā)的GPU其2D性能基本優(yōu)于過(guò)去使用AMD芯片組中集成的GPU，但3D性能還是非常一般。

　　由于龍芯目前主要針對工控等行業(yè)應用和黨政軍場(chǎng)景，這些場(chǎng)景對性能要求一般不高，更看重穩定性，因而這些相對老舊的接口也能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。少數對性能有較高要求的場(chǎng)景下需要3D性能和好的顯卡，也可以選擇插獨立顯卡，畢竟AMD有幾款顯卡Linux下驅動(dòng)是開(kāi)源的。在中國國產(chǎn)GPU性能非常有限的情況下，外插AMD獨顯，也是無(wú)可奈何的選擇。

　　目前，龍芯的合作伙伴已經(jīng)開(kāi)展龍芯3A3000+7A1000的模塊和主板產(chǎn)品設計，想必在不久的將來(lái)就會(huì )有相關(guān)產(chǎn)品問(wèn)世。在擁有了自己的7A1000橋片之后，龍芯實(shí)現CPU、橋片和GPU上完全自主化，打通了CPU產(chǎn)業(yè)鏈上每一個(gè)環(huán)節。不僅可以使整機平臺的功耗和成本變得更低，還能不懼怕AMD停產(chǎn)芯片組，并降低在信息安全方面的風(fēng)險，龍芯的長(cháng)征之路將不再有任何掣肘。