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飛騰處理器

微處理器

飛騰處理器（英語：FeiTeng），又稱銀河飛騰處理器，是由中國人民解放軍國防科學技術大學研製的一系列嵌入式數字信號處理器（DSP）和中央處理器（CPU）芯片。[1]這個處理器系列的研發，是由國防科技大的邢座程教授[2]帶領的團隊負責研發。[3]其商業化推廣則是由中國電子信息產業集團有限公司旗下的天津飛騰信息技術有限公司負責。[4]

早期產品

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第一代的飛騰製品，二進位指令集可相容於英特爾的安騰2。第二代的處理器架構，稱為FT64（飛騰-64），是一種系統單晶片，內部整合了64位元的中央處理器核心以及64位元的流式處理器，該代產品用於銀河系列超級電腦內，作為加速處理器使用。[5]

此外，還有銀河飛騰數位信號處理器，於2004年12月17日在北京通過國家鑑定；YHFT-DSP/700芯片在0.13微米工藝下YHFT-QDSP的頻率達到350MHz，性能大於11.2GOPS，功耗約2.99W。[6]

飛騰-1000

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飛騰-1000
設計團隊中國國防科技大學
生產商
  • 台積電
微架構SPARCv9
製作工藝/製程65奈米
核心數量8
CPU主頻範圍800 MHz 至 1000 MHz
應用平台超級電腦

飛騰-1000（FT-1000）是銀河飛騰系列的第三代產品，採用台積電的65奈米製程，共3.5億個電晶體邏輯閘，運作時脈為0.8～1.0GHz。本代架構採用了當時OpenSPARC開放源碼專案最新公開的UltraSPARC T2源碼[7]，可相容於SPARCv9指令集。[8]晶片內建8個CPU核心，每核心可運行4執行緒，共64執行緒；內建4通道DDR3記憶體控制器（每通道位寬64位元）；採用3路HyperTransport匯流排以及PCIe x8 2.0匯流排。[9]

在由中國國防科技大學和天津濱海新區共同研製的超級計算機天河一號A中，其中使用了2048顆國防科技大學研製的飛騰處理器（完整規格，八核64線程，主頻1GHz）[10][11][12]。天河一號A理論效能峰值約4.701 petaflops（該值並未計入這批飛騰處理器的貢獻）。[9][13]這批CPU用於機組的服務節點上。[1][9]

飛騰-1500

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飛騰-1500
設計團隊中國國防科技大學
生產商
  • 台積電
微架構SPARCv9
製作工藝/製程40奈米
核心數量16
一級快取每核心16KB資料快取、16KB指令快取
二級快取每核心512KB
三級快取所有核心共用4MB
CPU主頻範圍至 1800 MHz
應用平台超級電腦

飛騰-1500（FT-1500）處理器，仍然基於SPARCv9微架構，熱設計功耗65瓦，採用台積電的40奈米製程，運行時脈1.8GHz。[14]FT-1500的峰值效能為115～144 GFLOPS，擁有16個CPU核心，每核心擁有8執行緒的多執行緒處理能力，支援256位元寬幅SIMD運算，支援積和熔加運算指令（FMA）。快取運作的時脈比CPU核心的高，為2.0GHz，每核心擁有16KB的一級指令快取、16KB的一級資料快取以及512KB的二級快取，三級快取為所有核心共用，容量4MB，其中被分為4段，每段1MB，有4個CPU核心與之共32路組相聯。快取結構採用基於目錄的快取一致性協定。[15]此外FT-1500還支援以下特性：

在由中國國防科技大學等單位研製的超級計算機天河二號中，使用了4096顆FT-1500處理器作為計算節點前端處理器。[16]

飛騰-1500A

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飛騰-1500A
設計團隊Phytium
微架構ARMv8
製作工藝/製程28奈米
核心數量4～16
CPU主頻範圍至 2000 MHz
應用平台瘦客戶端、伺服器

FT-1500A，是新一代的處理器產品，主打商用伺服器市場，與FT-1500並無太多關聯之處。該代處理器也是系統單晶片（SoC）的設計，但採用ARM64微架構（AArch64），支援ARMv8指令集，由天津飛騰公司設計，採用28奈米製程製造。[17]晶片內建32通道PCIe通道，雙千兆以太網路適配器，支援ITS的GICv3中斷控制器，電源管理等。[18]目前有4核心型號以及16核心型號。[4]

  • 4核心型號主要用於客戶端以及輕量級伺服器上，內建雙通道DDR3-1600記憶體控制器，熱設計功耗15W，時脈2.0GHz；[4]
  • 16核心型號用於大型伺服器上，支援硬體虛擬化，內建4通道DDR3-1600記憶體控制器，熱設計功耗35W，時脈2GHz。[4]

飛騰-2000

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飛騰2000(FT-2000)於2017年作為天河三號的預先樣機亮相於公開業界，屬於ARM家族，其宣揚在單核性能上和Intel還存在一定差距，但在多核性能上，[19]已經達到Intel服務器CPU E5 主流產品的水平。

飛騰-2000/64

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飛騰-2000/64 / 2000Plus/64
設計團隊Phytium
微架構ARMv8
製作工藝/製程28奈米/16奈米
核心數量64
一級快取每核心 32KB資料快取、32KB指令快取
二級快取集成32MB
三級快取擴展支持 128MB
CPU主頻範圍至 1500~2400 MHz
應用平台雲端伺服器

在天河2A上，國防科大已經用自主研發的加速器矩陣2000取代Intel的Xeon Phi計算卡，預估天河三號性能指標是神威太湖之光的8倍。FT-2000Plus採用了台積電16nm製造工藝，主頻為2.0GHz—2.4GHz並將DDR4內存控制器集成到了片內。

根據實際測試FT-2000在2GHz主頻下，採用GCC4.8編譯器，SPEC2006的測試成績分別為

  • SPECint_rate2006 : 570分
  • SPECfp_rate2006 : 482分

與Intel Xeon E5-2695v3相當。但在單線程性能上SPECint_base2006的14分落後於Xeon的25分。目前已有一些商業公司推出飛騰2000Plus處理器的伺服器和工作站產品。

飛騰-2000/4

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飛騰-2000/4
設計團隊Phytium
微架構ARMv8
製作工藝/製程28奈米/16奈米
核心數量64
一級快取每核心 32KB資料快取、32KB指令快取
二級快取4MB
三級快取4MB
CPU主頻範圍至 2200~2600 MHz
應用平台桌面

飛騰-2000/4是飛騰2000系列處理器的桌面版本，集成4個FTC663內核，主頻為2.2GHz-2.6GHz。按照飛騰公司描述，是首個在CPU層面支援可信計算3.0標準的國產處理器。[20]

參見

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參考文獻

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  1. ^ 1.0 1.1 Patrick Thibodeau. U.S. says China building 'entirely indigenous' supercomputer. Computerworld. 2010-11-04 [2016-06-17]. （原始內容存檔於2012-10-11）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  2. ^ 室温下单电子晶体管3种临界尺寸的确定. 國防科技大學計算機學院. [2016-06-22]. （原始內容存檔於2020-11-28）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  3. ^ HKUST - Department of Electronic & Computer Engineering. Ee.ust.hk. 2011-10-20 [2016-06-17]. （原始內容存檔於2013-12-03）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 中国电子重量级芯片“智桥”、“飞腾”联袂亮相. cena.com.cn. [2016-06-22]. （原始內容存檔於2017-05-11）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  5. ^ HKUST - Department of Electronic & Computer Engineering. ust.hk. [17 June 2016]. （原始內容存檔於2013-05-22）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  6. ^ YHFT-DX高性能DSP芯片的功能验证. cnki.com.cn. [2016-06-22]. （原始內容存檔於2016-08-11）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  7. ^ INFRA-2010-2.3.1 – First Implementation Phase of the European High Performance Computing (HPC) service PRACE (PDF). Prace-project.eu. [2016-06-17]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-09-27）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  8. ^ China introduces homegrown Feiteng CPU server - People's Daily Online. English.people.com.cn. 2011-03-25 [2016-06-17]. （原始內容存檔於2013-12-03）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 The TianHe-1A Supercomputer: Its Hardware and Software by Xue-Jun Yang, Xiang-Ke Liao, et al in the Journal of Computer Science and Technology, Volume 26, Number 3, May 2011, pp. 344-351 存档副本. [2012-02-08]. （原始內容存檔於2011-06-21）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  10. ^ FT-1000. [2011-01-06]. （原始內容存檔於2020-04-20）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  11. ^ 國產飛騰CPU伺服器問世. [2011-09-04]. （原始內容存檔於2016-08-11）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  12. ^ Top100爆冷门 天河一号力压星云再夺魁-IT168 服务器专区. Server.it168.com. 2010-10-28 [2016-06-17]. （原始內容存檔於2016-05-26）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  13. ^ China builds world's fastest supercomputer. ZDNet UK. 29 October 2010 [2016-06-22]. （原始內容存檔於2010-10-29）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  14. ^ Dongarra, Jack (3 June 2013). "Visit to the National University for Defense Technology Changsha, China" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (PDF). Netlib. （英文） page 9
  15. ^ MilkyWay-2 supercomputer: system and application. Xiangke LIAO, Liquan XIAO, Canqun YANG, Yutong LU. Front. Comput. Sci., 2014, 8(3): 345–356 DOI:10.1007/s11704-014-3501-3 (September 6, 2013)
  16. ^ 超级计算机是探知未知世界的“神器”. 新華社. 長沙晚報. 2013年6月19日 [2016-06-22]. （原始內容存檔於2021-01-13）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  17. ^ FT-1500A系列CPU关键技术国内领先- 天津飞腾造强力“中国芯”. arm.com. [2016-06-22]. （原始內容存檔於2015-05-26）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  18. ^ '[PATCH 0/3] Add support for Phytium FT-1500A SoC' - MARC. marc.info. [17 June 2016]. （原始內容存檔於2022-05-15）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  19. ^ 天河國產路. [2018-05-20]. （原始內容存檔於2018-05-20）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  20. ^ FT-2000/4. [2021-07-16]. （原始內容存檔於2021-07-16）.  （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
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