Введение
В каталоге СервакМастер всё чаще появляются вопросы о китайских процессорах — после обзоров Hygon и Kunpeng пришло время рассказать о чипах компании Loongson. Если предыдущие разработки опирались на ARM-архитектуру, то Loongson пошла принципиально другим путём: инженеры компании с нуля создали собственную микроархитектуру LoongArch LA464, не имеющую родственных связей ни с одной из существующих платформ. В этом материале мы детально разберём особенности LoongArch LA464, рассмотрим серверный чип Loongson 3D5000 и десктопный Loongson 3A6000, изучим готовые серверные решения и потребительские устройства на этой платформе, а также сравним китайские процессоры с отечественными аналогами.
Архитектура LoongArch LA464
История компании Loongson начиналась с производства процессоров на архитектуре MIPS — той же, что лежит в основе отечественных чипов Baikal-T и «КОМДИВ». Решения Loongson на MIPS нашли широкое применение в телеприставках, нетбуках, маршрутизаторах и даже суперкомпьютерах (например, Dawning 6000). Однако в 2021 году компания представила полностью оригинальную разработку — микроархитектуру LoongArch LA464.
Независимые аналитики тщательно изучили LoongArch LA464 и подтвердили: архитектура является самобытной и не имеет архитектурного сходства с ARM, MIPS, POWER, RISC-V или x86. Формат инструкций, способы кодирования и режимы адресации — всё это уникальные решения китайских инженеров.
Зачем понадобилась LoongArch LA464?
Переход на собственную архитектуру был продиктован стратегическими соображениями. В 2021 году компания MIPS Technologies, владелец патентов на MIPS, объявила о полном прекращении развития архитектуры MIPS и переориентации на RISC-V. Это означало, что процессоры на MIPS неминуемо устареют без регулярных обновлений и перестанут конкурировать с современными решениями. Loongson приняла единственно верное решение: создать собственную платформу, независимую от любых внешних патентодержателей.
Выпуск LoongArch LA464 стал не просто успехом одной компании, но и стратегическим достижением для всей полупроводниковой отрасли Китая. Архитектура имеет реальные перспективы для масштабного импортозамещения западных платформ в государственных и корпоративных инфраструктурах страны.
Технические особенности LoongArch LA464
Архитектура LoongArch LA464 включает более 2000 проприетарных инструкций и по своей природе является RISC-платформой с упрощённым набором команд. Разработчики намеренно исключили все устаревшие инструкции, что позволило снизить энергопотребление. К базовому набору были добавлены четыре расширения:
- LBT — инструкции двоичного преобразования для трансляции кода с других архитектур;
- LSX — расширение векторной обработки данных;
- LASX — расширенное векторное расширение для высокопроизводительных вычислений;
- LVZ — расширение виртуализации.
Благодаря поддержке двоичной трансляции (LBT) программное обеспечение, изначально написанное для ARM, x86, RISC-V и других платформ, можно запускать на чипах Loongson без предварительной перекомпиляции. Это существенное преимущество для наращивания пользовательской базы, хотя стоит учитывать: трансляция кода — ресурсоёмкий процесс, и приложения, запущенные таким способом, работают медленнее нативных.
Операционная система Loongnix
Loongnix (также встречается написание Loongix) — это открытая операционная система на базе Linux, разработанная Loongson специально для ПК и серверов с процессорами на архитектуре LoongArch LA464. Команда разработчиков планомерно расширяет библиотеку совместимых приложений. Среди ключевых поддерживаемых технологий:
- облачные платформы OpenStack и KVM;
- контейнеризация: Docker и Kubernetes (K8S);
- совместимость с контейнерными образами Alpine Linux.
Через эмулятор QEMU на Loongnix можно запускать даже Windows 11 — достаточно показательная демонстрация возможностей двоичной трансляции.
Серверный процессор Loongson 3D5000
Loongson 3D5000 (龙芯3D5000) — 32-ядерный серверный процессор на архитектуре LoongArch LA464, выпущенный в 2023 году и рассчитанный на сокет LGA 4129. Чип создавался прежде всего для китайских дата-центров и государственных инфраструктур с высокими требованиями к безопасности.
Для достижения 32 ядер инженеры применили чиплетную компоновку: два 16-ядерных чипа 3C5000 объединены в рамках одного вычислительного устройства. Дополнительно был представлен специализированный чип Loongson 7A2000, позволяющий объединять несколько процессоров в единую систему. Интерфейсный набор включает 32 линии PCI 3.0, а суммарный объём кэша L3 составляет 64 МБ (по 32 МБ на каждый чиплет).
Loongson уделила особое внимание защищённости 3D5000: процессор оснащён собственным модулем TPM, аппаратной поддержкой китайских криптографических алгоритмов SM3 и SM4 со скоростью шифрования/дешифрования до 5 Гбит/с, а также механизмами защиты от уязвимостей типа Meltdown и Spectre.
Чипы 3D5000 поддерживают двух- и четырёхсокетные конфигурации, совместимы с Loongnix и другими Linux-дистрибутивами с поддержкой MIPS и RISC-V. Из ограничений стоит отметить отсутствие аналогов технологий Turbo Boost и Hyper-Threading — процессор работает на фиксированной тактовой частоте без логических конвейеров для ускорения обработки данных.
Характеристики Loongson 3D5000
| Характеристика | Loongson 3D5000 (龙芯3D5000) |
|---|---|
| Архитектура | LoongArch LA464 |
| Техпроцесс | 12 нм SMIC |
| Количество ядер | 32 ядра / 32 потока |
| Тактовая частота | 2,0 ГГц |
| Контроллер памяти | 8-канальный DDR4-3200 |
| Объём памяти | до 1 ТБ ECC REG |
| Пропускная способность памяти | до 50 Гбайт/с |
| TDP | 300 Вт |
Стратегическая роль Loongson 3D5000 для Китая
Loongson изначально не позиционировала 3D5000 как продукт для международного рынка — это сугубо внутреннее решение для государственных инфраструктур с повышенными требованиями к информационной безопасности. Использование процессоров западных производителей в таких системах нежелательно: западные микроархитектуры могут содержать скрытые уязвимости, способные нанести серьёзный ущерб критической инфраструктуре. Именно поэтому 3D5000 относится к стратегическим разработкам и не экспортируется за пределы КНР.
Примечательно и другое достижение: Китаю удалось перенести производство чипов Loongson с тайваньской TSMC на фабрики собственной компании SMIC, которая располагает технологиями и оборудованием для современной литографии. Это существенно снижает зависимость от иностранных производственных мощностей.
Десктопный процессор Loongson 3A6000
Loongson 3A6000 (龙芯3A6000) — десктопные процессоры четвёртого поколения на сокете BGA-1190, вышедшие в 2023 году. Как и серверный собрат, 3A6000 построен на микроархитектуре LoongArch LA464 с техпроцессом 12 нм. Чипы ориентированы на односокетные системы: персональные компьютеры и компактные серверы начального уровня.
По сравнению с предшественником Loongson 3A5000, новое поколение демонстрирует значительный прирост производительности: улучшенное ядро Dragon LA664 и обновлённый набор команд LoongArch LA464 обеспечивают заметно более высокую эффективность вычислений. В отличие от серверного 3D5000, десктопный 3A6000 оснащён аналогом технологии Hyper-Threading, что улучшает работу с ресурсоёмкими многопоточными задачами.
Изначально чипы 3A6000 поддерживали только Loongnix, однако спустя два года разработчики обеспечили совместимость со всеми популярными Linux-дистрибутивами. Поддержка Windows официально не добавлена. Линейка 3A6000 включает три модели:
- Loongson LS3A6000-HV — для серверных и виртуализационных инфраструктур;
- Loongson LS3A6000-LL — настольные компьютеры и рабочие станции;
- Loongson LS3A6000-M — мобильные устройства с пониженным энергопотреблением.
Характеристики Loongson 3A6000
| Характеристика | LS3A6000-HV | LS3A6000-LL | LS3A6000-M |
|---|---|---|---|
| Техпроцесс | 12 нм SMIC | 12 нм SMIC | 12 нм SMIC |
| Архитектура | LoongArch LA464 | LoongArch LA464 | LoongArch LA464 |
| Количество ядер | 4 ядра / 8 потоков | 4 ядра / 8 потоков | 4 ядра / 8 потоков |
| Тактовая частота | 2,5 ГГц | 2,3 ГГц | 2,0 ГГц |
| Контроллер памяти | 2-канальный DDR4-3200 | 2-канальный DDR4-3200 | 2-канальный DDR4-3200 |
| Объём памяти | до 64 ГБ ECC | до 64 ГБ ECC | до 64 ГБ ECC |
| Пропускная способность памяти | 25 Гбайт/с | 25 Гбайт/с | 25 Гбайт/с |
| TDP | 80 Вт | 60 Вт | 30 Вт |
Анонс Loongson 3A7000
Loongson объявила о планах на 2025 год: следующее поколение процессоров будет выпускаться по технологии 7 нм. В частности, ожидается выход десктопного чипа Loongson 3A7000 на производственных мощностях SMIC. По заявлениям представителей компании, 3A7000 обеспечит прирост производительности на 20–30% по сравнению с актуальным 3A6000. Точные характеристики новинки пока не раскрывались. Помимо десктопного сегмента, анонсированы серверные модели 3D7000 и 3E7000, ориентированные на корпоративный рынок.
Серверы на базе Loongson
GITSTAR Jite GDC-2000 — двухсокетный сервер 2U на базе процессоров Loongson 3C5000, предназначенный для корпоративных и облачных инфраструктур Китая. Ключевые характеристики платформы:
- до 16 слотов оперативной памяти DDR4 общим объёмом до 1 ТБ;
- до 12 накопителей SATA, SAS и NVMe SSD с поддержкой горячей замены;
- 3 слота PCIe с возможностью расширения до 6 слотов;
- интерфейсы: 1 × VGA, 1 × COM, OCP 3.0;
- совместимость с популярными китайскими ОС на базе Linux: Loongnix, UOS и Kylin.
Решение ориентировано на задачи, требующие высокой степени локализации программного и аппаратного стека, включая государственные информационные системы и частные облачные платформы.
Потребительские устройства на базе Loongson
Материнская плата Loongson XA61200
Плата с интегрированным процессором LS3A6000-LL предназначена для сборки энергоэффективных персональных компьютеров потребительского сегмента. Технические характеристики:
- оперативная память: до 32 ГБ DDR4 с поддержкой ECC;
- хранилище: 4 порта SATA для подключения HDD или SSD;
- видеовыход: HDMI с поддержкой разрешения до 4K;
- коммуникации: набор портов USB 3.0 и Gigabit Ethernet.
Плата Loongson XA61200 — оптимальный выбор для тех, кто хочет на практике оценить возможности архитектуры LoongArch LA464 в реальных офисных и повседневных задачах. Если вас интересует подобное решение — свяжитесь с нами в СервакМастер, поможем с подбором и доставкой.
Мини-ПК MOREFINE M700S
Компактный персональный компьютер на базе процессора Loongson 3A6000 для домашнего использования или работы с базовыми офисными приложениями. Технические характеристики:
- оперативная память: 2 слота DDR4-3200, суммарно до 64 ГБ;
- хранилище: слот M.2 PCIe Gen 3.0 и отсек для 2,5-дюймового накопителя;
- дисплеи: одновременное подключение двух 4K-мониторов;
- беспроводная связь: Wi-Fi 5 и Bluetooth 5.0;
- предустановленная ОС: Loongnix.
MOREFINE M700S демонстрирует, насколько зрелой стала экосистема Loongson: устройство вполне пригодно для повседневной работы в офисе или дома при условии использования совместимого программного обеспечения.
Сравнение с аналогами
Серверные чипы Loongson нового поколения не поступают в открытую продажу ввиду их стратегической значимости, поэтому прямое сравнение с западными серверными CPU затруднено. Однако можно провести бенчмарки для десктопного Loongson 3A6000 — тем более что однопоточная производительность у 3A6000 и серверного 3D5000 близка. Наиболее корректным будет сравнение с десктопным отечественным процессором Эльбрус 8СВ. Результаты тестирования:
- Linpack (однопоточный тест): Эльбрус 8СВ значительно уступает Loongson 3A6000 в однопоточной производительности;
- SciMark 2 (научные вычисления): Loongson 3A6000 превосходит Эльбрус 8СВ более чем в 2 раза;
- Тест отрисовки графики: Loongson справляется за 60 мс, Эльбрус 8СВ — за 278 мс;
- Stream Cluster: Loongson — 98 мс, Эльбрус — 202 мс (меньшее значение соответствует лучшему результату);
- PyBench (задачи программирования на Python): Эльбрус 8СВ уступает китайскому аналогу в 8,5 раза;
- Coremark: Loongson 3A6000 опережает Эльбрус 8СВ почти в 2 раза.
Таким образом, по совокупности тестов Loongson 3A6000 уверенно превосходит российский Эльбрус 8СВ в большинстве сценариев, хотя оба процессора существенно отстают от актуальных западных решений в своём ценовом диапазоне.
Вывод
Loongson — одно из наиболее перспективных семейств процессоров в азиатском регионе, наглядно демонстрирующее реальный потенциал китайской полупроводниковой отрасли. Компании удалось создать полностью независимую микроархитектуру, организовать производство на внутренних фабриках SMIC и выстроить экосистему ПО вокруг Loongnix. Чипы Loongson способны занять значительную долю внутреннего рынка КНР, вытеснив западные решения из государственных и корпоративных инфраструктур.
Если вас интересуют материнские платы Loongson XA61200, готовые рабочие станции MOREFINE M700S или серверные решения на базе Loongson 3C5000 — свяжитесь с нами в СервакМастер: поможем подобрать оборудование, рассчитаем конфигурацию и организуем доставку.