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面向LoongArch边界检查访存指令的GCC优化
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作者 舒燕君 郑翔宇 +5 位作者 徐成华 黄沛 王永琪 周凡 张展 左德承 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第5期1136-1150,共15页
为了减少内存安全检查的开销,LoongArch指令集架构引入了边界检查访存类指令.然而,作为一种新的内存访问指令,目前GCC(GNU compiler collection)编译器不支持该类指令,LoongArch硬件能力不能得到充分利用.针对此LoongArch边界检查访存... 为了减少内存安全检查的开销,LoongArch指令集架构引入了边界检查访存类指令.然而,作为一种新的内存访问指令,目前GCC(GNU compiler collection)编译器不支持该类指令,LoongArch硬件能力不能得到充分利用.针对此LoongArch边界检查访存指令改进了GCC编译器,实现利用该类指令优化程序的内存安全检查.具体而言,完成了3个方面的工作:1)设计实现了针对边界检查访存指令的内建函数;2)改进GCC RTL(register transfer language)阶段的优化器,使其能够识别无异常处理和带异常处理2种情况的边界检查访存语义,并自动优化;3)面向LoongArch边界检查访存指令触发的边界检查异常(bound check exception,BCE),设计了新的Linux内核异常信号SIGBCE和相应的运行时库glibc(GNU C library)的信号处理函数,实现了BCE处理.通过在GCC 12.2.0和龙芯3C5000L服务器进行实验,验证了改进后的编译器不仅能正确使用新引入的边界检查访存指令,而且在某些安全函数中带来接近20%的性能提升.完善了LoongArch生态,推进了LoongArch指令集发展,对此类特定指令编译器优化工作有一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 编译器优化 LoongArch GCC 边界检查访存 龙芯CPU 异常处理 内存安全
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基于龙芯3A5000自主可控计算机设计与实现 被引量:1
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作者 吴彬 马文豪 《工业控制计算机》 2025年第5期25-26,29,共3页
为了解决工业场景用计算机处理性能低下,且自主可控的问题,提出了一种基于龙芯3A5000处理器配JARI-Works嵌入式操作系统的6U加固计算机模块解决方案。该模块采用CPEX总线架构,搭配龙芯公司的7A1000桥片,向外提供包括串口RS232、以太网、... 为了解决工业场景用计算机处理性能低下,且自主可控的问题,提出了一种基于龙芯3A5000处理器配JARI-Works嵌入式操作系统的6U加固计算机模块解决方案。该模块采用CPEX总线架构,搭配龙芯公司的7A1000桥片,向外提供包括串口RS232、以太网、USB、SATA、PS/2、CPEX总线接口等常用接口,也包括工业领域常用的CAN总线接口;为满足高清的显示需求,使用景嘉微的JM7200显卡芯片外挂在PCIE总线接口实现独立显示,支持分辨率可达4K的4通道HDMI接口;采用昆仑固件作为计算机模块的引导程序。散热结构使用蒸汽腔均温板,提高了热传导效率。 展开更多
关键词 龙芯3A5000 CAN CPEX总线 加固 均温板 JARI-Works
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基于龙芯2F+1A的四余度火控计算机系统设计 被引量:5
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作者 齐劲松 贾志强 +1 位作者 唐杰 王高峰 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第12期69-71,76,共4页
应国防系统的安全要求,军用计算机的中央处理器逐步采用国产系列CPU来取代国外的产品。结合国产化工程实践需要介绍了一种新型的基于龙芯2F+1A的四余度火控计算机系统的设计思路与方法。详述了多路计算机系统的工作原理,以及基于国产中... 应国防系统的安全要求,军用计算机的中央处理器逐步采用国产系列CPU来取代国外的产品。结合国产化工程实践需要介绍了一种新型的基于龙芯2F+1A的四余度火控计算机系统的设计思路与方法。详述了多路计算机系统的工作原理,以及基于国产中标麒麟操作余度管理模块的设计。经实验证明该软硬件系统能有效地提高安全性和可靠性,并有良好的实时性和实用性。 展开更多
关键词 loongson2F loongson1A 四余度 中标麒麟
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微处理器性能分析与优化:基于SPEC CPU2017的对比研究
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作者 徐晗 郭振江 肖俊华 《高技术通讯》 北大核心 2025年第3期241-249,共9页
运行标准测试程序是进行微处理器设计空间探索的基本手段。横向对比分析国内外主流处理器在标准测试程序场景下的各项性能指标,有助于识别国产处理器的性能瓶颈,为进一步的性能优化指明方向。本文基于SPEC CPU2017对3款微处理器进行同... 运行标准测试程序是进行微处理器设计空间探索的基本手段。横向对比分析国内外主流处理器在标准测试程序场景下的各项性能指标,有助于识别国产处理器的性能瓶颈,为进一步的性能优化指明方向。本文基于SPEC CPU2017对3款微处理器进行同频性能测试和对比分析,分别是龙芯LA464架构的3A5000微处理器、AMD ZEN1架构的R3-1200以及Intel Skylake架构的i3-9100f。根据测试结果,3A5000定点性能与R3-1200基本相同,比i3-9100f低10%左右;3A5000浮点性能相当于另2款微处理器的70%左右。本文从动态指令数和每周期指令数(instruction per cycle,IPC)2个角度对微处理器进行比较和分析。基于SPEC CPU2017的结果显示,3A5000定点动态指令数和浮点动态指令数分别比另2款微处理器多约10%和25%。在3A5000上使用激进的自动向量化编译优化策略、优化立即数乘法编译效率等手段可以将其性能提升10%左右。3A5000的定点IPC比另外2款微处理器高4%左右,浮点IPC低8%左右。发射宽度、执行单元数量、功能和延迟等微结构参数接近是3款微处理器IPC差别较小的主要原因。 展开更多
关键词 SPEC CPU2017 性能分析 龙芯3A5000 向量化 体系结构
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基于龙芯3A+2H的火控计算机系统设计 被引量:5
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作者 齐劲松 郭江宇 +1 位作者 吴玉生 王玮冬 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第7期85-87,101,共4页
结合国产化工程实践需要,介绍了一种新型的基于龙芯3A+2H的火控计算机系统的设计思路与方法,该计算机主要应用于火力控制系统。详述了计算机系统的硬件组成,对高速信号进行了完整性分析,介绍了PMON的启动流程、国产麒麟Linux操作系统内... 结合国产化工程实践需要,介绍了一种新型的基于龙芯3A+2H的火控计算机系统的设计思路与方法,该计算机主要应用于火力控制系统。详述了计算机系统的硬件组成,对高速信号进行了完整性分析,介绍了PMON的启动流程、国产麒麟Linux操作系统内核的移植。经实验证明该系统能满足军用系统的高安全性和可靠性,并且有良好的实时性和实用性的特点。 展开更多
关键词 loongson 3A loongson 2H 麒麟Linux
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基于ZigBee和机器学习的作物生长状态监测系统设计
6
作者 陈洪生 余佳德 +3 位作者 田凤霞 吴春辉 李钰明 李俊腾 《湖北科技学院学报》 2025年第6期116-124,共9页
本文设计了一种基于ZigBee和龙芯处理器的作物生长状态监测系统,通过物联网(IoT)和机器学习技术,旨在提高智慧农业系统的效率和可靠性。系统主要包括四个部分:数据采集端、计算和上传端、云端及移动端。数据采集端通过ZigBee技术组建传... 本文设计了一种基于ZigBee和龙芯处理器的作物生长状态监测系统,通过物联网(IoT)和机器学习技术,旨在提高智慧农业系统的效率和可靠性。系统主要包括四个部分:数据采集端、计算和上传端、云端及移动端。数据采集端通过ZigBee技术组建传感网络,实时收集大棚内的环境数据。计算和上传端利用龙芯处理器对环境数据和作物图像进行分析,并通过MQTT协议将数据上传至阿里云平台。云端负责数据存储和管理,支持远程监控和自动化控制。移动端应用则为用户提供了直观便捷的界面,实现对农田环境数据和作物生长状态的实时监控。实验结果表明,系统在实时性、低功耗和长传输距离方面具有明显优势,对于未来智能农业大棚的设计具有参考价值。 展开更多
关键词 物联网 机器学习 作物模型 ZIGBEE 龙芯
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基于龙芯3A5000的eDP接口应用电路设计
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作者 沈云昊 张峻硕 樊辉林 《机电产品开发与创新》 2025年第3期18-20,共3页
eDP作为笔记本内部屏幕的标准接口,其协议完全兼容DP,是一种应用于嵌入式领域的高宽带数字接口。基于龙芯3A系列处理器,利用高性能视频转换芯片LT6711A和PCIE显卡风华2号,输出两路eDP信号,选择对应显示信号的通道完成内部屏幕上视频的... eDP作为笔记本内部屏幕的标准接口,其协议完全兼容DP,是一种应用于嵌入式领域的高宽带数字接口。基于龙芯3A系列处理器,利用高性能视频转换芯片LT6711A和PCIE显卡风华2号,输出两路eDP信号,选择对应显示信号的通道完成内部屏幕上视频的输出。首先对显示接口进行了介绍,然后对设计的eDP接口电路进行了描述。实际应用表明,对于不同通道的eDP信号输出,笔记本屏幕均能显示,相关信息均正常读取。 展开更多
关键词 EDP 龙芯3A5000 接口电路 嵌入式
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基于龙芯3A5000的全国产化EtherCAT主站控制器设计
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作者 孙东华 刘亚冬 《现代信息科技》 2025年第8期16-19,24,共5页
文章介绍了基于龙芯3A5000处理器构建从硬件到软件全国产化主站控制器的设计技术方案。基于龙芯LoongArch架构进行Xenomai 4实时核移植及性能测试,搭建IGH EtherCAT主站架构与主从站测试环境,验证了在龙芯架构下EtherCAT主站的实时性能... 文章介绍了基于龙芯3A5000处理器构建从硬件到软件全国产化主站控制器的设计技术方案。基于龙芯LoongArch架构进行Xenomai 4实时核移植及性能测试,搭建IGH EtherCAT主站架构与主从站测试环境,验证了在龙芯架构下EtherCAT主站的实时性能。通过对比和数据分析,证明了龙芯架构在工业实时控制器中应用的可行性,最终完成了自主可控的全国产化EtherCAT主站设计。 展开更多
关键词 国产化 龙芯 LoongArch架构 EtherCAT主站
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基于龙芯2F体系结构的BLAS库优化 被引量:13
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作者 顾乃杰 李凯 +1 位作者 陈国良 吴超 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期854-859,共6页
在KD-50-I平台上,基于常用优化技术,根据龙芯2F体系结构的特点,在数据预取、指令调度方面,针对高性能计算机系统中能有效解决线性代数问题的子程序集合BLAS,提出了新的优化技术,充分发挥龙芯2F处理器的性能,实现了高性能的BLAS.实际测... 在KD-50-I平台上,基于常用优化技术,根据龙芯2F体系结构的特点,在数据预取、指令调度方面,针对高性能计算机系统中能有效解决线性代数问题的子程序集合BLAS,提出了新的优化技术,充分发挥龙芯2F处理器的性能,实现了高性能的BLAS.实际测试表明,高性能BLAS在750 MHz的龙芯2F处理器(双精度浮点峰值3 Gflops)上HPL实测峰值达到1.47 GHz,比原始BLAS提高了6倍以上,比ATLAS提高了45%. 展开更多
关键词 BLAS 龙芯2F KD-50-Ⅰ 数据预取 指令调度
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自主可控计算机设计与实现 被引量:12
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作者 纪静 屈涛 +2 位作者 金达 吴金哲 王巍 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第15期36-40,55,共6页
在基于国产高性能龙芯3A CPU芯片进行主板研制并成功实现的技术基础上,通过全面总结自主可控主板的软硬件及整机的实现过程,对自我研制主板的各主要功能电路及关键技术进行了详细阐述,对基于国产固件、操作系统进行整机系统的实现以及... 在基于国产高性能龙芯3A CPU芯片进行主板研制并成功实现的技术基础上,通过全面总结自主可控主板的软硬件及整机的实现过程,对自我研制主板的各主要功能电路及关键技术进行了详细阐述,对基于国产固件、操作系统进行整机系统的实现以及针对整机进行的性能测试进行了介绍说明,为国产自主可控计算机的发展提供技术借鉴。 展开更多
关键词 龙芯3A 自主可控 国产化计算机
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μC/OS在龙芯处理器上的移植及性能分析 被引量:13
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作者 程晓宇 毕笃彦 蔡晔 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期213-215,共3页
在以国产CPU龙芯2E为核心的PC104 Plus处理器模块上移植嵌入式实时操作系统μC/OS-II,对其实时性能进行评价。阐述处理器相关函数的编写及与PMON的整合等关键技术,讨论系统实时性能评价的一般方法,包括Rhealstone方法、进程分派延迟时... 在以国产CPU龙芯2E为核心的PC104 Plus处理器模块上移植嵌入式实时操作系统μC/OS-II,对其实时性能进行评价。阐述处理器相关函数的编写及与PMON的整合等关键技术,讨论系统实时性能评价的一般方法,包括Rhealstone方法、进程分派延迟时间法和三维表示法等。在此基础上选择Rhealstone方法中的2个指标对整个系统的实时性能进行分析。实验结果表明,系统的实时性能可满足一般实时系统的需求。 展开更多
关键词 实时操作系统 μC/OS-Ⅱ系统 龙芯
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基于龙芯的软件层动态变频研究与实现 被引量:7
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作者 顾丽红 林志强 吴少刚 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期41-43,共3页
龙芯2F处理器提供了软件变频的寄存器接口。为使基于龙芯处理器的计算机功耗更低,利用Linux内核已有的CPUFreq驱动框架,编写针对龙芯2F处理器的CPUFreq驱动代码,实现处理器的动态变频。通过对CPUFreq的节能和性能的测试实验,结果表明CPU... 龙芯2F处理器提供了软件变频的寄存器接口。为使基于龙芯处理器的计算机功耗更低,利用Linux内核已有的CPUFreq驱动框架,编写针对龙芯2F处理器的CPUFreq驱动代码,实现处理器的动态变频。通过对CPUFreq的节能和性能的测试实验,结果表明CPUFreq的OnDemand调控策略具备较好的综合效果。 展开更多
关键词 龙芯2F 动态变频 时钟 CPUFreq子系统 调控策略
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龙芯指令系统架构技术 被引量:18
13
作者 胡伟武 汪文祥 +5 位作者 吴瑞阳 王焕东 曾露 徐成华 高翔 张福新 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期2-16,共15页
介绍了统筹考虑先进性和兼容性要求的龙芯指令系统架构——龙架构(LoongArch).LoongArch吸纳了近年来指令系统设计领域诸多先进的技术发展成果,易于高性能低功耗的实现和编译优化;融合了各种国际主流指令系统的主要功能特性,不仅能够确... 介绍了统筹考虑先进性和兼容性要求的龙芯指令系统架构——龙架构(LoongArch).LoongArch吸纳了近年来指令系统设计领域诸多先进的技术发展成果,易于高性能低功耗的实现和编译优化;融合了各种国际主流指令系统的主要功能特性,不仅能够确保现有龙芯电脑上应用二进制的无损迁移,而且能够实现多种国际主流指令系统的高效二进制翻译.LoongArch已经被实现于龙芯中科技术股份有限公司研制的3A5000四核CPU.SPEC CPU2006的实验结果表明,在相同微结构下,LoongArch性能比龙芯CPU原指令系统MIPS平均提升超过7%.在硬件辅助支持下,SPEC CPU2000程序从MIPS翻译到LoongArch可以实现无损翻译,其定点程序子集和浮点程序子集从x86翻译到LoongArch的效率分布达QEMU二进制翻译器的3.6倍和47.0倍.LoongArch有望消除指令系统之间的壁垒,使得不同指令集的软件能够融合到统一的LoongArch平台上,不加区别地高效运行. 展开更多
关键词 龙芯CPU MIPS架构 龙架构 二进制翻译 兼容 软件生态系统
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基于龙芯多核处理器的云计算节点机 被引量:4
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作者 阮利 秦广军 +1 位作者 肖利民 祝明发 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期131-141,共11页
提出了一种基于龙芯多核处理器的高效能云计算节点机的软硬件设计和实现方法,并研制成功相应原型系统。实验和测试表明,本系统单节点取得了每秒0.256×1012次浮点运算能力(Tflops),单一机柜可容纳42个1U节点机箱,672颗CPU,2 688个CP... 提出了一种基于龙芯多核处理器的高效能云计算节点机的软硬件设计和实现方法,并研制成功相应原型系统。实验和测试表明,本系统单节点取得了每秒0.256×1012次浮点运算能力(Tflops),单一机柜可容纳42个1U节点机箱,672颗CPU,2 688个CPU核(672×4)的性能,总体具有基于龙芯多核处理器、高密度、高性能功耗比等优点,为基于龙芯多核处理器的云计算系统奠定了坚实基础。 展开更多
关键词 龙芯处理器 计算节点 多核处理器 云计算
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中标麒麟系统下基于QT的PXI仪器软件开发 被引量:7
15
作者 刘康丽 谷静 +2 位作者 杜影 毕硕 朱元元 《计算机测量与控制》 2019年第10期159-162,共4页
为了解决国产龙芯计算平台下PXI仪器软件的运行和使用问题,文章提出了在中标麒麟系统下基于QT开发PXI仪器软件;文中首先介绍了国产龙芯计算平台下的中标麒麟操作系统和Qt5.6开发工具,随后阐述了中标麒麟系统下基于QT的PXI仪器软件开发... 为了解决国产龙芯计算平台下PXI仪器软件的运行和使用问题,文章提出了在中标麒麟系统下基于QT开发PXI仪器软件;文中首先介绍了国产龙芯计算平台下的中标麒麟操作系统和Qt5.6开发工具,随后阐述了中标麒麟系统下基于QT的PXI仪器软件开发方法和步骤,讨论了Windows和Linux的编程环境配置、界面源码与用户源码隔离、驱动程序开发和移植,最后以航天测控公司几款PXI仪器模块为对象进行了程序开发与验证;总体上,当前运行在X86架构的PXI仪器软件均无法在龙芯平台运行和使用,必须重新开发驱动模块和应用程序接口来实现软件适配。 展开更多
关键词 龙芯 中标麒麟操作系统 LINUX PXI仪器软件
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龙芯3A上三个自适应FFT包的对比与分析
16
作者 赵美超 张云泉 +2 位作者 刘益群 李焱 颜深根 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2012年第12期281-285,共5页
FFT算法在计算机科学中具有广泛的应用,自适应FFT软件包以其良好的可移植性而备受研究人员和用户的青睐,龙芯3A是中科院计算所自主研发的四核CPU,采用RISC架构,兼容MIPS指令。主要对FFTW,UHFFT,SPIRAL这3类FFT自适应软件包进行研究。首... FFT算法在计算机科学中具有广泛的应用,自适应FFT软件包以其良好的可移植性而备受研究人员和用户的青睐,龙芯3A是中科院计算所自主研发的四核CPU,采用RISC架构,兼容MIPS指令。主要对FFTW,UHFFT,SPIRAL这3类FFT自适应软件包进行研究。首先从搜索框架和代码产生器两方面总结了FFTW和UHFFT的异同,接着阐述了SPIRAL自动产生优化代码的三层架构实现原理,之后在国产CPU龙芯3A上对这3个软件包进行了性能测试,并结合龙芯的体系结构特点对结果作了分析对比。在最后总结了目前自适应FFT软件包的一般方法,为下一步开发自适应FFT软件包提供了思路。 展开更多
关键词 FFTW UHFFT SPIRAL loongson 3A FFT
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基于PMON的龙芯BIOS初始化及VGABIOS模拟器 被引量:8
17
作者 李雷 郑为民 刘金刚 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期204-206,共3页
阐述基于PMON扩展后的龙芯基本输入输出系统(BIOS)的初始化流程以及ATI显卡BIOS的模拟器原理,针对自检过程中PCI设备的初始化、视频图形阵列(VGA)BIOS模拟器以及北桥的地址空间分配等关键性问题,给出相应的解决办法。经过调试和测试,扩... 阐述基于PMON扩展后的龙芯基本输入输出系统(BIOS)的初始化流程以及ATI显卡BIOS的模拟器原理,针对自检过程中PCI设备的初始化、视频图形阵列(VGA)BIOS模拟器以及北桥的地址空间分配等关键性问题,给出相应的解决办法。经过调试和测试,扩展后的龙芯BIOS已在基于龙芯2E处理器的主板上可靠运行,能稳定加载为龙芯2E移植的Linux Debian操作系统内核。 展开更多
关键词 龙芯 基本输入输出系统 视频图形阵列
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KD-50-I-E:一台增强型高性能计算机 被引量:5
18
作者 张俊霞 李春生 张焕杰 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期894-896,共3页
与基于龙芯2F处理器的国产万亿次高性能计算机KD-50-I相比,KD-50-I-E增强了系统的配置,改进了计算节点的设计,包括提高系统主频,采用速度更快的交换芯片和合理的结构布局,使整机性能得到提升,运行更加稳定可靠.目前已成功应用于城市交... 与基于龙芯2F处理器的国产万亿次高性能计算机KD-50-I相比,KD-50-I-E增强了系统的配置,改进了计算节点的设计,包括提高系统主频,采用速度更快的交换芯片和合理的结构布局,使整机性能得到提升,运行更加稳定可靠.目前已成功应用于城市交通控制与管理、防灾减灾.通过灵活配置计算节点、服务节点和其他应用部件,可以构建出适应不同行业应用需求的高性能计算机系统. 展开更多
关键词 高性能计算机 KD50-I-E 计算节点 KD-50-I 龙芯2F处理器
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基于国产龙芯2K1000龙芯派的内核系统启动 被引量:9
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作者 徐意泊 陈富浩 +1 位作者 丁振华 杨笔锋 《现代信息科技》 2018年第12期29-34,共6页
随着我国科技实力的不断增强,一些国家开始对中国采取措施,对出口中国的芯片进行加税加价,这使得中国众多企业和公司面临着严峻的挑战。我们要想摆脱困境,我们就要拥有自己的芯片,制造属于我们的中国"芯"。龙芯2K1000是我国... 随着我国科技实力的不断增强,一些国家开始对中国采取措施,对出口中国的芯片进行加税加价,这使得中国众多企业和公司面临着严峻的挑战。我们要想摆脱困境,我们就要拥有自己的芯片,制造属于我们的中国"芯"。龙芯2K1000是我国今年刚刚研发的一款嵌入式芯片,龙芯2K1000处理器是面向网络安全领域及移动智能终端领域的双核处理器芯片。龙芯2K1000处理器集成两个GS264处理器核,芯片外围接口包括两路PCIE2.0、一路SATA2.0、4路USB2.0、两路DVO、64位DDR2/3及其它多种接口,可以满足中低端网络安全应用领域需求,并为其扩展应用提供相应接口。对于一款嵌入式芯片来说,要想使用它,首先要掌握它的启动方法,其主要分为三个步骤:1、bootloader的制作;2、文件系统的制作;3、内核系统的安装。论文主要研究基于龙芯2K1000龙芯派的内核启动。 展开更多
关键词 loongson 嵌入式 文件系统 内核启动 BOOTLOADER
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基于龙芯2F架构的PMON分析与优化 被引量:10
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作者 张菊莉 张君毅 孟小锁 《现代电子技术》 2011年第2期19-21,共3页
基本输入/输出系统(BIOS)是现代计算机系统的重要组成部分,负责计算机系统的开机自检、板级初始化、加载操作系统内核以及基本I/O功能。以龙芯2F CPU架构为研究背景,在其基础上分析了PMON的系统结构与工作流程,通过添加网络驱动程序,最... 基本输入/输出系统(BIOS)是现代计算机系统的重要组成部分,负责计算机系统的开机自检、板级初始化、加载操作系统内核以及基本I/O功能。以龙芯2F CPU架构为研究背景,在其基础上分析了PMON的系统结构与工作流程,通过添加网络驱动程序,最终实现通过PMON加载Linux和VxWorks操作系统。进行必要的功能完善与性能优化,并经过严格的测试以排除可能存在的深层次缺陷,实现了一个性能稳定、功能完善、高可靠性的能与国产龙芯2F处理器平台紧密搭配的BIOS。 展开更多
关键词 BIOS CPU 龙芯2F处理器 PMON
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