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北大众志CPU及系统芯片的研究进展与展望

Research Progress of UniCore CPUs and PKUnity SoCs

  • 摘要: CPU与系统芯片是信息技术产业的核心技术。北大众志从1999年开始在自主CPU及系统芯片方面开展系统性的研究和开发工作,并始终坚持拥有自主知识产权的发展思路。北大众志在十余年的研究开发过程中,立足中国国情,深入分析应用领域的特点,遵循“好用、易用和够用”设计理念,自主定义了UniCore指令系统,在微处理器结构、优化编译、低功耗设计、功能验证和物理设计等方面取得了重要的技术创新,并成功研制完成UniCore系列自主CPU及PKUnity系列系统芯片。在此基础上,北大众志注重科研成果的实用化,已经形成基于自主CPU的低成本笔记本电脑、安全微工作站和3C融合型消费类电子产品等多种应用方案,广泛应用于教育、政务、企业和农村信息化以及行业应用与消费类应用等领域。目前,新一代的64位多核CPU和系统芯片正在研制中,实用成果形态包括便携式与桌面式安全适用计算机以及个人数字媒体终端等。北大众志将遵循一贯的发展思路和长远规划,并紧跟国际先进工艺流程,以自主CPU和系统芯片为核心寻求更多的技术创新和科研成果实用转化。
    为了给国产CPU与系统芯片的研究和发展提供一些有益的借鉴和有价值的参考,本文对北大众志十余年来在自主指令系统CPU及系统芯片方面的发展历程进行回顾,对在此过程中产生的重要研究成果和技术创新进行全面的总结,并对未来的发展规划进行了初步展望。首先,本文分析了计算模式与应用领域的演变,总结了微处理器和系统芯片的设计趋势,进而结合应用与技术背景简要回顾了北大众志自主CPU及系统芯片的发展历程。然后,本文介绍了软硬件协同设计与研究平台,并着重总结了北大众志基于此平台在微处理器结构、优化编译、低功耗设计、功能验证和物理设计等方面所取得的重要技术创新与科研成果。接下来,本文系统阐述了UniCore指令系统、UniCore系列自主CPU以及PKUnity系列系统芯片等重要研究进展,并详细介绍了北大众志自主CPU及系统芯片的实用化情况。最后,本文初步展望了北大众志新一代64位多核CPU以及面向多种应用形态的系统芯片的研究规划与前景。

     

    Abstract: CPU and System-on-Chip (SoC) are two key technologies of IT industry. During the course of ten years of research, we have defined the UniCore instruction set architecture, and designed the UniCore CPU and the PKUnity SoC family. This cross-disciplinary practice has also fostered many innovations in microprocessor architecture, optimizing compilers, low power design, functional verification, physical design, and so on. In the mean time, we have put technology transfer on the list of our top priorities. This effort has led to several marketable products, such as ultra mobile personal computers, secure micro-workstations and 3C-converged consumer electronics. The development of the next generation products, the 64-bit multi-core CPU and SoC, is also underway. They will find their applications in secure and adaptable computers for mobile and desktop, as well as personal digital multimedia devices. Being consistent with the philosophy and the long-term plan, and by leveraging the cutting-edge process technology, we will continue to make more innovations in CPUs and SoCs, and strengthen our commitment to technology transfer.

     

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