龍芯發布自主指令系統

　　近日，龍芯自主指令系統架構（Loongson Architecture）的基礎架構通過國內第三方權威知識產權評估機構的評估，并發布于2021年信息技術應用創新論壇主論壇。

　　過去這些年，國內CPU公司引進過X86、ARM、Power、SPARC等指令集，但始終沒能建立起自己的Wintel，原因就在于始終保持著一種跟生態的心態，而且在軟件上的投入嚴重不足。隨著國際大環境風云變幻，特別是經過特朗普和拜登的教育，構建自主可控的信息技術體系和產業生態已成為共識，有鑒于ARM等西方科技公司遵守美國禁令制裁中國企業，購買國外指令集授權充滿了不確定因素，在這種情況下，開發自主指令集是規避風險，徹底實現自主可控的良策?！　?/p>

　　龍芯架構具有完全自主、技術先進、兼容生態三方面特點。

　　從自主方面說。LoongArch 是全新的指令集，有2000多條指令。從2020年二季度開始，龍芯和第三方將LoongArch與ALPHA、ARM、POWER、RISC-V、X86等國際上主要指令系統有關資料和幾萬件專利進行深入對比分析。2021年1月，針對被評估的基礎架構版本該評估機構認為：LoongArch在指令系統設計、指令格式、指令編碼、尋址模式等方面進行了自主設計。LoongArch指令系統手冊在章節結構、指令說明結構和指令內容表達方面與上述國際上主要指令系統存在明顯區別。LoongArch基礎架構未發現對上述國際上主要指令系統中國專利的侵權風險。

　　從技術先進方面說。龍芯架構摒棄了傳統指令系統中部分不適應當前軟硬件設計技術發展趨勢的陳舊內容，吸納了近年來指令系統設計領域諸多先進的技術發展成果。比如重新設計的指令格式可以包含更多的指令槽，有利于以后的長遠發展。MIPS只有3種指令格式，LoongArch重新設計了指令格式 ，使可用的格式多達10種 ，其包含3種無立即數格式和7種有立即數格式。例如單條指令支持的立即數從MIPS的最大16位擴展到最大24位，分支跳轉偏移也從64K擴展到1M字節，以及尋址空間從固定分段改變為單一平面等，都有效減少了編譯結果的目標指令條數和訪存次數，提高了效能。

　　從兼容方面說。龍芯架構在設計時充分考慮兼容生態需求，融合了各國際主流指令系統的主要功能特性，操作系統中除了運行原生的 LoongArch 程序，還能通過翻譯的方式兼容 x86、ARM、RISC-V 這幾種指令集的 Linux 程序?！　?/p>

　　目前，龍芯已完成 GS132、GS264、GS464 三大系列 IP 核指令系統修改，支持龍芯架構的龍芯3A5000處理器芯片已經流片成功。在基礎軟件方面，已經完成 BIOS、編譯器的內核改造，可以在 FPGA 平臺上運行 SPEC CPU 等復雜應用；正在開展完整操作系統編譯工作、開展 Java、JavaScript、.NET 虛擬機遷移工作。未來，龍芯計劃開放LoongArch指令系統手冊，聯合產業鏈伙伴在適當的時間建立開放指令系統聯盟，在聯盟成員內免費共享LoongArch及有關龍芯IP核。

　　CPU指令系統是計算機的軟硬件界面，是軟件生態的起點。采用授權指令系統可以研制產品，但不可能形成自主產業生態，只有從指令系統的根源上實現自主，才能打破軟件生態發展受制于人的鎖鏈。

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