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历史性突破:龙芯发布龙卡 一个完全独立的指令集架构

上个月,MIPS指令集的Wave Computing改用RISC-V阵营的消息引起了关注。今天,MIPS生态的重要维护者龙芯,也放弃了MIPS指令系统,发布了龙芯建筑,简称龙芯建筑或龙芯建筑。

历史性突破:龙芯发布龙卡 一个完全独立的指令集架构 科学快报 第1张

龙芯委托国内知名第三方知识产权评估机构对龙芯基础设施进行深入细致的知识产权评估。从2020年第二季度开始,双方投入数百人,对LoongArch、ALPHA、ARM、MIPS、POWER、RISC-V、X86等各大国际指令系统和数万项专利进行深入对比分析。

2021年1月,根据评估的基础设施版本,评估机构认为:

龙卡拥有自主设计的指令系统设计、指令格式、指令编码和寻址方式。

LoongArch指令系统手册在章节结构、指令描述结构和指令内容表达上与上述主要国际指令系统明显不同。

龙冠基础设施未发现上述主要国际指令系统的中国专利存在任何侵权风险。

CPU指令系统是计算机的软硬件接口,是CPU执行的软件指令的二进制编码格式规范。一个指令系统承载一个软件生态,比如x86指令系统和Windows操作系统形成的Wintel生态,ARM指令系统和Android操作系统形成的AA生态。

x86和ARM指令系统都需要授权才能开发兼容的CPU。使用授权指令系统可以开发产品,但不可能形成独立的产业生态。

用一个形象的比喻来解释,中国人可以和英文,一起写小说,但不可能形成基于英文的民族文化,这就是为什么有指令集的公司可以轻易地锁定授权芯片设计公司。完全开源的RISCV也来自美国,的伯克利大学,因此龙芯建筑是中国集成电路行业的历史性突破。

龙芯体系结构包括基础设施部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分,有近2000条指令,不包括MIPS指令系统,具有完全自治、技术先进、生态兼容三大特点。

具体来说,龙芯体系结构是从整个体系结构的顶层规划,到每个部分的功能定义,再到每个指令的详细编码、名称和含义,独立重新设计的,具有完全的自主性。

同时,龙芯体系结构摒弃了传统教学系统中一些不适应当前软硬件设计技术发展趋势的旧内容,吸收了近年来教学系统设计领域的许多先进技术发展成果。与原来兼容的指令系统相比,不仅在硬件上更容易设计出高性能、低功耗的指令系统,而且在软件上更容易编译优化开发操作系统和虚拟机。

在生态学方面,龙芯建筑充分考虑了与生态要求的兼容性,整合了国际上各种主流教学系统的主要功能特点。基于龙芯团队十多年来在二进制翻译方面的技术积累和创新,既能保证现有龙芯计算机的无损迁移,又能实现各种国际主流指令系统的高效二进制翻译。

历史性突破:龙芯发布龙卡 一个完全独立的指令集架构 科学快报 第2张

根据我们的网站,从2020年在龙芯, 新研的中央处理器将支持龙卡架构。首款支持龙卡架构的龙芯3A5000处理器芯片已成功流播,基于新架构的完整操作系统已在3a 5000计算机上稳定运行。同时,从其他主流指令系统到LoongArch的二进制翻译系统,基于其他主流指令系统的复杂应用可以在3A5000计算机上演示。

目前,中科,龙芯已经在一定程度上发布了龙卡的基础设施指令系统手册。在包括海外专利分析在内的进一步知识产权评估完成后,龙芯中科将在更大范围内发布更完整的龙卡指令系统手册。中科, 龙芯还将适时与产业链合作伙伴建立开放式指挥系统联盟,并在联盟成员间免费分享龙卡和相关龙芯IP核心。

指令系统是软件生态学的起点。只有从指令系统的根本上实现自治,才能打破软件生态的发展受制于人的链条。你看好龙卡吗?