龙芯发布完全自主的指令集架构LoongArch-Hardware-cnBeta.COM

上个月,具有MIPS指令集的Wave Computing切换到RISC-V阵营的消息引起了关注。如今,MIPS生态的重要维护者Loongson也放弃了MIPS指令系统,并发布了完全自治的指令集体系结构Loongson Architecture,称为Loongson Architecture或LoongArch。

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了深入,详细的知识产权评估。 从2020年第二季度开始,双方已经投入了数百人/月的时间,对LoongArch和ALPHA,ARM,MIPS,POWER,RISC-V,X86和其他主要国际指挥系统进行了深入的比较和分析,数以万计的专利。

在2021年1月,对于正在评估的基础架构版本,评估机构认为:

  • LoongArch在指令系统设计,指令格式,指令编码,寻址模式等方面进行了独立的设计。

  • 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方面与上述主要国际指令系统明显不同。

  • LoongArch基础设施尚未发现侵犯上述主要国际指挥系统的中国专利的任何风险。

CPU指令系统是计算机的软件和硬件接口,并且是由CPU执行的软件指令的二进制代码格式规范。 指令系统带有软件生态系统,例如x86指令系统和Windows操作系统形成的Wintel生态系统,以及ARM指令系统和Android操作系统形成的AA生态系统。

无论是x86还是ARM指令系统,都必须获得“授权”才能开发兼容的CPU。 可以使用授权的指导系统开发产品,但是不可能形成独立的工业生态。

用图像隐喻来解释,中国人可以用英语写小说,但是不可能形成以英语为基础的民族文化。 这就是为什么拥有指令集的公司很容易陷入授权的芯片设计公司的原因。 完全开源的RISCV也来自美国伯克利大学。 因此,龙芯建筑是中国集成电路产业的历史性课题。 突破。

Loongson体系结构包括基本体系结构和扩展,例如矢量指令,虚拟化和二进制翻译。 它具有近2,000条指令(不包括MIPS指令系统),并具有完全独立,技术先进和生态兼容的三个特征。

具体而言,从整个体系结构的顶层规划到每个部分的功能定义,细节中每条指令的代码,名称和含义,Loongson体系结构已在体系结构中进行了独立的重新设计,并具有完全的自治权。

同时,Loongson体系结构舍弃了传统命令系统的一些过时内容,这些内容不适合当前的软件和硬件设计技术的发展趋势,并吸收了命令系统设计领域的许多先进技术开发成果。最近几年。 与原始的兼容指令系统相比,不仅在硬件方面更容易设计具有高性能和低功耗,而且在软件方面更容易编译和优化以及开发操作系统和虚拟机。

在生态方面,龙森建筑充分考虑了兼容的生态要求,并融合了国际主流指挥系统的主要功能特征。 基于Loongson团队在二进制翻译领域十多年的技术积累和创新,它不仅可以确保二进制系统在现有Loongson计算机上的应用是无损移植的,而且可以实现多种国际化的高效二进制翻译主流指挥系统。

Loongson的最新开发的CPU从2020年开始都支持LoongArch架构。首款支持LoongArch架构的Loongson 3A5000处理器芯片已成功开发出来,并且基于新架构的完整操作系统已在3A5000计算机上稳定运行。 同时,从其他主流指令系统到LoongArch的二进制翻译系统已经可以在3A5000计算机上演示和运行基于其他主流指令系统的复杂应用程序。

目前,龙芯中科已在一定范围内发布了LoongArch基础设施教学系统手册。 在进一步的知识产权评估(包括对海外专利的分析)完成后,龙芯中科将大规模发布更完整的LoongArch命令系统手册。 龙芯中科还将与产业链合作伙伴在适当的时候建立一个开放的命令系统联盟,并在联盟成员之间免费共享LoongArch和相关的龙芯IP核心。

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