国产自主CPU重磅消息!龙芯推出自主指令系统架构!可“兼容”x86/ARM/MIPS

2021-04-16 13:19:02 来源:EETOP
昨日,据龙芯官微消息,近日,龙芯自主指令系统架构(Loongson Architecture,以下简称龙芯架构或LoongArch)的基础架构通过国内第三方知名知识产权评估机构的评估,并在2021年信息技术应用创新论坛主论坛上正式对外发布。

CPU指令系统长期受制于人,龙芯自主指令架构推出正当时!

CPU指令系统是计算机的软硬件界面,是CPU所执行的软件指令的二进制编码格式规范。一种指令系统承载了一个软件生态,如X86指令系统和Windows操作系统形成的

Wintel生态以及ARM指令系统和Android操作系统形成的AA生态。
国外CPU厂商以指令系统作为控制生态的手段,需要获得“授权”才能研制与之相兼容的CPU。采用授权指令系统可以研制产品,但不可能形成自主产业生态。
目前,构建自主可控的信息技术体系和产业生态已成为共识,同时自主产业生态企业也深切感受到,“在别人的墙基上砌房子,再大再漂亮也可能经不起风雨,甚至会不堪一击”,而指令系统就是信息产业的墙基,因此龙芯架构(LoongArch)的推出正当其时。
LoongArch架构简介
LoongArch包括基础架构部分,以及向量扩展LSX、高级向量扩展LASX、虚拟化LVZ、二进制翻译LBT等扩展部分,总共接近2000条指令,同时不包含龙芯此前使用的
MIPS指令系统。

龙芯中科从2020年起新研的CPU,均支持LoongArch。
LoongArch具有完全自主、技术先进、兼容生态三个方面的特点。

首先,LoongArch从整个架构的顶层规划,到各部分的功能定义,再到细节上每条指令的编码、名称、含义,都在架构上进行了自主重新设计,具有充分的自主性。

其次,LoongArch摒弃了传统指令系统中,部分不适应当前软硬件技术发展趋势的陈旧内容,同时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。相比于原有的兼容指令系统,不仅在硬件方面更易于高性能低功耗设计,在软件方面也更易于编译优化和操作系统、虚拟机的开发。

可“兼容”MIPS/ARM/x86等

我们知道目前全球已经有x86、ARM、MIPS、RISC-V、Alpha、Power等多种指令集系统,龙芯之前的处理器甚至都是基于MIPS授权的,而新出的LoongArch在设计时充分了考虑兼容生态需求,融合了各国际主流指令系统的主要功能特性,同时依托龙芯团队在二进制翻译方面十余年的技术积累创新,不仅能够确保现有龙芯平台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。

对应芯片已成功流片

目前,支持LoongArch的龙芯3A5000处理器芯片已经流片成功,完整操作系统也已稳定运行,同时,从其它主流指令系统到龙新架构的二进制翻译系统,也已成功演示运行基于其它主流指令系统的复杂应用程序。

2020年第二季度开始,龙芯中科委托国内第三方知名知识产权评估机构,对LoongArch进行深入细致的知识产权评估。

双方投入上百人月,将LoongArch与Alpha、ARM、MIPS、Power、RISC-V、X86等国际主要指令系统的有关资料和几万件专利进行了深入对比分析。

2021年1月,评估机构认为:
1、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自主设计。

2、LoongArch指令系统手册在章节结构、指令说明结构和指令内容表达方面与上述国际上主要指令系统存在明显区别。

3、未发现LoongArch基础架构对上述国际主要指令系统中国专利的侵权风险。
目前,龙芯中科已经在一定范围内发布LoongArch的基础架构指令系统手册,后续会在更大范围内发布更完整的版本,并将联合产业链伙伴,在适当的时间建立开放指令系统联盟,免费共享LoongArch、有关龙芯IP核。
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