龍芯中科通過前期在MIPS架構(gòu)的基礎(chǔ)上研發(fā)的指令集LoongISA所積累的經(jīng)驗(yàn)，徹底拋棄掉了MIPS自主研發(fā)設(shè)計(jì)了LoongArch，所以LoongArch本質(zhì)上仍然為RISC指令集。
LoongISA(簡稱LISA)是龍芯中科技術(shù)有限公司注冊的自主CPU指令集架構(gòu)(由MIPS指令集拓展而來,采用MIPS的指令集格式)。LoongISA架構(gòu)的指令集包括MIPS 部分以及龍芯中科技術(shù)有限公司自主擴(kuò)展的指令集。
最新一代的龍芯3A5000就采用的是LoongArch架構(gòu)，它所使用的是Linux操作系統(tǒng)，在此操作系統(tǒng)中除了運(yùn)行原生的LoongArch程序，還能通過翻譯的方式兼容 MIPS、x86、ARM、RISC-V 這幾種指令集的Linux程序。
LoongISA兼容x86仍然是需要模擬器進(jìn)行二進(jìn)制翻譯的，只不過由于指令和x86的對應(yīng)關(guān)系是簡單的一對一或者一對二的關(guān)系，可以防止模擬器產(chǎn)生大量多余的指令，大幅度減少性能損失，但是指令結(jié)構(gòu)仍然是RISC的Load-Store+通用寄存器結(jié)構(gòu)，完全可以直接亂序執(zhí)行，而不像x86處理器需要復(fù)雜的譯碼才能亂序執(zhí)行。
為提升國產(chǎn)處理器性能：龍芯發(fā)力自主指令系統(tǒng)架構(gòu) 向Intel/AMD看齊
近日有消息稱，龍芯不僅致力于為GCC編譯器和相關(guān)GNU工具鏈組件提供LoongArch指令級(jí)架構(gòu)（IS）支持，還制定了要為LoongArch實(shí)現(xiàn)LLVM主線支持的計(jì)劃。
回顧2021年，該公司一直忙于推出新的MIPS CPU架構(gòu)，同時(shí)致力于Linux內(nèi)核移植（以及開源代碼編譯器 / 相關(guān)組件）。若進(jìn)展順利，國產(chǎn)高性能處理器也將能夠迎來更好的發(fā)揮。
自去年以來，他們一直致力于LLVM支持。雖然初始目標(biāo)僅與舊版本掛鉤，但在那之后，團(tuán)隊(duì)一直在有針對性地開展LoongArch的移植重構(gòu)（LLVM Git）。
期間他們還改進(jìn)了測試的覆蓋率和代碼規(guī)范，以期在步入上游 LLVM 存儲(chǔ)庫后持續(xù)改進(jìn)相關(guān)代碼。過去數(shù)月，我們已經(jīng)見到了與 LoongArch 相關(guān)的大量公開工作，但內(nèi)部開發(fā)的工作量也不該忽略。
LoongArch是一個(gè)精簡指令系統(tǒng)，32位長指令、32個(gè)通用寄存器、32個(gè)浮點(diǎn)寄存器。用戶態(tài)是給編譯器、程序設(shè)計(jì)者使用。核心態(tài)在內(nèi)存管理、控制寄存器的數(shù)量、規(guī)格都進(jìn)行了大量的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，是符合現(xiàn)代操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
我們對LoongArch的性能進(jìn)行了測試，在相同IP下，一個(gè)用MIPS指令集，一個(gè)用LoongArch指令集，可以看到，動(dòng)態(tài)指令數(shù)下降了15%到20%，總體性能提升了12%左右。
LoongArch指令系統(tǒng)能夠支持二進(jìn)制翻譯，融合了X86、ARM、MIPS、RISC-V指令系統(tǒng)的主要功能特性。
自主指令系統(tǒng)的生態(tài)是如何構(gòu)建的。龍芯中科推出了二進(jìn)制翻譯器，又稱LAT翻譯體系。最底層是LoongArch架構(gòu)的芯片，再往上是操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)往上有幾個(gè)維度：基于LoongArch的原生Linux應(yīng)用，比如說本地化的辦公、音視頻的應(yīng)用。
同時(shí)，龍芯中科推出了三個(gè)翻譯器：MIPS應(yīng)用往LoongArch上翻譯，ARM應(yīng)用往LoongArch上翻譯，X86應(yīng)用往LoongArch上翻譯，未來希望能夠做到：從MIPS翻譯過來百分之百性能不損失，從ARM翻譯過來90%性能不損失，從X86翻譯過來做到80%的性能不損失。
除了自主性，指令集的兼容性也很重要。龍芯中科基于二十年的CPU研制和生態(tài)建設(shè)積累推出的LoongArch指令系統(tǒng)，充分考慮兼容生態(tài)的需求，融合X86、ARM等國際主流指令系統(tǒng)的主要功能特性，并依托龍芯研發(fā)團(tuán)隊(duì)在二進(jìn)制翻譯方面十余年的技術(shù)積累創(chuàng)新，可實(shí)現(xiàn)跨指令平臺(tái)應(yīng)用兼容，從而達(dá)到融合生態(tài)的目的。
目前，Photoshop、微信、一些游戲都可以在國產(chǎn)平臺(tái)上很好地運(yùn)行，生態(tài)是有保障的，包括一些主流的Linux應(yīng)用框架都可以原生支持。國產(chǎn)操作系統(tǒng)廠商統(tǒng)信和麒麟也都推出了對應(yīng)的國產(chǎn)操作系統(tǒng)版本。
關(guān)于LoongArch平臺(tái)的AI計(jì)算，龍芯中科構(gòu)建了全域異購AI硬件支撐體系，龍芯CPU+GPGPU、龍芯CPU+ASIC、龍芯CPU+FGPA分別應(yīng)用于通用AI計(jì)算和專用AI計(jì)算。軟件方面，龍芯中科構(gòu)建多層級(jí)AI軟件生態(tài)體系，包括系統(tǒng)支撐、計(jì)算框架、算法模型層級(jí)，AI領(lǐng)域有完整的解決方案。
目前圍繞龍芯中科的產(chǎn)業(yè)合作伙伴已經(jīng)有上千家，通過一系列的措施，包括標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、開源軟件建設(shè)、解決方案提供、安全體系、產(chǎn)品認(rèn)證、人才培養(yǎng)、出版書籍等，從多個(gè)維度構(gòu)建LoongArch產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。
即使短時(shí)間內(nèi)無法與Intel/AMD等芯片行業(yè)巨頭相匹敵，LoongArch能夠像俄羅斯Elbrus CPU一樣成為國產(chǎn)佳品，也是具有相當(dāng)重要的意義的。我們也期待能把龍芯引入我們的工業(yè)主板系列中，做一塊“中國芯”的工業(yè)主板。
133 7866 9231
QQ咨詢
