国华的世界
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8月19日MIT Technology Review/麻省理工科技评论报道了一条关于LoongArch的消息 (图17 MITTR)：8 月 13 日，在大陆计算机体系结构学术年会（ACA2020）上，龙芯中科董事长、中科院计算技术研究所研究员胡伟武作了名为《指令系统的自主与兼容》的特邀报告 (图 Google Images)。他透露了龙芯正研发LoongArch指令集，并致力于建设一个中国完全掌控的“完整”的生态体系。
出于安全考虑，其实大陆龙芯一直有建构独立指令集系统的想法。龙芯选择了美国MIPS科技公司授权的路径来构建自己的生态，是MIPS科技公司的最大客户，还希望收购MIPS科技公司 (图 Wiki)，但未被美国政府批准。MIPS是英语 Microprocessor without interlocked pipelined stages 的缩写，意为“无内部互锁流水级的微处理器，”初期由斯坦福 (Stanford) 大学约翰·亨尼斯 (John Hennessy) 教授领导的研究小组1980年代初研制出来的 (图 Google Images)。MIPS架构 (MIPS architecture) 是一种采取精简指令集 (RISC) 的处理器架构，由MIPS科技公司开发并授权 (近年主要是龙芯)。现在中美间关系发生的变化，以及今后两国间形势走向，更使龙芯感到建构独立指令集系统的紧迫。此乃龙芯研发LoongArch指令集的背景。
LoongArch是一全新的RISC指令集，在Linux 操作系统上运行，能通过翻译的方式兼容MIPS、x86、ARM、RISC-V 这几种指令集的 Linux 程序 (图 新浪科技)。
据胡伟武报告说，目前龙芯已经完成了自主指令集的规划，包含基础指令、虚拟机拓展指令、二进制翻译扩展指令、128 位向量扩展、256 位向量扩展；完成龙芯 GS132、GS264、GS464 三大系列 IP 核指令系统修改；基于 LoongArch 的某龙芯 CPU 已于 2020第二季度交付流片，预计 2020第二季度出样片；二进制翻译系统 LAT 已基本完成开发，开始调试优化已完成开发的二进制翻译系统 LAT；持续改进MIPS 和 X86 用户态二进制翻译；已经基本跑通X86 系统二进制翻译；已经调通最难的地址翻译。
龙芯正在做的工作包括 (图 Google Images)：1. 对 LoongArch 指令系统进行知识产权分析，预计 2020 年底完成国内部分，2021 年完成国际部分；2. 组建自主指令系统联盟，对联盟内企业免费开放 LoongArch，并开放 Cortex-A53 以下性能处理器IP核，条件是联盟内企业彼此间不能发生指令系统诉讼，以期能够形成对第三方的 CPU 防御联盟；将在高校推广百条指令左右的 LoongArch 小系统。龙芯希望持续改进二进制翻译的硬件支持和软件优化，争取在2025年消除指令系统间的壁垒，达到 “天下大同” 的境界。
loongArch的优势与劣势？
LoongArch的开发建立在X86，MIPS，ARM的经验教训之上，其基于RISC—V设计的IP核更加精简高效，更先进。因为开源，LoongArch授权成本相对X86，ARM来的低。出色的二进制兼容技术，将缓解新指令集生态匮乏的窘境。由此，未来龙芯可以执行针对其他芯片研发的Linux软件，这大大开拓了龙芯自身的软件生态。苹果电脑CPU放弃X86，改用的ARM，也使用该类技术。最重要的是 (对大陆企业而言)，LoongArch架构无禁令之虞。
虽然有那么多优点，使用LoongArch还是有风险的。因为基于RISC—V的CPU软件生态相当弱，比龙芯还弱，且前途未卜，因而具高风险 (图 Forbes)。同时，虽然LoongArch授权成本低，但设计成本并不低。要设计与ARM A53性能相当的芯片，只有实力雄厚的公司才能玩得起的。否则流片失败一次，就没有然后了, 除非家里有矿(玩笑)。最让人担心的是，二进制兼容面临的法律风险。虽然胡伟武认为，包括美国在内的西方国家法律普遍认为不构成侵权。但你 never know。 毕竟，输掉一个官司，就可能挂掉一家公司。此外，龙芯作为通用芯片性能不足，和当前流行的x86架构差了好几代，龙芯电脑现在仅用于简单的办公处理。其次是龙芯开放度不足，至今未公布相关的扩展指令集。这会阻碍生态建设，因为开源社区看不到相关的指令，就无法做支持，从而阻碍自身生态的发展。综合来说，LoongArch指令集的开发有助于龙芯走出自己的一条路来，未来或许能发展出自己的架构体系和生态，但这条路会很艰难(图 Google Images)。
以前是没得选！如果禁用ARM，RISC—V，x86的话，就挂了。现在总算还有一条路。最近龙芯推出loongArch指令集，预见明年下半年发布上市。
*诚邀知情博友提供更多LoongArch指令集的消息。谢谢。
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参考资料
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