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LoongISA

LoongISA（简称LISA）是龙芯中科出品的，通过64位MIPS指令集扩展而来的CPU指令集架构。LoongISA 采用MIPS的指令集格式，包括MIPS64 Release 2全套指令集和MIPS64 Release 5中的部分指令模块，以及其他一系列龙芯中科自主扩展的指令集。LoongISA是龙芯中科的注册商标。

LoongISA
推出年份2015年8月18日，​8年前​（2015-08-18）
设计公司龙芯中科
最新架构版本2.0
是否开放架构？否
体系结构类型寄存器-寄存器，Load-Store
字长/寄存器资料宽度32位、64位
字节序小端序
指令编码长度固定长度
指令集架构设计策略精简指令集（RISC）
扩展指令集MMI
LSX1/2
LASX
LEXT1/2/3
LSPW
LBT1/2/3
LBTMMU
LAMU
LVZP
分支预测结构比较和分支

2021年4月15日，龙芯发布了新指令集架构LoongArch，同年出品了使用该架构的3A5000。此后的龙芯CPU都使用LoongArch，LoongISA进入弃用状态。

版本 编辑

LoongISA 1.0 编辑

LoongISA 1.0正式公开于在2015年8月18日的发布会，和龙芯3A2000、GS464E、Loongnix一起发布。[1][2][3][4] LoongISA指令系统在MIPS64架构500多条指令基础上，在基础指令、虚拟机指令、面向X86和ARM的二进制翻译指令、向量指令和核心态等多个方面增加了近1400条新指令，[1]其中包括：

  • 148条 LoongEXT 指令
  • 5条 LoongVZ 指令
  • 213条 LoongBT 指令
  • 1014条 LoongSIMD 指令

将 MIPS 原本的527条指令，扩展为1907条。[3]

LoongISA 1.0 里包括 MIPS 部分指令集，其中有 MIPS64 Release 2 全套指令集和 MIPS64 Release 5 中的 MSA 向量指令模块、 DSP 指令模块和 VZ 虚拟化指令模块。

LoongISA 2.0 编辑

LoongISA 2.0是随着龙芯3A/B4000产生的新一代自主指令集，相对于LoongISA 1.0删去了其中的 MIPS DSP 指令集模块，添加了新的 LoongBT 指令集，且一并添加了新的 LoongSX、LoongASX、LoongEXT3、LoongAMO 等指令集。

指令集列表 编辑

LoongISA 指令集组件一览[5][6][7]
指令集全称 指令集简称 指令集描述 LoongISA 1.0
GS464E、GS264 		LoongISA 2.0
GS464V R2 		备注
MIPS部分（MIPS64 R2）[8]
MIPS SIMD Architecture 1.0 MSA 1 MIPS64 可选SIMD模块 有 有
MIPS SIMD Architecture 2.0 MSA 2 MIPS64 可选SIMD模块 无 有
MIPS Virtualization VZ MIPS64 可选虚拟化模块 有 有
MIPS DSP DSP MIPS64 可选DSP模块 有 无
MIPS Cryptographic CGP MIPS64 可选密码学指令集 无 有
龙芯扩展指令
LoongMMI MMI 龙芯多媒体扩展指令集 有 有
LoongCAM LCAMP 硬件查找表功能指令集 有 有
LoongEXT 1 EXT 1 龙芯通用扩展指令集 I 有 有
LoongEXT 2 EXT 2 龙芯通用扩展指令集 II 有 有
LoongEXT 3 EXT 3 龙芯通用扩展指令集 III 无 有
LoongVZ LVZP 龙芯虚拟化扩展指令集 有 有
LoongSX 1 LSX 1 龙芯向量扩展指令集 I 无 有
LoongSX 2 LSX 2 龙芯向量扩展指令集 II 无 有
LoongASX LASX 龙芯高级向量扩展指令集 无 有
LoongSPW LSPW 龙芯页表遍历扩展指令集 无 有
LoongAMO LAMO 龙芯原子访存指令集 无 有
LoongBT 1 LBT 1 龙芯二进制翻译加速扩展指令集 I 有 有
LoongBT 2 LBT 2 龙芯二进制翻译加速扩展指令集 II 无 有
LoongBT 3 LBT 3 龙芯二进制翻译加速扩展指令集 III 无 有

指令集 编辑

MIPS部分 编辑

与MIPS的不同点 编辑
浮点标准 编辑
更多信息：IEEE_754
更多信息：NaN § 浮点数

LoongISA 1.0的浮点遵守IEEE754-1989标准，使用Legacy NaN的QNaN/SNaN定义。但是其MADD指令则按IEEE754-2008的Fused MADD标准实现，与MIPS64 Release2不同。[9]

LoongISA 2.0则全部遵循IEEE754-2008标准，使用IEEE754-2008规定的NaN 2008的QNaN/SNaN定义，依照MIPS64 Release 5 实现浮点运算单元。

LoongMMI 编辑

主条目：LoongMMI

LoongMMI（LoongMultiMedia extensions Instruction）指令集是龙芯多媒体扩展指令集的英文简称，用于多媒体加速。

LoongEXT 编辑

LoongEXT（简称LEXT）是龙芯通用扩展指令集。LoongEXT现在最新版为3.0，按照指令长度分LoongEXT32和LoongEXT64两种类别。LoongEXT指令集已提交了对gcc社区的支持，[10]可在编译中选用此指令集的优化选项。

LoongVZ 编辑

LoongVZ（简称LVZP）是龙芯针对MIPS64 Release 5中的VZ虚拟化模块指令集的扩展，现已在龙芯中科的KVM、QEMU和libvirt库中有所运用。

参考文献 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 梁辰. 龙芯发布新一代处理器 并将进行生态建设_科技_腾讯网. tech.qq.com. [2019-11-17]. （原始内容存档于2019-11-10）. 
  2. ^ 上方文Q. 自主指令集！龙芯新架构四核登场：生态丰富. m.mydrivers.com. [2019-11-17]. （原始内容存档于2019-11-10）. 
  3. ^ 3.0 3.1 孙武. 龙芯发布新一代四核CPU：自主指令集来了. www.guancha.cn. [2019-11-30]. （原始内容存档于2020-02-04）. 
  4. ^ 中国芯暗流涌动，龙芯、飞腾他们都在走什么样的路？. digi.163.com. 2015-10-22 [2019-11-30]. （原始内容存档于2020-02-04）. 
  5. ^ 龙芯 3A4000 处理器用户手册 (PDF). [2020-05-05]. （原始内容 (PDF)存档于2020-04-08）. 
  6. ^ 龙芯 3A2000/3B2000 处理器用户手册下册 GS464E 处理器核 (PDF). [2020-05-05]. （原始内容存档 (PDF)于2017-06-29）. 
  7. ^ 龙芯 GS264 处理器核用户手册 (PDF). [2020-05-05]. （原始内容存档 (PDF)于2019-07-13）. 
  8. ^ MIPS Architecture Modules. [2020-05-15]. （原始内容存档于2020-03-02）. 
  9. ^ MIPS: math-emu: Add madd/msub/nmadd/nmsub emulation for Loongson-3 - Patchwork. patchwork.kernel.org. [2019-11-30]. 
  10. ^ GNU Binutils 2.32 Branched Ahead Of Release With New Features - Phoronix. www.phoronix.com. [2019-11-26]. （原始内容存档于2020-09-19）. 

参见 编辑

外部链接 编辑

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