计算机研究与发展2023,Vol.60Issue(1) :2-16.DOI:10.7544/issn1000-1239.202220196

龙芯指令系统架构技术

Loongson Instruction Set Architecture Technology

胡伟武 汪文祥 吴瑞阳 王焕东 曾露 徐成华 高翔 张福新
计算机研究与发展2023,Vol.60Issue(1) :2-16.DOI:10.7544/issn1000-1239.202220196

龙芯指令系统架构技术

Loongson Instruction Set Architecture Technology

胡伟武 1汪文祥 2吴瑞阳 2王焕东 2曾露 2徐成华 2高翔 2张福新3
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作者信息

  • 1. 中国科学院计算技术研究所 北京 100190;中国科学院大学 北京 100049;龙芯中科技术股份有限公司 北京 100095
  • 2. 龙芯中科技术股份有限公司 北京 100095
  • 3. 中国科学院计算技术研究所 北京 100190;中国科学院大学 北京 100049;处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所)北京 100190
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摘要

介绍了统筹考虑先进性和兼容性要求的龙芯指令系统架构——龙架构(LoongArch).LoongArch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,易于高性能低功耗的实现和编译优化;融合了各种国际主流指令系统的主要功能特性,不仅能够确保现有龙芯电脑上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.LoongArch已经被实现于龙芯中科技术股份有限公司研制的3A5000四核CPU.SPEC CPU2006的实验结果表明,在相同微结构下,LoongArch性能比龙芯CPU原指令系统MIPS平均提升超过7%.在硬件辅助支持下,SPECCPU2000程序从MIPS翻译到LoongArch可以实现无损翻译,其定点程序子集和浮点程序子集从x86翻译到LoongArch的效率分布达QEMU二进制翻译器的3.6倍和47.0倍.LoongArch有望消除指令系统之间的壁垒,使得不同指令集的软件能够融合到统一的LoongArch平台上,不加区别地高效运行.

关键词

龙芯CPU/MIPS架构/龙架构/二进制翻译/兼容/软件生态系统

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基金项目

北京市科委项目(Z211100004421005)

出版年

2023
计算机研究与发展
中国科学院计算技术研究所 中国计算机学会

计算机研究与发展

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:2.649
ISSN:1000-1239
被引量4
参考文献量1
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