LoongISA
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LoongISA（簡稱LISA）是龍芯中科出品的，通過64位元MIPS指令集擴充而來的CPU指令集架構。LoongISA 採用MIPS的指令集格式，包括MIPS64 Release 2全套指令集和MIPS64 Release 5中的部分指令模組，以及其他一系列龍芯中科自主擴充的指令集。LoongISA是龍芯中科的註冊商標。
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| 推出年份 | 2015年8月18日 |
|---|---|
| 設計公司 | 龍芯中科 |
| 最新架構版本 | 2.0 |
| 是否開放架構？ | 否 |
| 體系結構類型 | 暫存器-暫存器，Load-Store |
| 字長/暫存器資料寬度 | 32位元、64位元 |
| 位元組序 | 小端序 |
| 指令編碼長度 | 固定長度 |
| 指令集架構設計策略 | 精簡指令集（RISC） |
| 擴展指令集 | MMI LSX1/2 LASX LEXT1/2/3 LSPW LBT1/2/3 LBTMMU LAMU LVZP |
| 分支預測結構 | 比較和分支 |
2021年4月15日，龍芯釋出了新指令集架構LoongArch，同年出品了使用該架構的3A5000。此後的龍芯CPU都使用LoongArch，LoongISA進入棄用狀態。
版本
LoongISA 1.0
LoongISA 1.0正式公開於在2015年8月18日的釋出會，和龍芯3A2000、GS464E、Loongnix一起釋出。[1][2][3][4] LoongISA指令系統在MIPS64架構500多條指令基礎上，在基礎指令、虛擬機器指令、面向X86和ARM的二進制翻譯指令、向量指令和核心態等多個方面增加了近1400條新指令，[1]其中包括：
- 148條 LoongEXT 指令
- 5條 LoongVZ 指令
- 213條 LoongBT 指令
- 1014條 LoongSIMD 指令
將 MIPS 原本的527條指令，擴充為1907條。[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 向量指令模組、 DSP 指令模組和 VZ 虛擬化指令模組。
LoongISA 2.0
LoongISA 2.0是隨著龍芯3A/B4000產生的新一代自主指令集，相對於LoongISA 1.0刪去了其中的 MIPS DSP 指令集模組，添加了新的 LoongBT 指令集，且一併添加了新的 LoongSX、LoongASX、LoongEXT3、LoongAMO 等指令集。
指令集列表
| 指令集全稱 | 指令集簡稱 | 指令集描述 | LoongISA 1.0 GS464E、GS264 |
LoongISA 2.0 GS464V R2 |
備註 |
|---|---|---|---|---|---|
| MIPS部分（MIPS64 R2）[8] | |||||
| MIPS SIMD Architecture 1.0 | MSA 1 | MIPS64 可選SIMD模組 | 有 | 有 | |
| MIPS SIMD Architecture 2.0 | MSA 2 | MIPS64 可選SIMD模組 | 無 | 有 | |
| MIPS Virtualization | VZ | MIPS64 可選虛擬化模組 | 有 | 有 | |
| MIPS DSP | DSP | MIPS64 可選DSP模組 | 有 | 無 | |
| MIPS Cryptographic | CGP | MIPS64 可選密碼學指令集 | 無 | 有 | |
| 龍芯擴充指令 | |||||
| LoongMMI | MMI | 龍芯多媒體擴充指令集 | 有 | 有 | |
| LoongCAM | LCAMP | 硬體尋找表功能指令集 | 有 | 有 | |
| LoongEXT 1 | EXT 1 | 龍芯通用擴充指令集 I | 有 | 有 | |
| LoongEXT 2 | EXT 2 | 龍芯通用擴充指令集 II | 有 | 有 | |
| LoongEXT 3 | EXT 3 | 龍芯通用擴充指令集 III | 無 | 有 | |
| LoongVZ | LVZP | 龍芯虛擬化擴充指令集 | 有 | 有 | |
| LoongSX 1 | LSX 1 | 龍芯向量擴充指令集 I | 無 | 有 | |
| LoongSX 2 | LSX 2 | 龍芯向量擴充指令集 II | 無 | 有 | |
| LoongASX | LASX | 龍芯進階向量擴充指令集 | 無 | 有 | |
| LoongSPW | LSPW | 龍芯頁表遍歷擴充指令集 | 無 | 有 | |
| LoongAMO | LAMO | 龍芯原子訪存指令集 | 無 | 有 | |
| LoongBT 1 | LBT 1 | 龍芯二進制翻譯加速擴充指令集 I | 有 | 有 | |
| LoongBT 2 | LBT 2 | 龍芯二進制翻譯加速擴充指令集 II | 無 | 有 | |
| LoongBT 3 | LBT 3 | 龍芯二進制翻譯加速擴充指令集 III | 無 | 有 | |
指令集
此章節需要擴充。 (2019年12月1日) |
MIPS部分
與MIPS的不同點
浮點標準
LoongISA 1.0的浮點遵守IEEE754-1989標準，使用Legacy NaN的QNaN/SNaN定義。但是其MADD指令則按IEEE754-2008的Fused MADD標準實現，與MIPS64 Release2不同。[9]
LoongISA 2.0則全部遵循IEEE754-2008標準，使用IEEE754-2008規定的NaN 2008的QNaN/SNaN定義，依照MIPS64 Release 5 實現浮點運算單元。
LoongMMI
LoongMMI（LoongMultiMedia extensions Instruction）指令集是龍芯多媒體擴充指令集的英文簡稱，用於多媒體加速。
LoongEXT
LoongEXT（簡稱LEXT）是龍芯通用擴充指令集。LoongEXT現在最新版為3.0，按照指令長度分LoongEXT32和LoongEXT64兩種類別。LoongEXT指令集已提交了對gcc社群的支援，[10]可在編譯中選用此指令集的最佳化選項。
LoongVZ
LoongVZ（簡稱LVZP）是龍芯針對MIPS64 Release 5中的VZ虛擬化模組指令集的擴充，現已在龍芯中科的KVM、QEMU和libvirt庫中有所運用。
參考文獻
- ^ 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]. （原始內容存檔於2019-11-10）.
- ^ 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]. （原始內容存檔於2019-11-10）.
- ^ 3.0 3.1 孫武. 龙芯发布新一代四核CPU：自主指令集来了. www.guancha.cn. [2019-11-30]. （原始內容存檔於2020-02-04）.
- ^ 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]. （原始內容存檔於2020-02-04）.
- ^ 龙芯 3A4000 处理器用户手册 (PDF). [2020-05-05]. （原始內容 (PDF)存檔於2020-04-08）.
- ^ 龙芯 3A2000/3B2000 处理器用户手册下册 GS464E 处理器核 (PDF). [2020-05-05]. （原始內容存檔 (PDF)於2017-06-29）.
- ^ 龙芯 GS264 处理器核用户手册 (PDF). [2020-05-05]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-07-13）.
- ^ MIPS Architecture Modules. [2020-05-15]. （原始內容存檔於2020-03-02）.
- ^ MIPS: math-emu: Add madd/msub/nmadd/nmsub emulation for Loongson-3 - Patchwork. patchwork.kernel.org. [2019-11-30].
- ^ GNU Binutils 2.32 Branched Ahead Of Release With New Features - Phoronix. www.phoronix.com. [2019-11-26]. （原始內容存檔於2020-09-19）.
