LoongISA

✍ dations ◷ 2025-06-29 14:33:50 #指令集架构,龙芯

LoongISA(简称LISA)是龙芯中科注册的自主CPU指令集架构(由MIPS指令集拓展而来,采用MIPS的指令集格式)。LoongISA 指令集架构包括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 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。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,其中包括:

将 MIPS 原本的527条指令,扩展为1907条。

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。

龙芯的很多手册资料不对公众开放,因此具体指令的内容很多处于未知阶段,导致开源工具的支持也不足。LoongISA 2.0+的子指令集支持是以类似于CPUID的自定义CPUCFG指令来表达,但一些指令集分成几组的含义也不清楚。

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。

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(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(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,可在编译中选用此指令集的优化选项。

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。

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