LoongISA
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| 推出年份 | 2015年8月18日 |
|---|---|
| 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 |
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。
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
LoongISA 1.0
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
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
| 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
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MIPS部分
与MIPS的不同点
浮点标准
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
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
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
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
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ 3.0 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）.
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ 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）.
- ^ MIPS Architecture Modules. [2020-05-15]. （原始内容存档于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]. （原始内容存档于2020-09-19）.