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CPU处理器|20年“炼出”国内首个自主CPU指令集架构 龙芯凭什么？

美国对中国芯片行业的卡脖子 ， 让我们意识到在别人的墙基上砌房子 ， 再大再漂亮也可能经不起风雨 ， 甚至会不堪一击 。
也让国内芯片行业吵了几十年的“引进吸收”还是“自主研发”明确了方向 ， 五中全会首次明确提出 ， 要把科技自强自立作为国家发展战略的支撑 。
作为芯片产业最重要的芯片之一 ， CPU实现国产自主可控对支撑国家信息产业发展和保证信息安全都至关重要 。
2021年4月15日 ， 坚持了20年自主研发的龙芯中科技术股份有限公司正式推出龙芯自主指令系统架构LoongArch ， 实现了历史性的突破 ， 让中国的芯片从必然王国走到自由王国 。
完全自主在国内多次被“打假”后 ， 龙芯自主指令系统架构（LoongArch）能否经得起检验？在强大的Wintel（Windows+Intel）和AA（Android+Arm）格局下 ， 龙芯建立全球CPU的第三套生态有没有机会成功？中国核心技术的发展 ， 为什么不应幻想弯道超车？
CPU处理器|20年“炼出”国内首个自主CPU指令集架构 龙芯凭什么？
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从MIPS到完全自主可控LoongArch
龙芯中科2010年脱胎于中科院计算所 ， 很长一段时间 ， 龙芯都是国内为数不多坚持CPU自研 ， 走芯片自主可控路线的少数派 。
公司创立的前五年 ， 龙芯主攻工控市场 ， 2015年龙芯CPU出货几万颗 ， 从无到万颗用了五年 。这并没有动摇龙芯坚持自主可控的决心 。
“十三五”期间 ， 龙芯一方面继续深耕工控市场 ， 一方面开始进军电子政务市场 ， 出货量不断增加 ， 2019年出货几十万颗 ， 从几万颗到几十万颗的出货量用了四年 。
2020年 ， 龙芯自主CPU的出货量又提升了一个数量级 ， 达到了百万级 。龙芯中科董事长兼龙芯CPU首席科学家胡伟武告诉雷锋网：“龙芯经过过去20年完成了技术补课 ， CPU不断迭代 ， 我觉得2022年我们的CPU能够稳定在每年几百万片的出货量 ， 我们也将逐步走向开放市场 。”
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龙芯中科董事长兼龙芯CPU首席科学家胡伟武
完成技术补课准备走向开放市场的龙芯在2018年左右发现 ， MIPS已经不是他们最好的选择 。
“龙芯过去基于MIPS指令系统研制CPU并发展软件生态 ， 经过20年的努力 ， 不管是软件生态还是CPU核 ， 龙芯的设计都超过MIPS公司 。MIPS社区大概三分之二的维护工作都是龙芯在做 ， 像浏览器、Java、媒体播放器等 ， MIPS公司主要是维护CPU内核和基础编译器 。另外 ， MIPS有些技术特征很老了 ， MIPS顶层的64个指令槽基本上用完了 ， 要加指令也比较难加了 ， 像延迟槽也成为一个设计负担 。”胡伟武说 。
这是龙芯放弃MIPS的内因 ， 外因是MIPS的所有权一直在变化 。
“那时候我想明白了一个道理 ， 采用授权指令系统可以研制产品 ， 但不可能形成自主产业生态 ， 就像中国人可以用英文写文章 ， 但不可能基于英文形成民族文化 。。于是在内因和外因的共同作用下 ， 我们决定自主开发一套指令集架构 。”胡伟武表示 。
为了LoongArch能够长远发展 ， 龙芯中科高度重视与龙芯架构相关的知识产权 ， 委托了国内第三方知识产权机构对龙芯基础架构进行了深入细致的知识产权评估 ， 将LoongArch与ALPHA、ARM、MIPS、POWER、RISC-V、X86等国际上主要指令系统有关资料和几万件专利进行深入对比分析 。
今年1月第三方机构得到了三个评估结果：
LoongArch在指令系统设计、指令格式、指令编码、寻址模式等方面进行了自主设计 。
LoongArch指令系统手册在章节结构、指令说明结构和指令内容表达方面与上述国际上主要指令系统存在明显区别 。
LoongArch基础架构未发现对上述国际上主要指令系统中国专利的侵权风险 。
接下来 ， 龙芯中科和第三方知识产权评估机构还会进行境外专利分析和进一步的知识产权评估 ， 并根据评估情况逐步发布完整的LoongArch指令系统手册 。


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