放弃MIPS，龙芯为何推出自主指令集架构？

坤叔

芯片是电子设备中最基础、最精密的元件，而如果把芯片制造流程比作盖房子，那指令集架构就相当于地基，目前桌面计算机系统是x86指令集架构体系的天下，主导者是英特尔、AMD、NVIDIA等美國企业，移动端则是ARM指令集架构的王朝，市场主导是ARM和苹果等欧美系企业。不难看出，赢在起跑线上的欧美科技壁垒一直是挡在芯片国产化面前的几座大山，依托于底层架构带来的庞大生态体系难以撼动，面对卡脖子基本是无力抵抗。

所以，从最根本的角度出发，我们需要一套属于自己的自主架构，目前来看，在这方面走在最前面的，就是大家熟悉的龙芯。在2020年，龙芯就推出了完全自主指令集：龙架构（LoongArch）。从此，中国正式拥有了属于自己的指令集架构生态。

自主指令集架构：打破桎梏的关键

其实在2019年之前，龙芯系列产品一直都在使用MIPS指令授权，作为x86和ARM之外的另一大指令集，MIPS拥有开源特性的同时还可以自由更改增加指令，正是因为这两大特点，龙芯才会在2010年刚开始产业化时就选择与MIPS合作，并购买了终身授权，希望能在MIPS上构建自治生态。但遗憾的是，2018年欧美开始针对我国科技企业卡脖子，MIPS在合作上也跟龙芯产生分歧，2019年更是直接宣布关闭开源计划，这也就成为了龙芯转攻自主架构的直接导火索。

但你可能会觉得，龙芯为什么可以在这么短的时间内实现从MIPS到龙架构的转换呢？事实上即便MIPS不卡脖子，龙架构的出现也是必然，因为随着技术积累和发展，MIPS已经不能满足指令集拓展需求了，而龙架构在提前布局专利市场的同时，也已经获得了独立的Linux主线支持，还被GCC、.NET、Linux内核社区等国际主流开源组织所认可，从侧面证明了龙芯的龙架构是一种没有知识产权风险，独立自主的CPU指令集架构。

其次，龙架构的中断模型被ACPI接受，成为继x86、ARM64之后的第三种ACPI支持的CPU架构，要知道MIPS、ARM32以及RISC-V都没有成为ACPI规范的国际标准，ACPI规范作为可实现不同硬件设计需求的灵活配置，以操作系统为主导的电源管理方案，基础性不言而喻。而龙架构的中断模型写入ACPI规范也意味着行业金标准的认可。

产品性能迭代迅速，逐步实现自主可信可控

在2018年中兴遭遇美国“封杀”事件之后，中国工程院院士倪光南就曾撰文指出：“任何事物的发展都有个过程。具体到网络信息技术领域，从用户体验来说，有个比较站得住脚的共同规律，是从不可用到可用，从可用到好用。”龙芯在2019年推出的最后一代基于MIPS指令集的3A/3B4000已经做到了可用的水准，大幅缩小了与当时主流英特尔/AMD芯片的性能差距。更换为龙架构就意味着重新进行软硬件的兼容优化，相当于房子推倒gcj重新打地基，但即便如此，在2022年推出的龙芯第四代产品3A6000和3A7000，其中3A6000的IPC性能与AMD锐龙55600G和英特尔Corei71165G7相差不大，赶上了国际主流水准。而根据路线图，3A6000预计会在2023年，也就是今年正式推出，这意味着国产芯片在更换自主架构后，性能也依旧保持了较高增速。

即便如此，也不要忽略了生态壁垒的影响，在优化到位的情况下虽然可以勉强跟上英特尔、AMD的商用产品步伐，但就大宗PC商业市场来说还有巨大的差距，龙架构目前的目标还是面向需要自主可控可信的行业，发展不会被卡脖子的基础软件生态，比如操作系统内核、编译器、应用程序等等。而如果要进行第三方兼容，就需要跟随其他生态版本的迭代进行调整，这意味着总是会慢半拍甚至断代，所以龙架构的主要赛道还是信息技术应用创新产业。

这也正是“十四五”规划和2035远景目标纲要中的重点，目前基于龙芯龙架构打造的桌面电脑、服务器等产品已经广泛应用于党政、能源、交通、教育等多个行业。芯片产业其实并不存在所谓的“弯道超车”，我们必须要正视国产芯片落后于国际的事实，目前我们的小目标仍然是“让中国人用上完全自主的CPU”！