近日，中国自动化学会自主指令系统技术与应用专委会（筹）（以下简称“专委会”）正式启动。

专委会的目标是大力发展自主CPU指令系统的技术体系和产业生态，通过产学研深度融合，构建独立于x86体系和ARM体系的新型信息技术体系，理念为“共商、共建、共享”。

龙芯中科董事长胡伟武任筹备组组长，来自相关领域的11位专家任筹备组副组长，《网信自主创新调研报告》主编田霞任筹备组执行负责人，134位来自各行业的专家代表共同组成专委会筹备组。

在专委会第一次工作会议上，胡伟武发表了题为《破解卡脖子问题、构建新发展格局》的报告。

他指出，指令系统是CPU和操作系统的共性基础，是信息产业的“根技术”，我国信息产业发展的核心，就是基于自主指令系统构，建安全可控的信息技术体系。

龙芯长期坚持核心IP自主研发，通过设计优化和工艺迭代，提高单核通用处理性能，目标就是构建独立于x86和ARM的第三套新型信息技术体系和产业生态。

加入专委会，就可以获得龙芯LoongArch龙架构指令系统的使用授权，并以优惠的价格，获得龙芯中科IP授权、SoC设计服务。


国产自研指令系统迈出重要一步

2021年4月，MIPS生态的重要维护者龙芯宣布放弃MIPS指令系统，发布了完全自主指令集架构Loongson Architecture，简称龙芯架构或LoongArch。

龙芯委托国内第三方知名知识产权评估机构对龙芯基础架构进行深入细致的知识产权评估。从2020年二季度开始，双方投入上百人月，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。

2021年1月，针对被评估的基础架构版本该评估机构认为：

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。

CPU指令系统是计算机的软硬件界面，是CPU所执行的软件指令的二进制编码格式规范。一种指令系统承载了一个软件生态，如x86指令系统和Windows操作系统形成的Wintel生态以及ARM指令系统和Android操作系统形成的AA生态。

无论是x86还是ARM指令系统，都需要获得“授权”才能研制与之相兼容的CPU。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。

用个形象的比喻来解释，中国人可以用英文写小说，但不可能基于英文形成民族文化。这也就是拥有指令集的公司很容易就能对获得授权的芯片设计公司卡脖子的原因，完全开源的RISCV，也是来源于美国伯克利大学，因此Loongson Architecture对中国集成电路产业而言是一个历史性突破。

龙芯架构包括基础架构部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分，近2000条指令，不包含MIPS指令系统，具有完全自主、技术先进、兼容生态三方面特点。

具体而言，龙芯架构从整个架构的顶层规划，到各部分的功能定义，再到细节上每条指令的编码、名称、含义，在架构上进行自主重新设计，具有充分的自主性。

同时，龙芯架构摒弃了传统指令系统中部分不适应当前软硬件设计技术发展趋势的陈旧内容，吸纳了近年来指令系统设计领域诸多先进的技术发展成果。同原有兼容指令系统相比，不仅在硬件方面更易于高性能低功耗设计，而且在软件方面更易于编译优化和操作系统、虚拟机的开发。

生态方面，龙芯架构充分考虑兼容生态需求，融合了各国际主流指令系统的主要功能特性，基于龙芯团队在二进制翻译方面十余年的技术积累创新，不仅能够确保现有龙芯电脑上应用二进制的无损迁移，而且能够实现多种国际主流指令系统的高效二进制翻译。


国产CPU进入全新时代

龙芯3A5000是首款支持LoongArch架构的龙芯芯片，也是3A6000的前代产品。它首次实现了从指令集、微架构到芯片设计的完全自研。在与龙芯3A4000处理器保持引脚兼容的基础上，频率提升至2.5GHz，性能提升50%以上，且功耗降低至少30%。它使用成熟工艺制造，支持128位/256位向量指令；四发射乱序执行；拥有4个定点单元、2个向量单元和2个访存单元，和2个DDR4控制器；典型功耗在35W@2.5GHz。

而龙芯3A6000是龙芯第四代微架构的首款产品，采用成熟制造工艺，其最高主频仍然保持在2.5GHz，集成4个最新研发的高性能6发射64位LA664处理器核，支持128位向量处理扩展指令（LSX）和256位高级向量处理扩展指令（LASX）。架构指令集的提升，使得龙芯3A6000较龙芯3A5000单核性能提升了60%以上，并且龙芯3A6000首次支持同步多线程，实现四核八线程，多核性能提升100%。

今年一季度，龙芯3A5000和3A6000两款芯片的总出货量，已经达到了2023年全年水平。

另外，虽然龙芯3A6000的运行频率只有2.5GHz，但根据中国电子技术标准化研究院赛西实验室的测试，龙芯3A6000的总体性能与英特尔2020年上市的第10代酷睿处理器相当，也就是3.6GHz的i3-10100。

而在去年的发布会上，主板大厂华硕还表示，把英特尔13代i5处理器降频至与龙芯3A6000同样频率后，二者性能相当。可见，这颗国产CPU已经达到了很强的水准。

而这些也都意味着，3A6000可以满足绝大部分的办公、娱乐、学习等方面的需求。

性能的进步当然很惊喜，但更重要的是实现落地应用。龙芯3A6000发布后，有数十家厂商发布了基于3A6000的桌面计算机、笔记本、板卡、存储产品、网络安全设备、工业控制计算机等各类产品，涵盖信息化办公、娱乐、工业控制、智能制造、智能家居、数字五金等多个场景。

例如，相关的电脑产品已经可以流畅运行大型3D游戏，使用微信、钉钉、中望CAD、WPS等常用办公软件和行业软件。

那么2024年一季度的销量，能取得这么好的成绩，也说明，龙芯3A6000得到了真正的商业化应用和实现市场化运营，这才是最令人欣喜的。

技术上有什么突破，固然重要，但如果这个技术不能实际应用，就没有太大的意义了。

除此之外，还有好消息，头一段时间，龙芯中科还表示，下一代的3B6600和3B7000也快来了。其中的3B6600主频为3.0GHz，同时集成 LG200 核显。而3B7000主频更是达到了 3.5GHz，很值得期待。

总之，随着3A6000的问世，国产自主化CPU也正式进入了一个崭新的历史阶段，实现彻底摆脱对国外处理器的依赖，已经不再是奢望。

因为处理器的升级迭代以及生态的不断发展，龙芯表示，龙架构的最终目标是成为与 X86 和 ARM 并列的顶层架构。这让我想起了鸿蒙操作系统，未来有一天也将成为与安卓、ios甚至是Windows、linux并驾齐驱的顶级操作系统。