龙芯自主指令集架构，“国产之光”还是“PPT式胜利”？

       4月15日，龙芯发布了完全自主的指令集架构LoongArch，与此同时，支持龙芯架构的龙芯3A5000处理器芯片已经流片成功，基于新架构的完整操作系统已经在3A5000计算机上稳定运行。

　　龙芯在LoongArch之前，一直是采用MIPS的授权。但有意思的是，当年曾比肩x86、Arm，被称为全球三大架构之一的MIPS，其所属公司在今年3月已经宣布放弃继续设计MIPS架构，转而投身到RISC-V阵容当中。

　　实际上，MIPS架构在现在看来确实有不少较为落后的设计，比如对睿频支持不友好、部分指令老旧拖低性能等。另一方面，中美贸易战背景下，不少国产CPU制造商都受到了不同程度的影响。采用Arm架构的华为、飞腾，以及采用x86架构的海光，相继被列入“实体清单”，指令集授权或是芯片制造都受到严重制约。因此，在这样的背景之下，自主指令集架构的必要性便不言而喻。

　　早在去年8月，在全国计算机体系结构学术年会上，龙芯创始人胡伟武就透露了LoongArch架构，他声称要研发一款既“自主”又“兼容”的指令集，如果最终达成目标，这将是一个自带生态的自主可控指令集架构。

　　众所周知，软件生态对于CPU架构而言几乎就是生命。一个全新的指令集架构要能够获得市场认可，目前而言最便捷的方法就是兼容其他指令集架构的生态。比如苹果Mac OS从使用x86 CPU过渡到Arm CPU的过程中，采用了Rosetta 2将原本只支持x86运行环境的软件通过动态二进制翻译来转译代码，以使得软件可以在Arm CPU下运行。

　　同样，官方宣称龙芯的LoongArch能够兼容MIPS、x86、ARM、RISC-V这几种指令集的 Linux程序，采用软硬件结合的二进制翻译方式，对Arm和RISC-V的翻译效率要比x86更高。甚至根据官方说法，翻译执行MIPS能达到100%原生性能，翻译执行ARM达到90%原生性能，翻译执行x86也能够达到80%原生性能，并可通过某种方式安装运行Windows，对Windows的整体翻译可以有70%原生性能。

　　不过在编者看来，LoongArch到目前为止依然存在很多疑点。首先，龙芯宣称翻译Arm和x86指令的效率分别达到90%和80%，MIPS甚至实现100%原生性能，但目前除了发布会上的PPT，并没有任何证据能够证明能够达到如此高的翻译效率。而历史上，无论是从PowerPC到x86，还是从x86到Arm，翻译二进制都只是被用于过渡，最终都要利用软件适配才能发挥指令集架构的优势。

　　另一方面，根据偷跑的性能测试显示，采用LoongArch架构的龙芯3A5000整数性能只比2019年9月发布的飞腾FT-2000/4高出10%；在全局光照渲染器smallpt测试算法性能时，3A5000更是不如FT-2000/4。回想起龙芯上一代曾经号称“国产最强桌面CPU”，但直到2021年最新一代才赶上了对手第一代的水平，实在让人怀疑龙芯的PPT存在“夸大”的嫌疑。

　　当然，不排除是测试软件或是系统平台对LoongArch适配不完善，那么这就回到了生态问题上。目前为止，龙芯所公开的数据少之又少，甚至连指令集手册都没有开放，生态从何谈起？纵观历史，x86依靠PC浪潮崛起，Arm赶上了移动设备的需求，RISC-V拥抱了物联网时代。而即使是国产替代的需求，龙芯也不具备飞腾等厂商的出货量支撑，更没有华为这样的生态号召力。到底是骡子是马，还得拉出来溜溜，希望等到5A3000正式上市的时候能带来更多好消息。