LoongISA是龙芯中科技术有限公司基于MIPS64指令集架构扩展研发的自主CPU指令集架构 [1-3]。该架构于2015年8月18日与龙芯3A2000处理器、GS464E微架构及Loongnix操作系统共同发布，初始版本为LoongISA 1.0 [4] [7-8] [14-15] [22-23] [26-27]，并应用于龙芯3A2000/3B2000等处理器 [7] [9] [21]。
- 外文名
- LoongISA
- 设计公司
- 龙芯中科技术有限公司
- 上市时间
- 2015年8月18日
发展历史
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LoongISA指令系统是龙芯中科在兼容MIPS64指令集的基础上，通过扩展自主指令形成的指令集架构。 [1-3]其发展源于龙芯对MIPS指令系统的应用和改造需求。 [11] [17]
2015年8月18日，龙芯中科在北京召开发布会，正式推出自主指令系统“LoongISA”，同时发布了龙芯3A2000、3B2000处理器、GS464E微结构以及LOONGNIX操作系统。 [14-15] [23]LoongISA在MIPS64架构500多条指令基础上，新增了1400多条龙芯扩展指令，涉及基础指令、虚拟机指令、面向X86和ARM的二进制翻译指令和向量指令等四个方面。 [13] [23]
2018至2020年间，龙芯基于相对开放的MIPS指令系统，继续扩展了数百条自定义指令，使LoongISA在龙芯3A3000/3A4000、3B3000/3B4000等多款CPU中落地应用，并完成了独立的基础生态建设。 [10] [24]为优化生态，龙芯Java虚拟机团队在其开源的OpenJDK8中引入了“UseLoongsonISA”优化选项，以充分发挥LoongISA扩展指令的性能优势。 [13] [18]
随着技术发展，陈旧的MIPS基础指令难以适应CPU理论和技术的进步，龙芯在LoongISA上累计扩展了一千多条新指令，用尽了MIPS预留的扩展槽，技术演进面临瓶颈。 [20]同时，龙芯与MIPS技术授权方芯联芯公司就LoongISA等指令集的知识产权问题产生仲裁纠纷。 [25] [28]在此背景下，龙芯在LoongISA基础上，进一步研发了全新的、完全自主的指令集架构LoongArch，该架构兼容MIPS及LoongISA指令集，旨在承载更丰富的应用并构建自主可控的生态体系。 [16] [19-20] [31]
技术特点
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LoongISA是龙芯中科于2015年8月18日发布的自主指令系统。 [13-15] [23] [26-27]其设计理念是兼顾高性能、灵活性和开放性，支持丰富的指令集和高效的计算能力，适应多种应用场景。 [12]
设计理念
LoongISA的设计理念是兼顾高性能、灵活性和开放性、支持丰富的指令集和高效的计算能力，适应多种应用场景。 [12]
指令构成
LoongISA指令系统兼容MIPS64指令，在MIPS64原有527条指令基础上新增近1400条指令，形成包含LoongEXT、LoongVM、LoongBT和LoongMMI四大扩展模块的指令系统。 [1-3] [13] [18] [23]
LoongEXT(简称LEXT)是龙芯通用扩展指令集。LoongEXT指令集已提交了对gcc社区的支持，可在编译中选用此指令集的优化选项。 [5]
LoongMMI(简称MMI)指令集是龙芯多媒体扩展指令集(MMI即为MultiMediaInstruction的缩写)。MMI指令集是128位向量指令集,用于多媒体加速,现已用于龙芯的ffmpeg媒体编解码库中，gcc社区也支持了此指令集的优化选项。 [5]MMI指令集能够提升多媒体编解码的性能。 [6]
技术优势
意义与影响
采用LoongISA有助于减少对国外技术的依赖。 [12]
版本
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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。 [4]此次发布会被称作“龙芯2015新品发布暨合作伙伴大会”，会上同时正式发布了采用LoongISA指令系统的新一代处理器龙芯3A2000与3B2000、新一代处理器微结构GS464E以及社区版操作系统LOONGNIX。 [14-15] [23] [26-27]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、向量指令四个方面增加了近1400条新指令，其中包括:
148条LoongEXT指令
5条LoongVM指令(也就是LoongVZ)
213条LoongBT指令
1014条LoongSIMD指令
将MIPS原本的527条指令，扩展为1907条。 [1-3]
指令集
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LoongISA是龙芯中科技术有限公司于2015年8月18日首次发布的自主指令系统。该指令系统基于MIPS64指令集架构扩展而来，新增了近1400条龙芯扩展指令 [13] [18] [23]。其扩展指令形成了包含LoongEXT、LoongVM、LoongBT和LoongMMI等模块的指令集 [1-3] [7]。
LoongMMI
LoongMMI(简称MMI)指令集是龙芯多媒体扩展指令集(MMI即为MultiMediaInstruction的缩写)。MMI指令集是128位向量指令集,用于多媒体加速,现已用于龙芯的ffmpeg媒体编解码库中，gcc社区也支持了此指令集的优化选项。 [5]
LoongEXT
应用产品
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LoongISA指令系统于2015年8月18日首次应用于龙芯3A2000、3B2000处理器 [13-15] [23] [26-27]。后续推出的龙芯3A3000/3A4000（桌面）和3B3000/3B4000（服务器）处理器也采用了自主指令集LoongISA [24]。其中，龙芯3A4000处理器采用了完全自主指令集架构LoongISA [30]。
相关事件
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2015年8月18日，龙芯中科正式发布其新一代处理器架构产品，包括自主指令系统LoongISA、新一代处理器“龙芯3A2000”和“龙芯3B2000”，以及社区版操作系统LOONGNIX [26-27]。
2020年至2021年间，持有MIPS技术中国独家经营权的芯联芯公司对龙芯中科提出仲裁，指控其违约使用MIPS IP技术，包括在LoongISA及相关产品中的使用 [25] [28-29]。芯联芯要求龙芯中科发布LoongISA和LoongArch手册完整内容 [25] [28]。龙芯中科对此进行了回应，并采取了法律行动。该仲裁事件引发了市场对龙芯知识产权合规性的关注 [25]。
参考资料
- 1龙芯发布新一代四核CPU：自主指令集来了．www.guancha.cn．2015-08-18 [引用日期2020-02-3]
- 2自主指令集！龙芯新架构四核登场：生态丰富．news.mydrivers.com．2015-08-18 [引用日期2020-02-3]
- 3龙芯发布新一代处理器 并将进行生态建设．腾讯 [引用日期2015-08-19]
- 4龙芯正式发布新一代四核CPU．网易 [引用日期2015-08-19]
- 5GNU Binutils 2.32 Branched Ahead Of Release With New Features．www.phoronix.com．2019-01-19 [引用日期2020-02-3]
- 6FFmpeg编解码性能测试．www.loongnix.org．2019-06-26 [引用日期2020-02-3]
- 7自主指令集!龙芯新架构四核登场．北京易特奥普科技有限公司．2015-08-18
- 8根植LoongISA 服务新生态．龙芯官网．2025-07-14
- 9基于MIPS64的新款龙芯处理器突破了性能障碍．电子产品世界．2016-09-12
- 10龙芯中科深度报告:自主搭建LoongArch指令集体系,完善基础软硬件布局．百家号．2022-11-21
- 11龙芯信息化平台的应用迁移工作思考．龙芯官网．2026-01-23
- 12龙芯架构怎么样?能否成为国产工控机的独立指令集?．百家号．2025-01-03
- 13根植LoongISA 服务新生态．龙芯官网．2026-02-06
- 14龙芯 安全芯片需要真正的自主可控 ．电子技术应用．2015-09-11
- 15深度科技出席龙芯新品发布会 助推中国信息产业发展 ．bbs.deepin.org．2015-08-20
- 16终下决心!中国龙芯决定放弃所有美国技术,做真正的纯国产指令集．知乎．2020-08-27
- 17龙芯自主生态建设的知识产权之道 ——纪念世界知识产权日．龙芯官网．2026-01-23
- 18根植LoongISA 服务新生态．龙芯官网．2026-02-10
- 19科工力量:龙芯发布自主指令系统,彻底抛弃MIPS．百家号．2021-04-20
- 20自主与兼容的统一:龙芯LoongArch ．电子技术应用．2021-04-22
- 21龙芯亮相国家“十二五”科技创新成就展．龙芯官网．2026-02-10
- 22奇怪!龙芯新一代处理器为何主动降频．中关村在线．2020-10-12
- 23龙芯发布新一代四核CPU:自主指令集来了．观察者网．2015-08-18
- 24飞腾和龙芯CPU单颗出货突破百万!国产CPU生态建设到哪一步了?．网易．2020-12-01
- 25龙芯中科遭遇仲裁纠纷,国产CPU第一股成色几何?．百家号．2021-06-30
- 26为中国人争气的龙芯团队 ．红色文化网．2020-08-21
- 27中国计算机技术发展的曲折道路 ．乌有之乡．2020-09-25
- 28龙芯中科遭遇仲裁纠纷,国产CPU第一股成色几何?．网易．2021-06-30
- 29芯联芯龙芯知识产权纠葛未了局．知乎．2023-03-21
- 30龙芯3A4000．电子发烧友．2019-12-20
- 31龙蜥开发者说:众人拾柴火焰高!聊一聊我在社区的所思所想 | 第 14期 ．北京盛拓优讯．2022-12-29
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