LoongISA

LoongISA（简称LISA）是龙芯中科出品的，通过64位MIPS指令集扩展而来的CPU指令集架构。LoongISA 采用MIPS的指令集格式，包括MIPS64 Release 2全套指令集和MIPS64 Release 5中的部分指令模块，以及其他一系列龙芯中科自主扩展的指令集。LoongISA是龙芯中科的注册商标。

LoongISA

推出年份	2015年8月18日，​9年前​（2015-08-18）
设计公司	龙芯中科
最新架构版本	2.0
是否开放架构？	否
体系结构类型	寄存器-寄存器，Load-Store
字长/寄存器资料宽度	32位、64位
字节序	小端序
指令编码长度	固定长度
指令集架构设计策略	精简指令集（RISC）
扩展指令集	MMI LSX1/2 LASX LEXT1/2/3 LSPW LBT1/2/3 LBTMMU LAMU LVZP
分支预测结构	比较和分支

• 计算机科学主题
• 信息技术主题

2021年4月15日，龙芯发布了新指令集架构LoongArch，同年出品了使用该架构的3A5000。此后的龙芯CPU都使用LoongArch，LoongISA进入弃用状态。

版本

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。^[1][2][3][4] 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、向量指令和核心态等多个方面增加了近1400条新指令，^[1]其中包括：

• 148条 LoongEXT 指令
• 5条 LoongVZ 指令
• 213条 LoongBT 指令
• 1014条 LoongSIMD 指令

将 MIPS 原本的527条指令，扩展为1907条。^[3]

LoongISA 1.0 里包括 MIPS 部分指令集，其中有 MIPS64 Release 2 全套指令集和 MIPS64 Release 5 中的 MSA 向量指令模块、 DSP 指令模块和 VZ 虚拟化指令模块。

LoongISA 2.0

LoongISA 2.0是随着龙芯3A/B4000产生的新一代自主指令集，相对于LoongISA 1.0删去了其中的 MIPS DSP 指令集模块，添加了新的 LoongBT 指令集，且一并添加了新的 LoongSX、LoongASX、LoongEXT3、LoongAMO 等指令集。

指令集列表

LoongISA 指令集组件一览^[5][6][7]

指令集全称	指令集简称	指令集描述	LoongISA 1.0 GS464E、GS264	LoongISA 2.0 GS464V R2	备注
MIPS部分（MIPS64 R2）[8]
MIPS SIMD Architecture 1.0	MSA 1	MIPS64 可选SIMD模块	有	有
MIPS SIMD Architecture 2.0	MSA 2	MIPS64 可选SIMD模块	无	有
MIPS Virtualization	VZ	MIPS64 可选虚拟化模块	有	有
MIPS DSP	DSP	MIPS64 可选DSP模块	有	无
MIPS Cryptographic	CGP	MIPS64 可选密码学指令集	无	有
龙芯扩展指令
LoongMMI	MMI	龙芯多媒体扩展指令集	有	有
LoongCAM	LCAMP	硬件查找表功能指令集	有	有
LoongEXT 1	EXT 1	龙芯通用扩展指令集 I	有	有
LoongEXT 2	EXT 2	龙芯通用扩展指令集 II	有	有
LoongEXT 3	EXT 3	龙芯通用扩展指令集 III	无	有
LoongVZ	LVZP	龙芯虚拟化扩展指令集	有	有
LoongSX 1	LSX 1	龙芯向量扩展指令集 I	无	有
LoongSX 2	LSX 2	龙芯向量扩展指令集 II	无	有
LoongASX	LASX	龙芯高级向量扩展指令集	无	有
LoongSPW	LSPW	龙芯页表遍历扩展指令集	无	有
LoongAMO	LAMO	龙芯原子访存指令集	无	有
LoongBT 1	LBT 1	龙芯二进制翻译加速扩展指令集 I	有	有
LoongBT 2	LBT 2	龙芯二进制翻译加速扩展指令集 II	无	有
LoongBT 3	LBT 3	龙芯二进制翻译加速扩展指令集 III	无	有

指令集

MIPS部分

与MIPS的不同点

浮点标准

更多信息：IEEE_754

更多信息：NaN § 浮点数

LoongISA 1.0的浮点遵守IEEE754-1989标准，使用Legacy NaN的QNaN/SNaN定义。但是其MADD指令则按IEEE754-2008的Fused MADD标准实现，与MIPS64 Release2不同。^[9]

LoongISA 2.0则全部遵循IEEE754-2008标准，使用IEEE754-2008规定的NaN 2008的QNaN/SNaN定义，依照MIPS64 Release 5 实现浮点运算单元。

LoongMMI

主条目：LoongMMI

LoongMMI（LoongMultiMedia extensions Instruction）指令集是龙芯多媒体扩展指令集的英文简称，用于多媒体加速。

LoongEXT

LoongEXT（简称LEXT）是龙芯通用扩展指令集。LoongEXT现在最新版为3.0，按照指令长度分LoongEXT32和LoongEXT64两种类别。LoongEXT指令集已提交了对gcc社区的支持，^[10]可在编译中选用此指令集的优化选项。

LoongVZ

LoongVZ（简称LVZP）是龙芯针对MIPS64 Release 5中的VZ虚拟化模块指令集的扩展，现已在龙芯中科的KVM、QEMU和libvirt库中有所运用。

参考文献

1. 梁辰. 龙芯发布新一代处理器 并将进行生态建设_科技_腾讯网. tech.qq.com. [2019-11-17]. （原始内容存档于2019-11-10）.
2. 上方文Q. 自主指令集！龙芯新架构四核登场：生态丰富. m.mydrivers.com. [2019-11-17]. （原始内容存档于2019-11-10）.
3. 孙武. 龙芯发布新一代四核CPU：自主指令集来了. www.guancha.cn. [2019-11-30]. （原始内容存档于2020-02-04）.
4. 中国芯暗流涌动，龙芯、飞腾他们都在走什么样的路？. digi.163.com. 2015-10-22 [2019-11-30]. （原始内容存档于2020-02-04）.
5. 龙芯 3A4000 处理器用户手册 (PDF). [2020-05-05]. （原始内容 (PDF)存档于2020-04-08）.
6. 龙芯 3A2000/3B2000 处理器用户手册下册 GS464E 处理器核 (PDF). [2020-05-05]. （原始内容存档 (PDF)于2017-06-29）.
7. 龙芯 GS264 处理器核用户手册 (PDF). [2020-05-05]. （原始内容存档 (PDF)于2019-07-13）.
8. MIPS Architecture Modules. [2020-05-15]. （原始内容存档于2020-03-02）.
9. MIPS: math-emu: Add madd/msub/nmadd/nmsub emulation for Loongson-3 - Patchwork. patchwork.kernel.org. [2019-11-30].
10. GNU Binutils 2.32 Branched Ahead Of Release With New Features - Phoronix. www.phoronix.com. [2019-11-26]. （原始内容存档于2020-09-19）.

参见

• 计算机科学主题
• 信息技术主题

• 龙芯
• 龙芯中科
• MIPS架构
• 精简指令集

外部链接

• Loongnix 开源社区源码库 （页面存档备份，存于互联网档案馆）