4月19日，第五屆關鍵信息基礎設施自主安全創新論壇在北京召開，龍芯中科董事長鬍偉武在本次論壇上發表了主題為《LoongArch生態建設》的演講。龍芯中科於2021年正式發布了自主指令系統架構LoongArch，恰逢LoongArch發布一周年之際，胡偉武詳細分享了構建自主信息技術體系的必要性、以及LoongArch指令系統生態發展情況。
構建自主信息技術體系勢在必行
就我國信息產業發展現狀而言，一方面，國際貿易的不確定性倒逼國內企業使用自研CPU和操作系統，2021年我國頒布的《關鍵信息基礎設施安全保護條例》也規定電信、能源、交通、金融等八大行業的信息系統要使用國產CPU和操作系統，以上因素推動我國自主信息產業快速發展；另一方面，我國信息產業呈現着技術快速迭代、產業鏈深度融合和資本高度活躍的特點。
在這一發展過程中催生了兩條技術路線的多款CPU，一是獲得ARM授權的IP或者指令系統，在此基礎上研發芯片；二是堅持自主研發，做我國自己的技術體系。
胡偉武形象地說明了二者的區別，“採用授權的指令系統雖然可以研製產品，但不可能構建自主的信息技術體系。我們購買國外的IP來設計芯片相當於‘租房子’，不但要交租金，而且很多部分不能改動，自由度很低；而堅持自主研髮指令系統和IP做芯片相當於‘蓋房子’，雖然從0到1的過程很艱難，但能實現真正意義上的自主可控。”
“我國信息產業面臨改革開放以來最大的變局，推出自主指令系統，是建立自主體系的需要，更是實現技術自由的必要條件。”胡偉武總結說道。
龍芯指令系統架構LoongArch
在構建構建自主信息技術體系的進程中，指令系統是繞不過去的話題，胡偉武在演講中表示，我國不可能基於國外指令系統建設自主信息產業生態。
因此，推出國產的自主指令系統勢在必行，龍芯中科便是先行者之一。憑藉二十一年的CPU研發和生態建設積累，龍芯中科同時擁有了“2+3+3+2”十大技術能力。具體來看，第一個“2”即BIOS、操作系統內核能力；第二個“3”指的是三大編譯器社區GCC、LLVM、GOLANG；第三個“3”指的是虛擬機Java、javaScript、.NET；最後一個“2”則是兩大二進制翻譯系統LATX、LATA。
基於如此深厚的技術和生態積累，龍芯中科於2021年正式推出具有完全自主知識產權的LoongArch自主指令系統架構。據悉，LoongArch架構具備四大特點，一是先進性，吸收近年來指令集發展的先進技術成果，提高代碼效率；二是兼容性，融合X86、ARM等的主要特點，高效支持二進制翻譯；三是模塊化，有基礎部分，也支持二進制翻譯、虛擬化、向量化；四是擴展性，指令槽留有餘地，利於今後的持續演進。
據胡偉武介紹，目前LoongArch架構已通過國內權威機構的知識產權評估，並得到了國際開源軟件社區的廣泛認可與支持，其正在成為與X86、ARM並列的頂層開源生態系統。
基於LoongArch的軟件生態思路
接下來，胡偉武對基於LoongArch的軟件生態思路作了詳細解讀。
首先，龍芯中科會提供基礎版開源操作系統。“我們要降低產業鏈門檻，提供BIOS、內核、編譯器、虛擬機、瀏覽器、圖形庫等核心模塊技術，與此同時規範硬件的兼容性，通過統一系統架構，實現操作系統硬件的兼容，無需不斷適配。”胡偉武解釋說道。
其次，充分考慮兼容需求的自主編程框架。胡偉武表示，自主編程框架是自主操作的重要特徵，只有使用自主編程框架寫APP才能終止無休止的適配。基於編程框架對自主信息體系建設的重要性，龍芯中科正在調研Windows、IOS、Android自主編程框架的特徵，從而形成自己的編程框架，預計在明後年推出。
最後，龍芯中科通過二進制翻譯消除生態壁壘，實現廣泛兼容。據了解，二進制翻譯技術是將一種指令集的軟件翻譯到另一種指令集並實現高效運行的技術。與蘋果的Rosetta以及Intel的Houdini翻譯器一樣，龍芯中科基於自主研發的LoongArch指令集，開發了二進制翻譯系統LAT，支持X86和ARM平台的軟件在龍芯平台上運行。另外，通過軟硬件結合大幅提高二進制翻譯效率。
例如，龍芯中科通過二進制翻譯、瀏覽器插件兼容等關鍵技術，解決了IE時代應用在國產操作系統上無法兼容的普遍問題，實現基於IE ActiveX插件技術的網銀、媒體等IE的網頁應用能夠直接在龍芯平台運行。
而後胡偉武談及LoongArch生態近期的四項計劃。包括持續推動在國際上游社區創立LoongArch分支，成為與X86、ARM並列的分支、持續開展二進制翻譯系統研發和優化工作，開展自主編程語言和編程框架的研究以及LoongArch開源計劃。其中LoongArch開源計劃涵蓋有組織（兼容）的開放，部分處理器IP核（Cortex A53以下性能）源碼免費開放和核心課程遷移、實驗平台遷移等高校計劃。
最後，胡偉武表示，龍芯中科在“十四五”期間要努力完成三個轉變，一是從技術“補課”到生態建設的轉變技術“補課”到生態建設的轉變；二是從政策性市場到開放市場的轉變；三是從跟隨性發展的“必然王國”到自主發展的“自由王國”的轉變。
（校對/木棉）