陈华才_龙芯架构与Linux内核_16_9.pdf

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1、龙芯新架构龙芯新架构LoongArchLoongArch与与LinuxLinux内核内核陈华才2023.03目录目录2LoongArch 简介内核故事未来展望其他LoongArchLoongArch简介简介3 从从CISCCISC与与RISCRISC谈起谈起中央处理器（CPU）分为CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）和RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）两大类CISC的特征是指令集复杂而庞大、指令字不等长、寻址方式复杂、计算指令操作数可以是内存等，典型代表有X86 RISC的特征

2、是指令集精简而高效、指令字等长、寻址方式简明、计算指令操作数必须是寄存器等，典型代表有ARM、MIPS和Power CISC和RISC各有优劣，在发展过程中也并非井水不犯河水，而是互相吸收对方的优点。X86在内部早已实现RISC化（所谓微指令），而RISC也引入了SIMD等功能比较强大而复杂的指令（所谓向量化）LoongArchLoongArch简介简介4 龙芯处理器（龙芯处理器（LoongsonLoongson）与龙芯指令系统（）与龙芯指令系统（LoongArchLoongArch）LoongISALoongISA：基于：基于MIPSMIPS指令系统指令系统扩展扩展（旧龙芯）旧龙芯）MIPS

3、基础指令 龙芯扩展指令：LoongEXT 向量扩展指令：LoongSIMD 二进制翻译扩展指令：LoongBTLoongArchLoongArch：龙芯自主指令系统（新龙芯）：龙芯自主指令系统（新龙芯）龙芯基础指令 128位向量扩展指令：LSX 256位向量扩展指令：LASX 虚拟化扩展指令：LVZ 二进制翻译扩展指令：LBTMIPS32/MIPS64 R2/R6MIPS32/MIPS64 R2/R6LoongISALoongISALoongEXTLoongEXTLoongSIMDLoongSIMDLoongBTLoongBTLoongArchLoongArchLoongBaseLoongBa

4、seLBTLBTLVZLVZLSXLSXLASXLASXLoongArchLoongArch简介简介5 龙芯处理器三大家族龙芯处理器三大家族龙芯1号32位单核CPU（小CPU）MIPS32指令集或LA32指令集主要面向工业控制、数据采集、消费电子等龙芯2号低端64位单核/双核CPU（中CPU）MIPS64指令集或LA64指令集（龙芯2K500/2K1000/2K2000）主要面向工业控制、移动终端、嵌入式计算机等龙芯3号高端64位多核CPU（大CPU）MIPS64指令集（龙芯3A1000/3B1500/3A2000/3A3000/3A4000）或LA64指令集(龙芯3A5000/3C5000/

5、3D5000)主要面向电脑（桌面计算机、服务器、高性能计算机）等LoongArchLoongArch简介简介6 LoongArchLoongArch的主要特征的主要特征典型的RISC：32位定长指令，32个通用寄存器，32个浮点/向量寄存器4个特权级：PLV03，其中PLV0最高（内核态），PLV3最低（用户态）主要特权资源：控制状态寄存器（CSR）地址空间：支持可配置的直接映射和页表映射TLB：可变页大小的MTLB+固定页大小的STLBCache：一级指令Cache（ICache）、一级数据Cache（DCache）、二级牺牲Cache（VCache）、三级混合Cache（SCache）Co

6、re-0V-CacheD-CacheI-CacheCore-2V-CacheD-CacheI-CacheCore-1V-CacheD-CacheI-CacheCore-3V-CacheD-CacheI-CacheS-CacheLoongArchLoongArch简介简介-通用寄存器通用寄存器7寄存器编号寄存器名称寄存器用途$r0zero常数0$r1ra返回地址$r2tpTLS（线程局部存储）指针$r3sp栈指针$r4$r11a0a7参数寄存器$r4$r5v0v1返回值寄存器（复用a0/a1）$r12$r20t0t7临时寄存器$r21x保留未定义$r22fp帧指针$r23$r31s0s7静态寄存