2021年，世界最大的计算机CPU企业——Intel销售收入747亿美元，净利润224亿美元。世界最大的计算机整机企业——联想公司销售收入650亿美元，净利润18.38亿美元。CPU企业的利润率是整机企业的10倍。如果中国也能自主生产个人电脑通用CPU，电脑的价格会降到多少？

    个人电脑CPU市场几乎被Intel和AMD两家公司瓜分，这两家公司的CPU都是基于x86指令集架构生产的。有朋友可能不明白指令、指令集、指令集架构是什么意思，简单来说指令就是告诉CPU如何控制计算机输入、运算和输出的命令。所谓指令集，就是CPU中各种指令的集合。而指令集的功能是通过CPU硬件电路排布的微架构实现的，因此指令集也决定了CPU硬件电路的微架构，所以指令集和由其决定的微架构一起被叫做指令集架构。（指令集的硬件实现就是微架构。指令集架构和CPU架构是一个比较模糊的概念，它们同时包含了指令集架构和微架构的内容。）

举个例子，ARM指令集中的加法指令

  也就是说，有了指令集才能设计制造CPU、配套组装整机、整机搭载基于该指令集开发的操作系统、操作系统搭载来自全世界开发者生产的海量软件，这一切组成了一个基于指令集的庞大生态系统。

  那么问题来了，为什么Intel处理器的指令集要叫“x86”？AMD公司又为什么能和Intel使用一样的指令集架构？中国的CPU企业可以用x86指令集吗？

  1978年英特尔推出了基于新的指令集设计的CPU——Intel 8086，三年后这款处理器被IBM公司用于个人电脑，随后这款处理器在个人电脑市场大获成功，后续Intel推出的该系列处理器都以86结尾命名，包括Intel 80186、80286、80386以及80486，于是这套指令集就被命名为“x86”。

  既然指令集如此重要，Intel怎么会把x86指令集授权给自己的竞争对手AMD呢？这是因为IBM当时作为个人电脑市场的巨头，不允许自己的电脑芯片来源只有一家厂商，于是要求Intel将x86授权给AMD，以防止Intel做大做强骑在自己脸上，因此AMD也获得了x86指令集的长期授权。

  在中国也有两家厂商曾获得了x86授权，分别是海光和兆芯，不过两家公司的授权分别在2016、2018年到期，x86指令集是不断更新的，后续新版本的指令集中国厂商依然无法使用，二者在x86生态下发展的前景非常黯淡。

  抛开指令集授权不谈，操作系统和CPU都可能存在后门和漏洞，这对于我国信息系统的安全构成很大的威胁，因此也有人认为我们需要发展自主知识产权的CPU和操作系统，也就是说我们需要发展自己的指令集生态，这就是我们今天要讨论龙芯中科的原因——他们发布了国产指令集LoongArch。

  2020年8月13日，龙芯中科首次公开介绍了自研的LoongArch指令集架构。2021年7月龙芯中科正式上市龙芯3A5000——基于LoongArch研发的国产CPU，主频2.5GHz，拥有四核心，支持DDR4 3200mHz内存。前面我们已经介绍了基于指令集的生态系统，Windows操作系统是针对x86指令集架构开发的，所以我们的国产CPU并不能运行Windows系统，不能加入x86庞大而丰富的生态，龙芯3A5000只能搭载Linux和它的各种发行版系统，比如统信UOS、麒麟Kylin。x86生态积累了几十年的软件资源并不能直接被LoongArch生态利用起来。

CPU本身没有使用价值，CPU的价值由其上承载的软件生态的价值决定。——《CPU通识课》

   没有配套的软件生态，龙芯不会被市场所接受。CPU的各项技术原理早已在2000年左右成熟，相比之下软件生态的构建比制作CPU本身要难得多得多。做软件生态需要成千上万的软件厂商配合积累，那些大型专业软件开发难度甚至不亚于CPU。网上有一个关于龙芯的梗：龙芯做生态最大的障碍——腾讯，因为腾讯没有好好做适配Linux的QQ和微信。

龙芯如何打破生态系统的壁垒

  软件生态的壁垒对于龙芯生态来说是非常大的障碍， 龙芯不仅在大力推进LoongArch生态自身的软件资源建设，还为了兼容x86和ARM应用程序，对二进制翻译技术进行了多年的研究和实验，并把成果整合在了自主设计的LoongArch架构中，这让龙芯电脑可以运行原生的 Windows程序，从而使得龙芯电脑能满足用户日常使用的需求。虽然说二进制翻译有一定的性能损耗，但是在龙芯生态建设的初期这也是一种过渡的方法，无奈但有用。因此你可以在网络上看到龙芯运行Windows版本的扫雷、愤怒的小鸟、使命召唤2、CS1.6 和军团要塞等游戏、甚至可以运行Ps 6、CAD、Blender、虚幻引擎4等生产力工具。

即将到来的下一代龙芯处理器

  龙芯下一代处理器3A6000即将到来，据龙芯中科透露，3A6000 已完成设计，预计2023年上半年可以拿到样片。3A6000在相同工艺下相对3A5000性能有大幅提高，龙芯 3A6000 采用 12nm工艺，主频大于2.5GHz，采用新一代GS464x微架构。其仿真跑分相比3A5000 系列提升 30%，浮点性跑分相比 3A5000 系列提升 60%。有业内人士分析称，龙芯 3A6000的 IPC 将达到 AMD Zen3或英特尔11代酷睿的水平。龙芯下一代处理器配套的桥片7A2000已经发布，相较于前一代产品，龙芯7A2000高速I/O接口达到市场主流水平，并集成了自研GPU核心，也就是常说的“集显”，这枚集显支持1080P 60FPS和2k 30帧的视频输出。龙芯 7A2000 内部还集成 PCIE 3.0、SATA 3.0、USB 3.0/2.0、千兆网 PHY、HDMI、I2C、UART、GPIO 等接口，可为龙芯处理器提供丰富的南北桥功能。

结语 

  宝剑锋从磨砺出，龙芯打造自主CPU和软件生态的过程没有捷径、没有弯道超车，只能自力更生地直道追赶。希望龙芯能够在不断试错中不断优化迭代，为消费者带来更快更强的CPU产品。

《CPU通识课》

《计算机是如何跑起来的》

《程序是如何跑起来的》

  Arm指令集基础运算

金瑶,陈磊萍. ARM指令集与X86指令集之比较[J]. 成功(教育),2007

https://blog.csdn.net/weixin_34393486/article/details/119245400

https://www.zhihu.com/question/23474438/answer/119887585

https://zhuanlan.zhihu.com/p/153050099