龙芯平台指令集简介及现有处理器的支持特性

LoongISA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 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。
LoongISA 2.0则全部遵循IEEE754-2008标准，使用IEEE754-2008规定的NaN2008的QNaN/SNaN定义，依照MIPS64 Release5实现浮点运算单元。
LoongMMI（简称MMl）指令集是龙芯多媒体扩展指令集（MMI即为MultiMedialnstruction的缩写）。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。MMI指令集对于多媒体编解码的性能是成倍地提升。
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，可在编译中选用此指令集的优化选项。
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。

一、编译参数

1. 指定cpu 类型 -march=loongson3a, gs464, gs464e, gs264e
2. 使用优化参数 -O2 或 -O3
3. 如果需要编译mips64r2 n64的目标文件: 添加参数"-mips64r2 -mabi=64".
4. 指令集 msa ：-mmsa
5. 指令集 msa2 ：-mmsa2
6. 指令集 mipsfpu ：-mmipsfpu
7. 指令集 Loongson MMI ：-mloongson-mmi
8. 指令集 Loongson CAM ：-mloongson-cam
9. 指令集 Loongson EXT ：-mloongson-ext
10. 指令集 Loongson EXT2 ：-mloongson-ext2
11. 指令集 Loongson EXT3 ：-mloongson-ext3
12. 指令集 Loongson AMO ：-mloongson-amo
13. 指令集 Loongson CSR ：-mmloongson-csr

指令集说明：

virt            Recognize the virtualization ASE instructions.

loongson-mmi    Recognize the Loongson MultiMedia extensions Instructions (MMI) ASE instructions.

loongson-cam    Recognize the Loongson Content Address Memory (CAM) instructions.

loongson-ext    Recognize the Loongson EXTensions (EXT) instructions.

loongson-ext2   Recognize the Loongson EXTensions R2 (EXT2) instructions.

loongson-ext3   Recognize the Loongson EXTend R3 (EXT3) ASE instructions.

loongson-amo    Recognize the Loongson Atomic Memory Operation (AMO) ASE instructions.

loongson-csr    Recognize the Loongson Ctrl Status Register (CSR) ASE instructions.

gpr-names=ABI   Print GPR names according to  specified ABI.Default: based on binary being disassembled.

fpr-names=ABI   Print FPR names according to specified ABI. Default: numeric.

cp0-names=ARCH  Print CP0 register names according to specified architecture. Default: based on binary being disassembled.

hwr-names=ARCH  Print HWR names according to specified architecture. Default: based on binary being disassembled.

reg-names=ABI   Print GPR and FPR names according to specified ABI.

reg-names=ARCH  Print CP0 register and HWR names according to specified architecture.

说明：

binutils 2.32 开始支持 mmi, ext, ext2, cam 等指令集。

使用龙芯维护的binutils 2.24 ，所有指令集均支持， msa2 的gcc 内置函数，目前只有龙芯自已维护的编译器支持。

二、查找热点函数进行代码优化

在x86平台使用intel vtune 进行热点函数分析，在龙芯平台使用Oprofile 进行热点函数分析，采用汇编对热点函数进行重写。使用时汇编时根据应用特点使用相应的加速指令。

或者采用 perf top -p pid 来查看热点函数。

目前龙芯全面支持MIPS64R2，其他扩展指令见下表:

处理器	IP CORE	MMI	CAM	EXT	EXT2	EXT3	mipsfpu	MSA	MSA2	AMO	CSR
LS2K1000	gs264e	√	√	√			√	√	√
LS3A1000 LS3B1500	gs464	√	√	√
LS3A2000	gs464e	√	√	√	√		√
LS3A3000	gs464e	√	√	√	√		√
LS3A4000	gs464v	√	√	√	√	√	√	√	√	√	√

 

 

 

 

 

 

 

参考链接：

http://www.loongnix.org/index.php/Cross-compile

http://cgit.loongnix.org/cgit/binutils-2.24/

https://git.ffmpeg.org/gitweb/ffmpeg.git/commit/5c806d5b54a7a261569b4d3c2053a321dcf4445f

https://git.ffmpeg.org/gitweb/ffmpeg.git/commit/a45e8ade2d2d46fde48ee0567ab18e23dc8c71d1

https://www.phoronix.com/scan.php?page=news_item&px=GNU-Binutils-2.32-Branched