حرکت چین به سمت خودکفایی در صنعت تراشه با معماری اختصاصی CPU

لونگسون تکنولوژی (Loongson Technology)،‌ تراشه‌ساز چینی، هفته‌ی گذشته اعلام کرد موفق به توسعه‌ی معماری مجموعه‌ دستورالعمل (ISA) اختصاصی برای پردازنده‌های مرکزی شده است. این معماری که Loongson Architecture (به‌اختصار LoongArch) نامیده می‌شود، با معماری‌های پردازشی که در خارج از چین طراحی می‌شوند هیچ ارتباطی ندارد.

نکته‌ی تعجب‌برانگیز این است که نخستین پردازنده‌های مبتنی‌ بر این معماری وارد مرحله‌ی Tape-out (آخرین مرحله از فرایند طراحی تراشه قبل ‌از ورود به خط تولید برای مشخص کردن آخرین‌ نقص‌های طراحی) شده‌اند و در سال جاری میلادی به‌صورت تجاری به بازار عرضه می‌شوند.

تامز هاردور می‌نویسد سال‌ها است پردازنده‌های لونگسون متکی‌ بر نسخه‌های مختلف معماری LoongISA (زیرمجموعه‌ی معماری MIPS64) بوده‌اند. این رویکرد باعث شد پردازنده‌های لونگسون با نرم‌افزارهایی که برای معماری MIPS64 توسعه داده شده بودند (و نرم‌افزار مخصوص ابرکامپیوتر را هم شامل می‌شوند) سازگار باشند. لونگسون در هر نسل تلاش کرد برخی اصلاحات روی معماری MIPS64 اعمال کند تا مزایایی اختصاصی برای کاربردهایی خاص ارائه دهد.

در مقایسه، گفته شده است LoongArch تقریبا دو هزار دستورالعمل اختصاصی در خود دارد. لونگسون می‌گوید در معماری LoongArch دستورالعمل‌های منسوخ را که مناسب سخت‌افزارهای مدرن نیستند حذف کرده است تا مطمئن شود پردازنده‌های متکی بر این معماری مصرف انرژی پایینی دارند و از طراحی ساده‌تری بهره می‌گیرند.به گزلرش PC Watch، معماری LoongArch شامل دستورالعمل‌های LBT، دستورالعمل‌های LSX، دستورالعمل‌های LASX و دستورالعمل‌های LVZ است. 

به نظر می‌رسد نخستین پردازنده‌های مرکزی مبتنی بر LoongArch شامل پردازنده‌ی چهار هسته‌ای Loongson 3A5000 (برای کامپیوترهای عادی) و Loongson 3C5000 (برای سرورهای چندپردازنده‌ای) می‌شوند. پیش‌تر لونگسون در وصف این پردازنده‌ها از عبارت «سازگار با MIPS64» استفاده می‌کرد؛ یعنی این پردازنده می‌توانستند نرم‌افزارهایی را که در اصل برای پردازنده‌های نسل قبل لونگسون (متکی بر مجموعه دستورالعمل MIPS64) توسعه داده شده بودند بدون مشکل اجرا کنند.

بر اساس یک گزارشی قدیمی، پردازنده‌ی Loongson 3A5000 قرار است در نیمه‌ی نخست سال جاری میلادی به بازار عرضه شود؛ درحالی‌که گفته می‌شود تاریخ عرضه‌ی 3C5000 برای اواخر سال ۲۰۲۱ تعیین شده است. 

لونگسون همچنین کتابچه‌ی راهنمای دستورالعمل زیرساخت LoongArch را منتشر کرده است تا کسانی که تمایل دارند، ارزیابی‌هایی روی این معماری جدید انجام بدهند. البته شرکت چینی تاکنون این کتابچه‌ی راهنما را به‌صورت گسترده در دسترس توسعه‌دهندگان قرار نداده است. گفته می‌شود یکی از آژانس‌های IP در چین مشغول ارزیابی معماری LoongArch است.

چین چند سال است تأکید ویژه‌ای روی مستقل شدن در صنعت نیمه‌هادی دارد و سرمایه‌گذاری عظیمی انجام داده است تا شرکت‌های تولیدکننده‌ی که در چین فعالیت می‌کنند پیشرفته‌تر شوند و سریع‌تر به لیتوگرافی‌های مدرن دست پیدا کنند. چین مدتی پیش طرحی با نام «ساخت چین ۲۰۲۵» تدوین کرد و گفت تا آن سال قصد دارد اهدافش در زمینه‌ی خودکفایی صنعت نیمه‌هادی را برآورده کند. تحلیلگران شک دارند که چین بتواند تا سال ۲۰۲۵ در صنعت نیمه‌هادی به خودکفایی برسد؛ اما این موضوع نمی‌تواند حقیقت اصلی را زیر سؤال ببرد: چین به‌سرعت در حال پیش روی به سمت اهداف بزرگش است.

ISA اختصاصی پردازنده‌ی مرکزی قطعا قدم محکمی برای رسیدن به خودکفایی محسوب می‌شود؛ زیرا به لطف این اتفاق، لونگسون از این پس مجبور نیست متکی بر آرم، x86،اMI،PSاRISC-V یا دیگر معماری‌های پردازشی غربی باشد. در گذر زمان خواهیم فهمید که آیا لونگسون می‌تواند اکوسیستمی سازگار با معماری LoongArch ایجاد کند یا خیر.

لونگسون مدتی پیش اعلام کرده بود قصد دارد سراغ استفاده از معماری متن باز RISC-V برود؛ بنابراین اگر LoongArch شکست بخورد، این شرکت برنامه‌‌ی جایگزین دارد.