Na semana passada, a empresa de processadores chinesa Loongson anunciou planos para lançar uma nova arquitetura de conjunto de instruções. Loongson é conhecido por processadores baseados na arquitetura MIPS e está vinculado à Academia Chinesa de Ciências.

De acordo com a empresa, sua nova arquitetura LoongArch inclui uma arquitetura de base, bem como extensões como instruções vetoriais, virtualização e tradução binária. A arquitetura supostamente tem quase 2, instruções – um número surpreendentemente alto – com a empresa reivindicando que a arquitetura fornece independência completa da tecnologia desenvolvida em outro continente.

Opinião Stewart Randall é Chefe de Eletrônica e Software Embarcado da Intralink, uma consultoria de desenvolvimento de negócios internacional que ajuda as empresas ocidentais de tecnologia a se expandir em Ásia leste.

A empresa disse que a arquitetura acabou com o “conteúdo desatualizado” encontrado nos conjuntos de instruções tradicionais e é mais adequado para design de alto desempenho e baixo consumo de energia. A nova arquitetura, afirma, torna mais fácil compilar software e desenvolver sistemas operacionais ou máquinas virtuais. Também é compatível com conjuntos de instruções convencionais, portanto, o software projetado para x 86 ou Arm deve ser capaz de rodar em LoongArch.

Uma arquitetura de conjunto de instruções (ISA) é o link entre o hardware e o software. Ele especifica como o hardware executa o código do software. A China tem contado até agora com ISAs desenvolvidas por empresas estrangeiras.

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A busca da China por uma CPU local O mercado global de CPU tem sido dominado pela arquitetura x 64 por anos, essencialmente controlado por duas empresas, Intel e AMD .

Há vários anos, as empresas chinesas vêm tentando romper este duopólio, com algum sucesso no mercado interno, mas definitivamente não global. Huawei e Phytium usaram a arquitetura Arm v8 para criar poderosos 28 – chips de servidor de núcleo usados ​​em centros de dados e supercomputação. Sob pressão dos EUA, é difícil para qualquer uma das empresas continuar criando esses chips.

Hygon and Zhaoxin design x 64 processadores por meio de joint ventures com AMD e VIA, embora Hygon também tenha enfrentado problemas geopolíticos. Outra empresa, a Sunway, sempre usou a arquitetura Alpha menos conhecida projetada nos Estados Unidos, mas, pelo que eu sei, os processadores Sunway só foram usados ​​dentro do governo.

Algumas empresas, principalmente C-Sky e China Core, tentaram promover suas próprias arquiteturas ou variantes de outras mais antigas como PowerPC no mercado comercial. Ambos falharam mais ou menos e, desde então, aderiram à tão comentada arquitetura RISC-V de código aberto. O Alibaba adquiriu a C-Sky em 2018. Agora é uma empresa líder de processadores RISC-V sob o nome de T-Head.

Loongson sempre usou a arquitetura MIPS. O MIPS ISA tem uma história interessante, mas está saindo de moda – até mesmo seu proprietário, MIPS Technologies, trocou-o em favor do RISC-V.

Nunca houve uma arquitetura chinesa bem-sucedida. C-Sky falhou em escalar e mudou para RISC-V. Outras empresas que afirmam ser “made in China” usaram ou usam arquiteturas de código aberto ou licenciadas existentes.

Começar do zero para construir um ISA é um grande desafio. É mais rápido projetar sua CPU com base em uma arquitetura madura, porque existe um ecossistema de hardware e software existente para se agarrar.

No entanto, com Huawei, Phytium, Hygon e Shenwei na lista de entidades dos EUA , A China teme não ter uma arquitetura totalmente independente. O RISC-V pode ser uma ótima plataforma para as empresas chinesas irem para o exterior com seus projetos, mas é uma iniciativa global e, em alguns casos, a China pode querer algo que seja totalmente seu.

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Nenhuma violação de patente Você pode estar se perguntando se o LoongArch infringe patentes de outras arquiteturas. Para dissipar esses temores, Loongson pagou por uma agência de IP terceirizada no ano passado para analisar se LoongArch infringia outras arquiteturas, incluindo Arm, x 64, RISC -V e MIPS. Eles concluíram que o design é único e independente, que seu manual era claramente diferente de outros e que não infringia as patentes chinesas de nenhuma das principais arquiteturas internacionais.

Talvez a chave frase aqui é patentes chinesas, ao invés de global. Isso pode ser algo para ficar de olho. Loongson diz que vai analisar patentes internacionais também, mas até agora concluíram que a arquitetura é completamente independente e controlável.

Parece-me que para evitar violações de patentes e ao mesmo tempo emular de suporte de outras arquiteturas, eles acabaram aumentando a complexidade de seu conjunto de instruções: 2, instruções é mais do que outras arquiteturas convencionais.

Loongson 3A 5000 A CPU Loongson 3A 5000, anunciada no mês passado, já está usando esta nova arquitetura e já foi “gravada” com sucesso e enviada para uma planta de fabricação para produção, em 12 nm.

Esta CPU é destinada ao mercado de PCs. O interessante aqui é o nó do processo. Loongson sempre usou GlobalFoundries para gravar chips com base no processo FD-SOI da ST-Micro. Pode-se presumir que eles continuariam a usar GlobalFoundries para o chip de nova geração, mas não anunciaram que processo usará.

Alguns disseram que usará o TSMC 12 nm processo, enquanto outros sugeriram que poderia estar usando SMIC, que agora possui a capacidade de gravar 12 nm. O SMIC pode não estar pronto para produção em massa ainda, mas para um chip de teste, isso não deve ser um problema. Esta poderia ser uma arquitetura chinesa fabricada em uma fábrica chinesa – apenas boato agora, mas algo a considerar. TSMC ou GlobalFoundries são ainda mais prováveis, já que SMIC 000 nm seria novo para a empresa, e SMIC recentemente passou por mais restrições de os EUA.

Também vale a pena notar que Loongson mudou de 12 nm em chips anteriores para 12 nm mostra o desenvolvimento em suas capacidades de design. Ele também tem um novo chip de servidor 3C 5000 usando o mesmo processo, mas é considerado muito mais poderoso.

Por que não RISC-V? Desde que a Wave Computing se tornou MIPS Technologies e abandonou a arquitetura MIPS em dezembro, houve rumores de que Loongson o seguiria. A maioria na indústria presumiu que a empresa mudaria para o RISC-V como muitas outras fizeram.

RISC-V parece ser o caminho mais fácil para uma empresa como a Loongson, mas existem alguns motivos pelos quais ela pode ter optado por não fazê-lo. Primeiro, existem outras empresas fazendo isso, então seria difícil diferenciar. Em segundo lugar, está claro que Loongson queria algo 100% chinês, não dependente de uma arquitetura internacional. Finalmente, Loongson pode estar planejando seguir o modelo RISC-V e realmente abrir a arquitetura.

De acordo com seu comunicado à imprensa, uma vez que a situação da patente de IP seja confirmada globalmente, eles planejam criar uma Aliança LoongArch onde os membros podem acessar a arquitetura e os núcleos IP Loongson gratuitamente. Embora a empresa não tenha dito que o conjunto de instruções será aberto aos membros, certamente é possível.

Há rumores de que a empresa irá ingressar no consórcio RISC-V. Antes do anúncio do LoongArch, os executivos disseram que estão “ansiosos para se juntar ao consórcio de instrução de código aberto”. Muitos pensaram que isso significava RISC-V, mas poderiam estar fazendo alusão à sua própria aliança.

Não me surpreenderia se a empresa aderisse à RISC-V. Sua própria arquitetura poderia ser usada na China para aplicações militares ou governamentais, enquanto o RISC-V seria uma plataforma melhor para Loongson finalmente se tornar global.

O tempo vai tell “Somente alcançando a independência na raiz do sistema de instrução é que as cadeias do ecossistema de software podem ser quebradas”, disse a administração da Loongsoon em seu comunicado à imprensa. Essas declarações deixam claro que o objetivo principal do LoongArch é que a China tenha sua própria arquitetura de conjunto de instruções totalmente independente.

Desde que o C-Sky mudou para o RISC-V, este não foi o caso. Embora eu não veja LoongArch se tornando uma arquitetura globalmente competitiva, já que os ecossistemas são difíceis de construir, poderia ser outra corda no arco de autossuficiência da China.

Também será interessante ver como o LoongArch Alliance desenvolve. Ele abrirá a arquitetura do conjunto de instruções? Se os designs dos núcleos são gratuitos, isso é apenas para pesquisa ou também para uso comercial?

Toda essa iniciativa definitivamente tem apoio do governo. Loongson saiu do Institute of Computing Technology da China Academy of Sciences, que ainda é um acionista majoritário, e membro do consórcio RISC-V, com uma pessoa em seu conselho.

Eu ficarei com Fique de olho se o LoongArch infringe quaisquer patentes globais, quaisquer benchmarks de processador, como sua aliança se desenvolve e se ele muda para RISC-V no final também. Provavelmente será usado em aplicativos governamentais e militares de PC e servidores, mas será que será possível ir além disso? O tempo vai dizer.

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