龙师傅好想让人人都学会设计CPU

由于美国的科技封锁，在打算机技能方面，我国的学生和科研职员在很长的历史阶段，都只能学到根本理论，而无法得到高层次的技能资料。
仅靠根本理论是无法研制涌当代打算机的，就像中学教材上就讲解了火箭事理，但按照事理制造出的实物只能算是模型，间隔实用还差十万八千里。

我国翻译过一些打算机体系构造（打算机事理和构造）教材，但那些教材都涉及不到核心技能，知识构造也比较迂腐。
何况大多数老师对CPU设计也没有深刻体会，就很难做到深入浅出地讲解。
再加上CPU设计属于“屠龙之技”，于是连续几十年，我国打算机类传授教化的紧张内容是打算机运用技能，而非打算机的设计和制造。
纵然一些学生和科研职员对打算机核心部件有浓厚兴趣，也只能“学”得云遮雾罩，而不能“习”出拨云见日。

在电子管和晶体管打算机的时期，我们的做法是自己走完从事理到产品的征途，再把研究过程中的体会和成果整理成教材。
然后开设专门的培训班，由科研一线的科学家担当老师，再让通过培训的学生加入新型打算机的研制团队，帮助他们发展为新一代的中坚力量。

在微型处理器时期，我们一度失落去了这样的知识传承体系。
巧妇难为无米之炊，在我国拥有自主研制出高性能CPU的能力之前，学校中能把根本构造理解通透的学生就已是百里挑一。
要改变这种没处学，无法习的状况，就必须重新建立起从传授教化到实践一条龙的培养体系，不但要有能真正讲清楚打算机体系构造的教材，还要让老师和学生都有机会亲自参与到CPU设计中来。

要实现这个目标，只靠学校和科研机构是不足的。
今时不同昔日，对付CPU设计，现在技能积累最深厚、实践履历最丰富、演习机会最充分的都是CPU行业中的头部企业。
必须以一流的CPU企业为依托，才能建立起完善的CPU设计人才培养体系。

综述

海内现在有6家紧张的CPU设计单位，个中最热衷于传播CPU设计技能、培养CPU设计人才的莫过于龙芯CPU的研发团队。
龙芯CPU起源于中科院打算技能研究所，他们本来就承担着培养人才的任务，在龙芯CPU开始市场化运作，组建了龙芯中科技能株式会社之后，培养人才的传统更加被发扬光大。

龙芯公司的很多专家在高校承担着传授教化任务，不但能与学生分享只有通过实践才能感悟到的心得体会，还能带领学生参与实际的芯片设计。
由于CPU包含了最繁多的功能，以是只要学会了设计CPU，自然就能设计大多数类型的芯片。
二十多年来，龙芯团队源源不断地教导学生，培养工程师乃至专家，向芯片行业运送了大量的精良人才。

然而一家之力毕竟有限，即便从龙芯获益的学生和工程师盈千累万，但对海内芯片行业弘大的人才缺口仍旧是杯水车薪。
为了迅速增加芯片人才的基数，并帮助有志于芯片设计的学生能更好地发展，龙芯于2016年开启了与浩瀚高校联合培养芯片人才的模式。
通过编写深入浅出的教材、设计CPU实验教具、开源成熟的CPU核心、举办CPU设计比赛等办法，建立起了一套完善的培养、勉励、选拔的机制。

2022年，龙芯又启动了更加完善的“百芯操持”。
百芯操持不再仅限于传授教化，而是让学生真正进行芯片产品设计，涵盖了从芯片设计到流片验证，以及芯片运用系统开拓和商业化的全部环节。
龙芯为百芯操持开源了两款CPU核，并供应一系列的外围IP核，学生可以直策应用，也可以自行设计。
龙芯还为学生们准备了全套的开拓和验证工具，并供应全程的技能辅导。

百芯操持的紧张内容是：操持在5至10年内，在全国范围选择百所高校，以校企互助的模式，共建百个“芯片联合实验室”。
联合实验室将基于龙芯高校操持免费供应的IP，可联合第三方共同研发实用型的自主芯片，并形成家当化运用。
通过百芯操持，将百个实验室联网形成基于龙芯自主芯片IP的生态圈，打造兼具自主创新、科研创新、做事地方经济和人才培养功能的产学研互助平台。

龙芯公司还是国家设立的博士后科研事情站之一，定位于进一步为国家自主创新“卡脖子”行业培养紧缺人才，培养敢于欢迎寻衅、有志于从事运用、根本研究的核心人才。
龙芯博士后科研事情站设立在龙芯实验室，这个实验室目前紧张有二进制翻译、异构打算、性能剖析、安全机制、内存打算等五个研究方向，都是打算机领域底层核心的课题。

全体人才培养体系的建立和完善，以及对校企互助模式的探索，受益的是全体半导体行业。
对付龙芯来说，即便弱水三千，它也只取一瓢。

龙芯竭尽所能地培养芯片人才，紧张是源自于任务、义务、信念等分开了低级意见意义的追求，也是传承自老一辈打算机专家的无私奉献精神。
龙芯的掌门人胡伟武是夏培肃的学生，夏培肃是中国自主打算机奇迹的首创者。
她编写了中国第一本打算机体系构造教材，开办了中国第一个打算机体系构造培训班，研制了中国第一台完备自主的电子打算机。
夏培肃是中国打算机奇迹的奠基人之一，胡伟武深受老师的影响，也执着于中国自主打算机奇迹的发展。

胡伟武研制了中国第一枚通用微处理器，编写了中国第一本基于自主架构的打算机体系构造教材，他主导研制的龙芯系列CPU代表着中国通用途理器的最高水平，龙芯公司也成为了我国打算机教诲体系中不可或缺的骨干力量。

打算机教材

龙芯的技能专家以及互助者，编写了一系列的教材，专业的主讲CPU事理和设计、操作系统事理和设计等，大众化的紧张是打算机软件开拓和利用，以及用于中小学信息课的打算机入门教材。
确切地说，海内6家紧张的CPU企业中，只有龙芯编写了与CPU设计干系的专业书本。
大概是由于龙芯的CPU技能是从零开始自主积累，以是龙芯有权传播自己的任何CPU知识，不会遭到任何限定。

讲解打算机事理、体系构造、CPU设计的有：《打算机体系构造根本》（本科教材，已有3次改版）《打算机体系构造》（研究生教材，已有2次改版）《CPU设计实战》（通过实例讲解CPU设计）《CPU通识课》（讲解CPU知识）

这一系列教材，浓缩了龙芯的CPU专家二十多年的技能积累和实践履历，涵盖了从知识到理论再到实践的学习流程。
以往海内也出版了一些此类书本，但大多不是一线的CPU设计专家编写，很难从设计师的角度讲清楚各种算法和构造对CPU性能、功能、安全性的实际影响，更无法提点实际设计过程中的要点和难点。
而龙芯的专家们编写的这几本书，读起来就不会有隔靴搔痒之感。

讲解龙芯嵌入式平台软硬件开拓的有：《龙芯嵌入式系统软硬件平台设计》《龙芯嵌入式系统事理与运用开拓》《嵌入式Linux系统设计与运用——基于国产龙芯SoC》《用“芯”探核——龙芯派开拓实战》

讲解桌面操作系统事理和设计以及运用软件开拓的有：《用“芯”探核——基于龙芯的Linux内核探索解析》《用“芯”探核——教你构建龙芯平台Linux系统》《汇编措辞编程根本——基于LoongArch》《龙芯运用开拓标准教程》

讲解龙芯打算机运用的有：《龙芯做事器管理与运维实战》《龙芯电脑利用解析》《龙芯电脑利用解析——UOS版》《龙芯WPS Office利用解析》

其它类型及中小学打算机入门教材有：《龙芯自主可信打算及运用》《小学信息技能（龙芯版）》《初中信息技能（龙芯版）》《中小学信息技能（人工智能教辅）》

在线课程

龙芯公司以及互助者们都热衷于传播知识，但分身乏术，幸而网络供应了便捷的知识传播渠道。

在网络视频平台上，其它公司官方发布的视频基本上都是宣扬产品，龙芯中科则分歧凡响，很大部分是专业的技能内容，是成体系的专业课程。
除了龙芯官方发布的课程内容，还有很多的高校教授和业界专家也喜好分享专业的知识。

例如下面这些系列课程，每一门课程都和高校正式授课一样分为多少个节点，循规蹈矩，无比详尽：

《“龙架构”打算机核心课程——打算机体系构造根本》（龙芯中科胡伟武老师）《“龙架构”打算机核心课程——深入理解操作系统》（南开大学宫晓利老师）《“龙架构”打算机核心课程——编译系统设计与实现》（中科大李诚、徐伟老师）《龙芯自主指令系统架构LoongArch单周期处理器设计》（龙芯中科汪文祥）《智龙微课》（南工孙冬梅老师）《龙架构(LoongArch)：一个新指令集的设计实践》（中科院打算所张福新老师）《龙芯中科“打算机系统构造专题”研讨会》（龙芯中科）《龙芯平台运用开拓课程》（网络安全尖锋演习营）《龙芯公开课》（鸽工芯事）《信创培训-龙芯中科系列-运用开拓与迁移技能》（尚大教诲）《“中国软件杯”龙芯赛题辅导会》（阿图教诲）《龙芯Java开拓系列》（编程到老）

很多专家的课程，正常来说只有特定高校的特定专业，或者他们带的研究生有机会学习，但他们都怀着教书育人的热心，愉快地向所有人分享宝贵的专业知识。

除了课时较长的、系列化的专业课程，其它的单独讲解某些知识点、技能方案、利用技巧的网络视频就不胜列举了。

总之，在海内六家紧张的CPU企业中，龙芯中科是传播CPU、操作系统、编译器等核心技能最积极的企业。
网络上与龙芯CPU干系的技能分享和谈论，在国产CPU中也是最热烈的。

CPU实验装备

对付CPU设计，只通过书本和老师的讲解来学习还是颇有难度的，因而龙芯设计了一系列的传授教化用具帮助学生更快理解CPU的事情过程。
例如下图所示的各款CPU设计与体系构造传授教化实验系统，从单片机到多路CPU互联系统搜罗万象。

以往，海内高校传授教化打算机体系构造的课程时，大多是引用国外大学及研究机构的虚拟机及其相应仿照或仿真器用于实验，硬件实验平台险些是一片空缺。
国内外以前也有一些称之为CPU实验箱的产品，但基本上只是用于实验外部接口，而不会深入到CPU的内部构造。
少数涉及到CPU构造的，也仅限于最大略的单周期处理器，相称于CPU模型。
而龙芯的产品则能让学生进行更深入的探索，合营干系的教材和实验辅导书能够知足不同层次的传授教化需求。

除了给大学生准备的教材和实验设备，龙芯也给小学生准备了机器人套件。
孩子们既可以学习大略的程序编写，也能够初步理解旗子暗记与掌握。
以及打仗到机器视觉、人工智能等前沿的知识。

开源指令集、CPU核心、开拓平台

2016年，龙芯中科向高校和学术界开源了两款产品级的CPU核心。
2022年龙芯发起了百芯操持，再次开源了两款升级版的CPU核心，分别是OpenLA500和OpenLA1000。
这两款CPU核心都源自龙芯产品级的成熟设计，并许可学校联合其它企业用于产品研发。
除了两款CPU核，龙芯还供应了其它各种IP核，可以用这些IP核整合出商业级的产品。

百芯操持配套的资源如下：

OpenLA500 处理器核：单发射、5 级流水、TLB、Cache、AXI I/F，可读 VerilogHDL代码；OpenLA1000 处理器核：双发射、7 级流水、TLB、Cache、AXI I/F，可读 VerilogHDL代码；其它 SoC IP：AMBA 总线互联、SDRAM Ctrl、SDIO Ctrl、MAC Ctrl、SPI Ctrl、I2C Ctrl、UART Ctrl、PWM、GPIO；软件资源：GCC 工具链，QEMU 仿照器，指令集功能测试程序集，裸机实行环境、U-boot、Linux kernel，处理器核功能仿真验证环境，SoC 参考设计的软件仿真和 FPGA综合实现环境等。

让学生学会整合SoC只是传授教化目标之一，更高层次的目标是让学生节制从零开始设计CPU的能力。
因此龙芯还开源了LoongArch32 Reduced指令集，并开放了被称为chiplab的硬件开拓平台。

LoongArch32 Reduced是LoongArch指令集的32位精简版本，规模与RISC-V指令集相称，适宜用于嵌入式CPU以及传授教化和实验。
而chiplab则是一整套的芯片设计和验证工具，还包括了一个传授教化风格的单发射五级流水CPU参考设计。

chiplab还包含了基于境内工艺的物理设计环境及参考流程，面向180nm、130nm、110nm的工艺节点，供应了开源的EDA工具包。

百芯操持在启动一年多之后就出身了第一项芯片成果，河海大学于2023年8月19日发布了“河海聪慧水利1号芯”BX100E-HHU。
这颗芯片完备基于国产自主指令集LoongArch，利用 0.18um工艺制造，集成了丰富的外设接口及片上模块，包括 SDRAM接口、UART接口、PWM接口、HPI接口、SPI接口、SDIO接口、I2C接口、MAC接口、专用GPIO接口等。
BX100E-HHU供应了足够的打算能力和多运用的连接能力，操持运用于水利、交通及能源等重点行业的嵌入式、物联网以及智能掌握等领域的实际事情中。

CPU设计比赛及传授教化实践

2010年，教诲部高档学校打算机类专业传授教化辅导委员会启动了“高档院校打算机类专业系统能力培养研究项目”。
2017年，全国高档学校打算机教诲研究会、中国互联网发展基金会、系统能力培养研究项目示范高校决定每年举办一次“全国大学生打算机系统能力大赛（National Student Computer System Capability Challenge）”，这项赛事简称为NSCSCC。

打算机系统能力紧张包括CPU、操作系统、编译器三大板块，NSCSCC也分为这三个赛道。
个中CPU赛道也叫“龙芯杯”，不但要设计硬件系统，为了验证和调试硬件，还必须完成软件系统的移植。

硬件系统：CPU 微构造设计与性能调优、外设掌握器与片上互联结构设计；软件系统：固件适配移植、操作系统适配移植。

由于操作系统和编译器赛道的比赛内容与CPU赛道的根本哀求发生了重叠，以是CPU赛道最有寻衅性，也因此“龙芯杯”常常被作为全体NSCSCC的代称。

龙芯杯的参赛职员全都来自全国高校，参赛人数逐年增长，例如2023年第七届“龙芯杯”就有103支军队参加团队赛，以及418人参加个人赛。
龙芯杯参赛职员设计的CPU不哀求流片，紧张是通过FPGA进行功能验证，以降落比赛本钱。
“龙芯杯”赛事体系日益成熟，越来越多有能力有想法的高校学子参与到比赛中，实现“以赛匆匆学，以赛匆匆教”，推动我国打算机领域创新人才培养体系改革，并为我国高端芯片及核心系统的技能打破与家当化培养后备人才。

除了“龙芯杯”，中科院的“生平一芯”操持也同样是为培养芯片人才而进行的探索。
生平一芯操持不是比赛，而因此流片为目标的传授教化实践，大致是培训班的模式。
该操持最初是在中国科学院大学履行，现在已经有国内外浩瀚高校的近千逻辑学生参加培训。

结语

知识的来源除了学习便是探索，通过学习快速节制现有的知识，才能用节省下的韶光去探索未知的领域。
而探索也必须以已经存在的知识为根本，因此知识的传承和扩散是人类社会进步的条件。

有人说我国对当代科技的贡献太少，却没有想过由于知识被封锁，以是我国很多科研职员生平都只能重复别人已经研究过的课题。
由于耗费了大量的韶光去追赶差距，由于西方国家剥夺了他们为全体人类社会的科学进步贡献聪慧的权力，由于我们必须先覆盖别人已经探索的领域，才能在连续扩大的知识版图上留下中国人的标记。

高性能CPU技能从未被放松过封锁，每当我们得到进步的时候，西方国家就会抛出略高一线的技能来打击我们自主进取的积极性，做出只要我们安于现状就能源源不断地得到技能支持的假象。
然而自主创新的目的不是为了得到施舍，那是舍本逐末。
依赖嗟来之食不可能达成我们的目标，我们的目标是CPU技能达到天下一流。

CPU生产是对经济和工业水平的全面磨练，而CPU设计则更紧张依赖人的成分。
我们的CPU生产能力很难追平以美国为首的联合体，但是CPU设计能力已经非常靠近天下最高水平。
我们要保持进步趋势，并在未来实现超越，就必须在广度和深度两个方面同时加强人才培养，建立起完善的培养和选拔机制。

龙芯中科是一家分开了低级意见意义的CPU企业，不但自己的CPU设计能力跻身一流，而且分享知识的年夜方也是压倒一切。
海内没有任何其它的CPU企业如此热衷于人才培养，经龙芯体系培养的芯片人才累千盈万，对我国芯片行业的发展功绩卓著。

学高为师、身正为范。
以师道而论，龙芯当得起古往今来对老师的任何夸奖。