龙芯应用开发标准教程
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1.1 龙芯电脑和X86电脑的区别

龙芯电脑产品系列很丰富,包括台式机、笔记本电脑、服务器、平板电脑等各种形态,典型产品如图1-1所示。

图1-1 丰富的龙芯电脑产品

从外观上看,龙芯电脑和市场上购买的电脑好像没有什么不同,实际上有着本质的区别,那么,究竟龙芯电脑有哪些特色呢?

1.龙芯电脑的CPU和Intel、AMD是不兼容的

Intel设计和生产了X86的CPU,最早是从8086/80286/80386/80486/80586开始,后来改换成奔腾、赛扬、酷睿、凌动、至强等型号名称,它们都运行相同的指令集,在功能上是“兼容的”。后来Intel把X86授权给AMD、威盛等厂商,这些拿到授权的厂商也可以设计和生产与X86相兼容的CPU,在本质上都是属于和Intel同类的CPU,所生产的电脑可以统称为“X86电脑”,也就是传统的个人计算机。联想、戴尔、惠普等品牌电脑都属于X86电脑。而龙芯CPU采用的是基于MIPS发展而来的LoongISA指令集,与X86系列的CPU是不兼容的,所以龙芯电脑和联想、戴尔、惠普是“不兼容”的电脑。

指令集只是对软件所包含指令的一种编码格式,对CPU的性能和功耗没有直接决定关系,只要CPU设计得足够精简高效,龙芯可以像X86一样以很低的功耗实现很高的功能。

提示!

“指令集”是指一种在CPU上运行的机器指令的二进制编码,计算机领域常说的X86、ARM、MIPS都是指不同的指令集。例如下面的一段C程序,执行了最简单的一个加法操作:

int add(int a,int b)

{

  return a + b;

}

如果编译成X86指令集,是以下的二进制编码,采用一条lea指令实现加法操作:

<add>:

  0: 8d 04 3e     lea  (%rsi,%rdi,1),%eax

  3: c3        retq

上面的代码中“8d 04 3e”就是lea指令的机器指令编码(以十六进制表示)。

而如果编译成MIPS指令集,则是完全不同的二进制编码:

<add>:

  0: 03e00008     jr    ra

  4: 00851021     addu  v0,a0,a1

可以看到MIPS指令的编码格式与X86的不同点是,X86指令是不定长的,像lea指令有3个字节,retq指令只有1个字节;而MIPS指令都是4个字节。

对于一个软件,如果已经编译成二进制的可执行文件,那么只能在一种固定指令集的CPU上运行。

2.龙芯电脑无法运行Windows操作系统

由于Windows操作系统是专门针对X86的CPU进行设计的,所以Windows操作系统只能在“X86兼容”的电脑上运行,不能在龙芯电脑上运行。Windows操作系统是微软公司的产品,是世界范围内个人计算机上运行最多的操作系统,而微软公司没有把Windows向龙芯上移植,所以不存在“Windows for龙芯”的版本。那么龙芯电脑能够运行什么操作系统呢?答案是Linux,这是一种开源的操作系统,所有源代码都在网络社区上公开下载,经过龙芯的工程师移植后在龙芯电脑上运行。所以,如果要使用龙芯电脑,实际上就是要使用Linux操作系统。龙芯电脑上运行的Linux操作系统有一个专门的名称“Loongnix”,本书就是讲述在Loongnix上开发应用软件的技术。

3.龙芯电脑可以使用X86电脑的大部分外设硬件

龙芯电脑的机箱、显示器、键盘、鼠标都是和X86电脑通用的,从外观上无法区分是龙芯电脑还是X86电脑。只有在拆开机箱,看到CPU表面上的Logo之后才能知道这是一台龙芯电脑。市面上能够购买的大多数电脑硬件外设都能够在龙芯电脑上使用,例如硬盘、显卡、网卡、声卡、内存条、电源、音箱等。以前读者在X86电脑上DIY(Do it yourself,指单独购买电脑配件组装成电脑整机)的经验都能够用到龙芯电脑上。

4.龙芯电脑“更安全”

龙芯电脑运行的Loongnix操作系统根源于Linux,这是由在开源社区上的几千名顶级程序员共同开发的操作系统,相比Windows,它的漏洞更少,更加安全可靠。Linux还提供了多用户的分级保护机制,在日常的办公处理中都是使用一个权限较低的“普通用户”身份,只有在进行安装软件、系统维护等工作时,才临时使用级别更高的“管理员”,这也降低了系统出故障的概率。龙芯电脑在日常使用中几乎不需要安装防病毒软件,也从来不用担心会受到网上的钓鱼、木马、广告等恶意软件的侵扰,开机之后就是干净的桌面环境,非常适合于办公、开发、设计和写作书籍等,这是一个真正意义上的“生产力工具”。

龙芯电脑的高安全性非常适合于在企业中的应用。一个典型案例是在2018年4月的一天,某市政府热线中心的所有Windows电脑全部因感染勒索病毒而停止工作,如果重新安装操作系统至少需要一天时间,热线服务面临瘫痪的危险,当时只有3台部署了龙芯电脑的座席不受病毒的影响,坚挺地支撑了热线服务的正常运营,避免了一场事故。

5.龙芯电脑“更便宜”

龙芯电脑面向开发者的销售价格和市面上的X86电脑基本处于同等价位水平。另外在软件方面,如果是购买X86电脑,用户还需要继续花钱购买Windows、Office、Photoshop等软件,这些软件的支出加起来也是一笔可观的费用,动不动就成千上万,甚至比电脑本身的价格还要贵。相比之下,龙芯电脑的操作系统Loongnix是免费下载使用的,内置包含了上千款优秀的开源软件,甚至像WPS Office这样重量级的办公软件产品也是面向个人用户免费下载,用户不用在软件上多花一分钱。

龙芯电脑因有上述优点,受到电脑厂家的广泛支持,目前清华同方、曙光等很多知名电脑厂家已经实现批量化的生产。在软件方面,龙芯与办公软件、中间件、数据库等国内数十个厂家磨合多年,形成了比较完整的软件生态环境,尤其是面向办公OA等各种信息化应用已经呈现面上铺开的势头。