我们先来看两款由大学生设计的CPU，左边是河海大学的“河海智慧水利1号芯”BX100E-HHU，右边是江苏信息职业技术学院的“苏信一号”JSIT-M3201：
“河海智慧水利1号芯”BX100E-HHU于2023年8月19日发布，“苏信一号”JSIT-M3201则于近日流片成功。这两颗CPU的相继诞生，标志着CPU设计技术已经从科研机构和芯片企业下沉到了211大学乃至职业学院。
这两款CPU都属于SoC，它们都基于龙芯开源的OpenLA1000处理器核，LoongArch32 Reduced指令集架构，使用SMIC 180nm工艺流片。都集成了SDRAM、SDIO、MAC、SPI、I2C、UART、PWM、GPIO等一系列丰富的外设接口。它们都拥有出色的运算能力和低功耗特性，平均功耗≤0.5W。
BX100E-HHU计划应用于水利、交通及能源等重点行业的嵌入式、物联网以及智能控制等领域的实际工作中。JSIT-M3201则针对车载应用进行了优化，预计将用于车载中控电脑并提供影音播放功能。
两颗CPU都已经成功点亮并启动系统。下面分别是两款CPU和配套的工程板，看起来江苏信息职业技术学院的主板和软件设计得更加完善，不但搭配了彩色屏幕，还启动了图形化的操作系统。
两颗CPU有很多相似的地方，不只是外观上的相似，它们内部的功能模块也都是来自同一个提供者。简单地说，这两款CPU不是从零开始设计，而是用现成的IP核“组装”出的产物。
看到“组装”两个字，是不是感觉一下子变Low了？但是，这不是组装电脑，而是组装芯片耶！组装芯片的学名叫SoC（System on Chip），称为系统级芯片或片上系统，就是把各种功能模块整合在一颗芯片中，提高芯片的集成度，减少独立芯片的数量。
虽然IP核是现成的，但是师生们仍然需要完成RTL coding、系统仿真、FPGA验证、后端布局布线、流片、封测等一系列的集成电路设计、制造、测试任务，难度和工程量不是组装电脑可以比拟的。
以往，整合SoC的技术被一些厂商宣传得天花乱坠，国内很多芯片企业购买国外的IP核组装成芯片，然后就宣称“自主设计”。现在这两颗由大学生组装的CPU中，所有IP核都来自国内企业，自然是更加纯粹的自主设计。
这两颗CPU的IP核、设计工具、教学资源等都来自于龙芯中科的“百芯计划”。
百芯计划的主要内容是：计划在5至10年内，在全国范围选择百所高校，以校企合作的模式，共建百个“芯片联合实验室”。联合实验室将基于龙芯高校计划免费提供的IP，可联合第三方共同研发实用型的自主芯片，并形成产业化应用。通过百芯计划，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、服务地方经济和人才培养功能的产学研合作平台。
百芯计划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，并允许学校联合其他企业用于产品研发。除了两款CPU核，龙芯还提供了其它各种IP核，可以用这些IP核整合出商业级的产品。
百芯计划配套的资源如下：
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 模拟器，指令集功能测试程序集，裸机执行环境、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只是教学目标之一，更高层次的目标是让学生掌握从零开始设计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的硬件开发平台。
LoongArch32 Reduced是LoongArch指令集的32位精简版本，规模与RISC-V指令集相当，适合用于嵌入式CPU以及教学和实验。而chiplab则是一整套的芯片设计和验证工具，还包括了一个教学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，提供了开源的EDA工具包。
可以说所有的CPU都是SoC，区别只是整合的IP核不同。学会了整合SoC，就能“自主设计”CPU。毕竟除了龙芯、申威等少数企业的产品，国内大多数的“自主CPU”都是用国外授权的IP核整合而成。
在整合SoC的过程中，需要完成RTL coding、系统仿真、FPGA验证、后端布局布线、流片、封测等一系列的集成电路设计、制造、测试任务。掌握了这些能力，就掌握了自主设计SoC的完整能力，也掌握了完全自主设计芯片的基础能力。
那么，龙芯提供的IP核毕竟有限，基于这些IP核完成SoC设计之后，是否有能力设计其它类型的SoC呢？当然是没有问题的。现代的IP核为了便于相互连接，在设计时就会遵循一定的规范，类似于电脑上各种板卡和外设的标准接口。例如ARM推出的AXI、AHB、AMBA等总线和接口规范已经成为业界主流，龙芯提供的IP核也同样符合这些规范。
就像学生在学校的机房里学会了组装电脑之后，离开机房后用其它的硬件一样能组装电脑。不太可能有学生只会组装Intel的电脑，面对AMD的电脑就无从下手，包括组装龙芯的电脑也是一样的方法，都是标准接口，局部大同小异而已。我们在学会组装电脑之前，也会觉得电脑内部的结构无比神秘，但在学会之后，就会觉得只要有手就能组装电脑。整合SoC也是这样，会者不难，难者不会罢了。
总之，河海大学和江苏信息职业技术学院在“百芯计划”的支持下，完成了把SoC技术拉下神坛的创举。国内某些“自主设计”的CPU，再也没有了自我标榜的本钱。两所学校，一所是211，一所是职业技术学院，它们共同覆盖了国内高校的全部层次。现在组装电脑的技术已经下沉到了中小学生阶段，大学生就该通过组装CPU获得成就感。
