龍芯3A3000 CPU深入實(shí)測：國產(chǎn)CPU春天何時(shí)來(lái)？

　　國產(chǎn)自主技術(shù)的重要性，如今體現得越來(lái)越明顯，尤其是在高性能半導體領(lǐng)域，我國正在全力奮起直追，面臨的困難和挑戰很多，取得的成果也不少，一方面需要繼續加大馬力，另一方面也需要予以肯定和支持。

　　在高性能CPU處理器領(lǐng)域，Intel、AMD是我們最熟悉的兩個(gè)名字，還有企業(yè)級的IBM。我國也在不斷投入，相關(guān)企業(yè)并不少，但由于高性能CPU的特殊性，門(mén)檻極高，目前只能采取引入授權再發(fā)展的方式，而性能距離世界頂級水平還有極大的差距，只能一步一步縮小。

　　龍芯是起步較早的國產(chǎn)CPU之一，而且早就已經(jīng)完全獨立自主研發(fā)和經(jīng)營(yíng)，不拿國家一分錢(qián)資助。龍芯走的不是我們日常熟悉的x86指令集，而是MIPS指令集體系，所以更多應用在一些特殊行業(yè)領(lǐng)域，消費級市場(chǎng)上也有但不多見(jiàn)，還處在生態(tài)建設的初級階段。

　　目前，龍芯已經(jīng)發(fā)展出了多個(gè)龍芯產(chǎn)品家族，其中針對桌面市場(chǎng)的最新產(chǎn)品是龍芯3A3000。

　　想必大家一定很想知道它的性能到底如何吧?之前也陸續見(jiàn)過(guò)一些官方非官方的性能數據，但都很零散。最近，有龍芯愛(ài)好者對龍芯3A3000做了一次全面的實(shí)際性能測試，并發(fā)表在龍芯社區，這里節選一部分來(lái)看看(略有修改)。

　　據介紹，這套測試平臺是去年9月份龍芯俱樂(lè )部搞龍芯3A主板團購時(shí)買(mǎi)的，自行搭建，測試工具為phronix-test-suite，盡可能理性、中立、客觀(guān)、全面，不吹不黑，不夸大成績(jì)，也不回避問(wèn)題。

　　龍芯3A3000主板照片，風(fēng)扇下面是龍芯的CPU。另外兩塊散熱片下面分別是南橋和北橋。

　　拆下風(fēng)扇后的龍芯3A3000近照。LS3A3000D-LP的編號代表這是一個(gè)低功耗版本的龍芯3A3000。

　　開(kāi)機后BIOS：可以看到CPU的主頻是1400MHZ，一級指令緩存64KB，一級數據緩存64KB，二級緩存4MB。

　　主板上的國產(chǎn)Unilc(西安紫光國芯半導體)內存條。

　　龍芯3A3000規格表

　　龍芯3A3000頻率最高1.5GHz，這里測試的是1.4GHz版本，因此最好性能應該比以下測試的再高出5%左右。

　　此外需要說(shuō)明的是，龍芯3A3000筆記本里帶的龍芯3A3000的主頻被限制在了1.2GHZ。

　　規格對比

　　性能測試基本環(huán)境

　　龍芯3A3000處理器性能測試

　　測試是在Linux系統上進(jìn)行的，很多測試內容都偏重CPU理論性能測試，跟大家熟悉的Windows下CPU性能測試不同，具體原理就不贅述了，大家只要看看結果和對比就行了。

　　測試對比型號除了Intel酷睿i5-7200U、賽揚J1900，還加入了同樣國產(chǎn)的處理器、來(lái)自飛騰的FT-1500A、FT-2000+。

　　i5-7200U是Intel第七代酷睿移動(dòng)平臺的低壓低功耗版本，14nm工藝，雙核心四線(xiàn)程，主頻2.5-3.1GHz，集成核顯HD 620，熱設計功耗15W。

　　賽揚J1900則是一顆超低功耗的移動(dòng)產(chǎn)品，隸屬于Bay Trail家族，2013年就發(fā)布了，22nm工藝，四核心四線(xiàn)程，主頻2.0-2.42GHz，集成核顯HD Graphics，熱設計功耗10W。

　　作者的結論：

　　從縱向上看龍芯的發(fā)展，相比龍芯2F，龍芯3A3000的性能有了很大的進(jìn)步。工藝上，從龍芯2F的90nm，提高到了龍芯3A3000處理器的28nm;主頻從龍芯2F的800MHZ提高到了1.5GHz。

　　在用戶(hù)實(shí)際應用上，基本可以達到流暢使用的程度。與Intel處理器相比，龍芯3A3000綜合性能相當于Intel賽揚J1900，單核性能相當于i5-7200U的30%～40%。

　　通過(guò)本文中所進(jìn)行的34項測試，我們發(fā)現龍芯3A3000在性能不好的根源有以下幾個(gè)：

　　同主頻性能較弱

　　從同主頻性能來(lái)看，龍芯3A3000已經(jīng)超過(guò)了J1900，但只有Intel i5-7200U的60%～70%。預計2019年流片的龍芯3A4000同主頻性能至少有30%的性能提升——那樣就能達到i5-7200U的80-90%。

　　主頻太低

　　這是龍芯處理器讓眾多愛(ài)好者耿耿于懷的的一個(gè)難以回避的弱點(diǎn)。誠然，主頻不代表所有性能，但主頻太低是萬(wàn)萬(wàn)不行的。

　　J1900的同主頻性能弱于龍芯3A3000，但由于它的主頻可以到1.99GHz，并且還可以睿頻到2.4GHz，在多項測試中一樣超過(guò)了龍芯3A3000。

　　i5-7200U基礎主頻達到2.5GHz，睿頻可以到3.1GHz。飛騰2000+主頻可以到2.2GHz，而兆芯的KX-6000主頻甚至可以到3.0GHz。

　　飛騰、兆芯處理器可能在同主頻性能上弱于龍芯，但還是可以靠著(zhù)較高的主頻擊敗龍芯3A3000。

　　龍芯主頻較低的原因之一是落后的工藝制程，目前還在使用28nm工藝，而Intel、飛騰、兆芯等已經(jīng)在使用14nm工藝。

　　根據龍芯的發(fā)展規劃，到2020年龍芯將使用14nm工藝對了龍芯3C5000進(jìn)行流片，主頻能夠達到2.5GHz。

　　系統軟件優(yōu)化不夠

　　在測試中，我們發(fā)現的問(wèn)題有三角函數等數學(xué)函數運算速度過(guò)慢，看起來(lái)部分硬件浮點(diǎn)運算的沒(méi)有得到應用，而且龍芯缺少一個(gè)優(yōu)化的數學(xué)函數庫。在加密解密指令上，缺少AES硬件實(shí)現。

　　在測試中，我們發(fā)現使用Debian操作系統、GCC7.3和1.4GHz的龍芯3A3000進(jìn)行的各項測試基本優(yōu)于使用Loongnix操作系統、GCC4.9編譯器和1.5GHz龍芯3A3000的組合。

　　我們認為編譯器的優(yōu)化對發(fā)揮龍芯的性能非常重要。

　　在測試中，我們也發(fā)現使用4.14的Linux內核會(huì )比3.10的Linux內核上有相當程度的性能提升，龍芯依然缺少優(yōu)化的Linux內核。

　　應用軟件優(yōu)化不夠

　　由于MIPS架構缺少軟件生態(tài)，各種應用軟件缺少針對MIPS架構的優(yōu)化。具體表現就是在很多軟件有針對X86系統的匯編優(yōu)化。

　　要建立龍芯的生態(tài)，發(fā)揮龍芯處理器的性能，相同級別的優(yōu)化不可缺少。隨著(zhù)龍芯未來(lái)架構的優(yōu)化、主頻的提升，影響龍芯發(fā)展的瓶頸將不是處理器的性能，而是軟件生態(tài)的建設，也就是系統軟件優(yōu)化以及應用軟件優(yōu)化。

　　其中，各種應用軟件的優(yōu)化將是提升龍芯用戶(hù)體驗的捷徑。實(shí)際上，龍芯也已經(jīng)意識到了這些問(wèn)題，提出了要學(xué)習蘋(píng)果“app by app， feature by feature， pixel by pixel”地進(jìn)行優(yōu)化。