崛起的中國芯 國產(chǎn)龍芯水平究竟如何？

　　在美國禁售芯片事件之后，龍芯作為“接班人”受到極大關(guān)注，對于國產(chǎn)芯龍芯的性能究竟如何，不少朋友產(chǎn)生了一些質(zhì)疑，此前我們已經(jīng)針對龍芯性能進(jìn)行了部分測試。本篇旨在解答大家的疑惑，并幫助外界更好的了解龍芯的真實(shí)現狀。

　　很多讀者提到上篇文章并沒(méi)有提及龍芯3B的浮點(diǎn)計算表現;只比較整數測試項目，忽略浮點(diǎn)方面的SPEC_fp測試集是對號稱(chēng)特別加強浮點(diǎn)性能的龍芯3B的不公。那么這里就介紹一下龍芯3B的浮點(diǎn)運算實(shí)際水平。

　　目前最新的龍芯3B-1500有8個(gè)核心，工作在1.2GHZ，1GHZ下理論雙精度浮點(diǎn)運算能力128G Flops。作為對比，i7-4770的理論浮點(diǎn)性能是256G Flops，而早期的i7-980X只有80G Flops。

　　但需要注意的是上述數據均為理論值。真實(shí)的浮點(diǎn)運算應用中它們的表現又是如何呢?計算所公布了龍芯3B 1.2GHZ運行SPEC_fp 2000浮點(diǎn)測試集的成績(jì)，該測試集考察處理器單線(xiàn)程浮點(diǎn)運算能力，我們來(lái)和兩款較老的CPU對比一下(ARM芯片很難找到這方面成績(jì)故不參與對比)：

　　不幸的是，這里龍芯的差距更大了。單核心性能連i7-2600的十分之一都不到，實(shí)在凄慘。2009年古老的Core i5-760都遠遠勝過(guò)現在的龍芯3B。

　　為什么龍芯的理論數據會(huì )和實(shí)際表現有如此大的差異呢?我們要知道，處理器的理論浮點(diǎn)運算速度并不能直接反映實(shí)際表現。實(shí)際程序運行的快慢還與很多因素有關(guān)，其中非常重要的一項指標就是內存和緩存性能。內存性能不足，就算理論性能再高也是無(wú)濟于事的。

　　那么龍芯的內存性能又是怎樣的呢?遺憾的是龍芯3B-1500雖然使用了雙通道DDR3 1066內存，但由于訪(fǎng)存部分設計水平不佳等原因，實(shí)測帶寬只有理論值的10%左右-也就是2GB/s的水平。我們對比一下龍芯3B和主流CPU的內存帶寬：

　　其實(shí)一些高速SSD的讀寫(xiě)性能都要比龍芯的內存更強，實(shí)在是諷刺。

　　SPEC CPU 2000測試集中龍芯的孱弱表現很大程度是因為帶寬拖了后腿。我們再看一項服務(wù)器常見(jiàn)的基準測試UnixBench 5.1.3中龍芯的表現：

  同樣不忍直視。在這項為多核心優(yōu)化的項目中8核心的龍芯3B還不如頻率相近的雙核賽揚。8核心的Atom C2750與四核心的XeonE3更是將龍芯遠遠甩開(kāi)。服務(wù)器應用對內存帶寬的要求較高，龍芯的帶寬瓶頸更為明顯。
  現實(shí)是殘酷的：2008年，籌劃中的曙光千萬(wàn)億次超級計算機本來(lái)準備使用龍芯3B為主要處理器，成為第一臺國產(chǎn)千萬(wàn)億次超算；然而后來(lái)龍芯3B屢屢推遲發(fā)布，到2012年早期版本的3B小規模量產(chǎn)時(shí)，曙光項目組發(fā)現這些3B空有美好的理論參數，實(shí)際表現太差，因此只采購了原計劃的30%的數量用于測試和研究。2013年新加坡曾計劃使用龍芯3B建造一臺超算系統，后來(lái)也沒(méi)了下文。2014年計算所龍芯項目組組長(cháng)胡偉武公開(kāi)承認過(guò)去數年來(lái)龍芯的發(fā)展策略失敗，間接宣告了龍芯3B將成為歷史。
  計算所宣稱(chēng)下一代龍芯CPU的訪(fǎng)存性能將比現在提升10-20倍，屆時(shí)龍芯的帶寬瓶頸將得到極大緩解。倘若目標達成，未來(lái)的龍芯趕上AMD現在的水平還是很有希望的。不過(guò)CPU性能問(wèn)題解決后，MIPS指令集的龍芯還將面臨軟件生態(tài)薄弱、周邊硬件支持不足等困境?？傊?，龍芯在成為世界主流CPU企業(yè)之前還有很長(cháng)的路要走。