崛起的中國(guó)芯 國(guó)產(chǎn)龍芯水平究竟如何？

　　在美國(guó)禁售芯片事件之后，龍芯作為“接班人”受到極大關(guān)注，對(duì)于國(guó)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(duì)龍芯性能進(jìn)行了部分測(cè)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(xiàn)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(jì)算表現(xiàn);只比較整數(shù)測(cè)試項(xiàng)目，忽略浮點(diǎn)方面的SPEC_fp測(cè)試集是對(duì)號(hào)稱(chēng)特別加強(qiáng)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(yùn)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(yùn)算能力128G Flops。作為對(duì)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(shù)據(jù)均為理論值。真實(shí)的浮點(diǎn)運(yùn)算應(yīng)用中它們的表現(xiàn)又是如何呢?計(jì)算所公布了龍芯3B 1.2GHZ運(yùn)行SPEC_fp 2000浮點(diǎn)測(cè)試集的成績(jī)，該測(cè)試集考察處理器單線程浮點(diǎn)運(yùn)算能力，我們來(lái)和兩款較老的CPU對(duì)比一下(ARM芯片很難找到這方面成績(jī)故不參與對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)現(xiàn)在的龍芯3B。

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

　　那么龍芯的內(nèi)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(nèi)存，但由于訪存部分設(shè)計(jì)水平不佳等原因，實(shí)測(cè)帶寬只有理論值的10%左右-也就是2GB/s的水平。我們對(duì)比一下龍芯3B和主流CPU的內(nèi)存帶寬：

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

　　SPEC CPU 2000測(cè)試集中龍芯的孱弱表現(xiàn)很大程度是因?yàn)閹捦狭撕笸?。我們?cè)倏匆豁?xiàng)服務(wù)器常見(jiàn)的基準(zhǔn)測(cè)試UnixBench 5.1.3中龍芯的表現(xiàn)：

  同樣不忍直視。在這項(xiàng)為多核心優(yōu)化的項(xiàng)目中8核心的龍芯3B還不如頻率相近的雙核賽揚(yáng)。8核心的Atom C2750與四核心的XeonE3更是將龍芯遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩開(kāi)。服務(wù)器應(yīng)用對(duì)內(nèi)存帶寬的要求較高，龍芯的帶寬瓶頸更為明顯。
  現(xiàn)實(shí)是殘酷的：2008年，籌劃中的曙光千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)本來(lái)準(zhǔn)備使用龍芯3B為主要處理器，成為第一臺(tái)國(guó)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(guī)模量產(chǎn)時(shí)，曙光項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)這些3B空有美好的理論參數(shù)，實(shí)際表現(xiàn)太差，因此只采購(gòu)了原計(jì)劃的30%的數(shù)量用于測(cè)試和研究。2013年新加坡曾計(jì)劃使用龍芯3B建造一臺(tái)超算系統(tǒng)，后來(lái)也沒(méi)了下文。2014年計(jì)算所龍芯項(xiàng)目組組長(zhǎng)胡偉武公開(kāi)承認(rèn)過(guò)去數(shù)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(jì)算所宣稱(chēng)下一代龍芯CPU的訪存性能將比現(xiàn)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(biāo)達(dá)成，未來(lái)的龍芯趕上AMD現(xiàn)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(zhǎng)的路要走。