龙芯处理器性能怎么样？

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在高性能处理器领域。英特尔是天花顶一般的存在（先不算地位特殊的IBM公司）。国内发展CPU处理器的公司很多。绝大多数实力跟英特尔相比都差很远。但是大家都非常想看到国内这些小公司跟英特尔比拼处理器性能。在国产CPU领域。龙芯是起步较早的公司之一。不过龙芯处理器走的是MIPS指令集体系。目前已经发展出了多款龙芯处理器。其中针对桌面市场的最新产品是龙芯3A3000。它的性能到底如何呢？有龙芯爱好者做了实际性能测试。测试下来单核性能相当于intel i5-7200U的30%~40%。不过下一代龙芯3A4000处理器同频性能将从i5-7200U的60%～70%提升到80%～90%。不过总体差距还是非常大的。龙芯要走的路还很长。

有关龙芯处理器的测试这几年来零零散散在网上出现过多次。前不久有龙芯爱好者在龙芯社区发表过龙芯3A处理器的全面性能测试。只是这篇文章的图片挂了。他最近在知乎上也发了一次。发表在龙芯往事专栏中。知乎ID是第一千零一人。

这套平台是去年9月份龙芯俱乐部的龙芯3A主板团购时买的。由作者自行搭建好一套平台。使用phronix-test-suite对龙芯 3A3000 处理器做了一个尽可能理性、中立、客观、全面的评测。不吹不黑。不夸大成绩也不回避问题。

这里节选龙芯3A3000处理器的测试及总结部分。首先来看看龙芯3A3000平台的样子。

龙芯 3A3000 主板照片。风扇下面是龙芯的 CPU。另外两块散热片下面分别是南桥和北桥。

拆下风扇后。龙芯 3A3000 CPU 的近照, 其中的 LS3A3000D-LP 意思是说这是一个低功耗版本的龙芯 3A3000CPU。

开机后 BIOS 中的信息。可以看到 CPU 的主频是 1400MHZ。一级指令缓存 64KB。一级数据缓存 64KB。二级缓存 4MB。

主板上的国产 Unilc（西安紫光国芯半导体）内存条。

上图是龙芯3A3000的主要规格。频率最高1.5GHz。不过原文作者拿到的这块龙芯3A3000处理器不是性能最高的1.5GHz主频版本。而是性能略低的1.4GHz 版本。因此。在估算龙芯3A3000（1.5GHz）的性能时。应该将我的测试结果乘以1.07。此外。需要说明的是龙芯3A3000笔记本里带的龙芯3A3000的主频被限制在了1.2GHZ。

龙芯3A3000处理器性能测试

测试是在Linux系统上进行的。很多测试内容都偏重CPU理论性能测试。跟大家熟悉的Windows下CPU性能测试不同。原作者对每个测试项目有详细的解释。感兴趣的可以仔细看下。这里就不对测试性能一一介绍了。觉得长的直接看最后的结论。

对比的CPU除了英特尔酷睿i5-7200U、赛扬J1900之外还加入了国内另外的处理器FT-1500A、FT-2000+的。

作者的结论：

从纵向上看龙芯的发展。相比龙芯 2F。龙芯 3A3000 的性能有了很大的进步。工艺上。从龙芯 2F 的 90nm。提高到了龙芯 3A3000 处理器的 28nm；主频从龙芯 2F 的 800MHZ 提高到了 1.5GHz。在用户实际应用上。基本可以达到流畅使用的程度。与 Intel 处理器相比。龙芯 3A3000 综合性能相当于 Intel J1900 处理器。单核性能相当于 intel i5-7200U 的 30%~40%。通过本文中所进行的 34 项测试。我们发现龙芯 3A3000 在性能不好的根源有以下几个：同主频性能较弱

从同主频性能来看。龙芯 3A3000 已经超过了 J1900, 但只有 intel i5-7200U 的 60%～70%。预计 2019 年流片的龙芯 3A4000 同主频性能至少有 30%的性能提升。主频太低

这是龙芯处理器让众多爱好者耿耿于怀的的一个难以回避的弱点。诚然。主频不代表所有性能。但主频太低是万万不行的。J1900 的同主频性能弱于龙芯 3A3000,但由于它的主频可以到 1.99GHz。并且还可以睿频到 2.4GHz。在多项测试中一样超过了龙芯 3A3000。Intel i5-7200U 基础主频达到 2.5GHz。睿频可以到 3.1GHz。飞腾 2000+主频可以到 2.2GHz。而兆芯的 KX-6000 主频甚至可以到3.0GHz。飞腾、兆芯处理器可能在同主频性能上弱于龙芯。但还是可以靠着较高的主频击败龙芯 3A3000。龙芯主频较低的原因之一是落后的工艺制程。目前还在使用 28nm 工艺。而Intel、飞腾、兆芯等已经在使用 14nm 工艺。根据龙芯的发展规划。到 2020 年龙芯将使用 14nm 工艺对了龙芯 3C5000 进行流片。主频能够达到 2.5GHz。系统软件优化不够

在测试中。我们发现的问题有三角函数等数学函数运算速度过慢。看起来部分硬件浮点运算的没有得到应用。而且龙芯缺少一个优化的 数学函数库。在加密解密指令上。缺少AES 硬件实现。在测试中。我们发现使用Debian 操作系统、GCC 7.3 和 1.4GHz 的龙芯 3A3000 进行的各项测试基本优于使用 Loongnix 操作系统、GCC 4.9 编译器和 1.5GHz 龙芯 3A3000 的组合。我们认为编译器的优化对发挥龙芯的性能非常重要。在测试中。我们也发现使用 4.14 的 Linux 内核会比3.10 的 Linux 内核上有相当程度的性能提升。龙芯依然缺少优化的 Linux 内核。应用软件优化不够

由于 MIPS 架构缺少软件生态。各种应用软件缺少针对MIPS 架构的优化。具体表现就是在很多软件有针对 X86 系统的汇编优化。要建立龙芯的生态。发挥龙芯处理器的性能。相同级别的优化不可缺少。随着龙芯未来架构的优化、主频的提升。影响龙芯发展的瓶颈将不是处理器的性能。而是软件生态的建设。也就是系统软件优化以及应用软件优化。其中。各种应用软件的优化将是提升龙芯用户体验的捷径。实际上。龙芯也已经意识到了这些问题。提出了要学习苹果。”app by app, feature by feature, pixel by pixel” 的进行优化。

龙芯下一代处理器龙芯3A4000的展望

原作者对龙芯3A3000处理器的评价确实做到了不吹不黑。龙芯3A3000处理器有进步有优点。不过不足之处也非常多。除了架构方面的原因之外。落后的制造工艺也限制了龙芯3A处理器的性能。这些问题想解决也不是一蹴而就的。好在龙芯3A3000已经是问世几年的产品了。下一代龙芯3A4000处理器也箭在弦上。预计2019年初问世。第一千零一人也对此作了性能预测：

当下。龙芯 3A4000 的流片工作正在开展。预计到 2019 年初就能看到芯片了。在3A4000出现之前。我们对 3A4000 的性能进行一下预测。基于我们的评测。我们认为。3A4000的同主频性能将从 i5-7200U 的 60%～70%。提升到 80%~90%。2.0GHz 下单核性能达到 i5-7200U 的 2/3。多线程性能超过 i5-7200U。和国内其他 CPU 相比。龙芯 3A4000 的同主频性能将超过飞腾以及兆芯。单核性能也将超过飞腾 2000+。但由于 3A4000 落后的28 nm工艺、依旧较低的主频（2.0 GHz）。龙芯3A4000 的综合性能将可能依旧无法超过采用 14 nm 工艺。主频 3.0GHz 的兆芯 KX-6000。但鉴于KX-6000 并没有看大规模量产出货的迹象。龙芯 3A4000 依然可能会是 2019 年国内可以买到的单核性能最强的国产自主处理器。龙芯处理器和 Intel、AMD 的高性能处理器差距还是非常巨大。龙芯要走的路还很长。期待龙芯在未来采用更好的工艺。更优化的微架构。也期待龙芯能够在编译器、数学库、操作系统等系统软件支持上有更好的表现。构建更好的应用软件生态系统。期待着龙芯 3A4000、3B 4000、 龙芯 3C 5000 早日流片成功。

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其他观点：

关于龙芯3A3000的性能。在龙芯3A3000发布的时候。官方提供了一份SPEC2006成绩。1.5GHz下。使用老旧的GCC4.7.7编译器。老旧的3.10.84内核。所得分数为单核整数性能11.1。单核浮点性能10.1。

后来有网友在相同条件下测试。和官方提供的数据一致。

注：SPEC CPU性能测试与编译器优化和编译优化参数息息相关。优化级别越高响应的跑分越高。如果用Intel的ICC编译器编译SPEC CPU测试程序。得分远高于微软的Visual C++和GCC。即使同样用GCC编译器相同的优化参数。不同的GCC版本的分数也不同。一般GCC版本越高得分越高。

其实龙芯3A3000的SPEC CPU 2006的性能测试。已被写入本科教材《计算机体系结构基础（第二版）》。这本教材的计算机体系结构讲是龙芯平台的体系结构。感兴趣可以购买查看。

不得不承认。龙芯2E（2006年）是龙芯和Intel性能最接近的时候。那个时候龙芯和Intel只有两年的差距。但是后来。龙芯错误地走上了多核线路而忽略了单核性能。Intel则推出了酷睿处理器。龙芯和Intel的性能差距拉大了。到今天。龙芯3A3000（1.5GHz）只能和Intel的赛扬J1900（2.0GHz）比。好在Intel和AMD的CPU性能都达到了“天花板”。单核性能很难提升。都开始走多核线路。对龙芯来说这是个赶上的机会。好在现在龙芯CPU的性能可以每代翻倍稳步提升。龙芯的未来还是有很大希望的。

然而龙芯3A3000能做到“能用”的水平。要想“好用”。还得等下一代产品。

其他观点：

它在用户间名声有多大。基本就能反应出性能高低。

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