龍芯處理器性能怎麼樣？下一代CPU同頻性能可達英特爾90％

在高性能處理器領域，英特爾是天花頂一般的存在（先不算地位特殊的IBM公司），國內發展CPU處理器的公司很多，絕大多數實力跟英特爾相比都差很遠，但是大家都非常想看到國內這些小公司跟英特爾比拼處理器性能。在國產CPU領域，龍芯是起步較早的公司之一，不過龍芯處理器走的是MIPS指令集體系，目前已經發展出了多款龍芯處理器，其中針對桌面市場的最新產品是龍芯3A3000，它的性能到底如何呢？有龍芯愛好者做了實際性能測試，測試下來單核性能相當於intel i5-7200U的30%~40%，不過下一代龍芯3A4000處理器同頻性能將從i5-7200U的60%～70%提升到80%～90%，不過總體差距還是非常大的，龍芯要走的路還很長。

有關龍芯處理器的測試這幾年來零零散散在網上出現過多次，前不久有龍芯愛好者在龍芯社區發表過龍芯3A處理器的全面性能測試，只是這篇文章的圖片掛了，他最近在知乎上也發了一次，發表在龍芯往事專欄中，知乎ID是第一千零一人。

這套平台是去年9月份龍芯俱樂部的龍芯3A主板團購時買的，由作者自行搭建好一套平台，使用phronix-test-suite對龍芯 3A3000 處理器做了一個儘可能理性、中立、客觀、全面的評測，不吹不黑，不誇大成績也不迴避問題。

這裡節選龍芯3A3000處理器的測試及總結部分，首先來看看龍芯3A3000平台的樣子。

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

拆下風扇後，龍芯 3A3000 CPU 的近照, 其中的 LS3A3000D-LP 意思是說這是一個低功耗版本的龍芯 3A3000CPU。

開機後 BIOS 中的信息，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 Unilc（西安紫光國芯半導體）內存條。

補充一下龍芯官方的龍芯3A3000處理器的架構及規格

上圖是龍芯3A3000的主要規格，頻率最高1.5GHz，不過原文作者拿到的這塊龍芯3A3000處理器不是性能最高的1.5GHz主頻版本，而是性能略低的1.4GHz 版本。因此，在估算龍芯3A3000（1.5GHz）的性能時，應該將我的測試結果乘以1.07。此外，需要說明的是龍芯3A3000筆記本裡帶的龍芯3A3000的主頻被限制在了1.2GHZ。

規格對比

性能測試基本環境

龍芯3A3000處理器性能測試

測試是在Linux系統上進行的，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，原作者對每個測試項目有詳細的解釋，感興趣的可以仔細看下，這裡就不對測試性能一一介紹了，覺得長的直接看最後的結論。

對比的CPU除了英特爾酷睿i5-7200U、賽揚J1900之外還加入了國內另外的處理器FT-1500A、FT-2000+的。

作者的結論：

從縱向上看龍芯的發展，相比龍芯 2F，龍芯 3A3000 的性能有了很大的進步。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。在用戶實際應用上，基本可以達到流暢使用的程度。與 Intel 處理器相比，龍芯 3A3000 綜合性能相當於 Intel J1900 處理器，單核性能相當於 intel i5-7200U 的 30%~40%。

通過本文中所進行的 34 項測試，我們發現龍芯 3A3000 在性能不好的根源有以下幾個：

同主頻性能較弱

從同主頻性能來看，龍芯 3A3000 已經超過了 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。

主頻太低

這是龍芯處理器讓眾多愛好者耿耿於懷的的一個難以迴避的弱點。誠然，主頻不代表所有性能，但主頻太低是萬萬不行的。J1900 的同主頻性能弱於龍芯 3A3000,但由於它的主頻可以到 1.99GHz，並且還可以睿頻到 2.4GHz，在多項測試中一樣超過了龍芯 3A3000。Intel 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於龍芯，但還是可以靠著較高的主頻擊敗龍芯 3A3000。

龍芯主頻較低的原因之一是落後的工藝製程，目前還在使用 28nm 工藝，而Intel、飛騰、兆芯等已經在使用 14nm 工藝。根據龍芯的發展規劃，到 2020 年龍芯將使用 14nm 工藝對了龍芯 3C5000 進行流片，主頻能夠達到 2.5GHz。

系統軟體優化不夠

在測試中，我們發現的問題有三角函數等數學函數運算速度過慢，看起來部分硬體浮點運算的沒有得到應用，而且龍芯缺少一個優化的 數學函數庫。在加密解密指令上，缺少AES 硬體實現。在測試中，我們發現使用Debian 操作系統、GCC 7.3 和 1.4GHz 的龍芯 3A3000 進行的各項測試基本優於使用 Loongnix 操作系統、GCC 4.9 編譯器和 1.5GHz 龍芯 3A3000 的組合。我們認為編譯器的優化對發揮龍芯的性能非常重要。在測試中，我們也發現使用 4.14 的 Linux 內核會比3.10 的 Linux 內核上有相當程度的性能提升，龍芯依然缺少優化的 Linux 內核。

應用軟體優化不夠

由於 MIPS 架構缺少軟體生態，各種應用軟體缺少針對MIPS 架構的優化。具體表現就是在很多軟體有針對 X86 系統的彙編優化。要建立龍芯的生態，發揮龍芯處理器的性能，相同級別的優化不可缺少。

隨著龍芯未來架構的優化、主頻的提升，影響龍芯發展的瓶頸將不是處理器的性能，而是軟體生態的建設，也就是系統軟體優化以及應用軟體優化。其中，各種應用軟體的優化將是提升龍芯用戶體驗的捷徑。實際上，龍芯也已經意識到了這些問題，提出了要學習蘋果，」app by app, feature by feature, pixel by pixel」 的進行優化。

龍芯下一代處理器龍芯3A4000的展望

原作者對龍芯3A3000處理器的評價確實做到了不吹不黑，龍芯3A3000處理器有進步有優點，不過不足之處也非常多，除了架構方面的原因之外，落後的製造工藝也限制了龍芯3A處理器的性能，這些問題想解決也不是一蹴而就的，好在龍芯3A3000已經是問世幾年的產品了，下一代龍芯3A4000處理器也箭在弦上，預計2019年初問世，第一千零一人也對此作了性能預測：

當下，龍芯 3A4000 的流片工作正在開展，預計到 2019 年初就能看到晶元了。

在3A4000出現之前，我們對 3A4000 的性能進行一下預測。基於我們的評測，我們認為，3A4000的同主頻性能將從 i5-7200U 的 60%～70%，提升到 80%~90%，2.0GHz 下單核性能達到 i5-7200U 的 2/3，多線程性能超過 i5-7200U。和國內其他 CPU 相比，龍芯 3A4000 的同主頻性能將超過飛騰以及兆芯，單核性能也將超過飛騰 2000+，但由於 3A4000 落後的28 nm工藝、依舊較低的主頻（2.0 GHz），龍芯3A4000 的綜合性能將可能依舊無法超過採用 14 nm 工藝，主頻 3.0GHz 的兆芯 KX-6000。但鑒於KX-6000 並沒有看大規模量產出貨的跡象，龍芯 3A4000 依然可能會是 2019 年國內可以買到的單核性能最強的國產自主處理器。

龍芯處理器和 Intel、AMD 的高性能處理器差距還是非常巨大，龍芯要走的路還很長。期待龍芯在未來採用更好的工藝，更優化的微架構，也期待龍芯能夠在編譯器、數學庫、操作系統等系統軟體支持上有更好的表現，構建更好的應用軟體生態系統，期待著龍芯 3A4000、3B 4000、 龍芯 3C 5000 早日流片成功。

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