CPU|国产处理器性能再提升,挑战AMD英特尔?

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国内的半导体技术到底是什么水平?
四五年前 , 如果你在问答平台上面发起这样一个问题 , 可能并不会得到多少回复 。 当时的我们已经习惯了国外的半导体 。 英特尔/AMD的处理器、Nvidia/AMD的显卡 , 对当时的我们来说就是理所当然存在着的事物 。 除了部分特定领域的投资者外 , 甚至不会有多少人关心国产半导体的发展情况 。
然而近些年来 , 随着中兴、华为事件的发酵 , 国人深刻地感受到了所谓“缺芯之痛” , 这也让国人对于国产半导体的关注也来到了一个顶峰 。 只可惜时至今日 , 全球芯片格局仍被欧美日韩牢牢把控着 。 至于龙芯和一众民族芯片企业 , 只能使出浑身解数 , 在夹缝中寻找一丝微弱的光亮 。
近日 , 国产知名芯片制造厂商——龙芯中科公司在互动平台回答投资者关于龙芯3A6000研发进度的提问时表示 , 下一代处理器产品龙芯3A6000目前研发进展顺利 , 已经完成前端设计及仿真验证 , 仿真结果表明其单核性能可以达到市场主流产品水平 。
(图源:龙芯)

作为国产芯片自研队伍中重要的参与者 , 龙芯以其自研的LoongArch指令集架构而著称 , 是不少国内开发者比较看重的有生力量 。 那么问题来了 , 全新的龙芯3A6000到底有怎样的性能提升呢?龙芯中科坚持自研指令集会有哪些优势 , 又会带来哪些问题?
超越Zen 3的“龙”?在开始前 , 我们先来稍微介绍一些龙芯中科这家公司 。 正如公司后缀所展示的那样 , 龙芯处理器最早是在2001年由中科院计算所研制的一款芯片 , 而龙芯中科则是在2008年由中科院和北京市政府共同牵头出资成立的芯片公司 , 旨在将“龙芯”处理器的研发成果商业化 。
去年4月 , 龙芯宣布放弃了一直以来采用的MIPS指令集 , 转而推出了自研指令集架构Loongson Architecture , 简称龙芯架构或LoongArch 。 LoongArch的出现 , 打破了国内芯片还在使用ARM授权/老旧X86指令集的现状 , 为我国系统架构的发展开启了新的纪元 , 而龙芯3A6000就是采用这款架构的最新产品 。
(图源:龙芯)

根据目前爆料显示 , 龙芯3A6000将会采用和龙芯3C5000服务器相同的12nm工艺 , 但会大幅改进架构设计 , 将CPU架构会从目前的GS464V升级到LA664 , 以此提升单核运行频率和性能表现 , 同时可能会上SMT(龙芯超线程技术) , 这样就能达到最高4核心8线程的规格 。
(图源:龙芯 , 可见频率>2.5GHz、采用四个LA664核心)

那么性能方面呢?龙芯基于新架构和工艺做的仿真测试结果显示:龙芯3A6000处理器的单核SPEC CPU 2006定点/浮点base分值从26/28分提高到35/45分 , 分别提升37%及68% 。

(图源:龙芯)
所谓SPEC CPU性能测试 , 本质是针对CPU定点运算/浮点运算进行的一系列测试 , 其中绝大多数测试项都属于科研用途的科学计算 , 和一般用途完全不搭边 , 但还是能在一定程度上反映CPU的性能表现 。 如图所示 , 龙芯3A6000的定点算力和开启睿频的桌面端i5-6400非常接近 , 但是距离最新的移动端CPU仍有一定距离 。

(图源:龙芯吧@gueenet)
此外 , 还有业内人士分析称 , 龙芯3A6000处理器的IPC将达到AMD Zen3或11代酷睿的水平 。 所谓IPC , 指的是CPU每一时钟周期内执行的指令数 , 这个数据和处理器频率(时钟速度)共同决定了CPU性能 。 换言之 , 在相同处理器频率的情况下 , IPC越高处理器性能就越高 。