龍芯總強(qiáng)調(diào)同頻性能，是因奔騰4要到25+GHz才比得上酷睿11代單核

gueenet

2022-05-31 14:04重慶

關(guān)注

　　閑話不說(shuō)，先上圖，是SPEC CPU 2006 int（單任務(wù)）測(cè)試的成績(jī)：

　　上圖中的成績(jī)，大部分是本人自己測(cè)試的結(jié)果。SPEC CPU 2006 的測(cè)試可費(fèi)勁了，Pentium 4運(yùn)行一遍完整測(cè)試（int base/peak）需要24小時(shí)以上，飛騰D2000和兆芯KX-U6780A也要至少12個(gè)小時(shí)，也能側(cè)面說(shuō)明測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性。某些幾秒鐘到幾分鐘就完成測(cè)試的軟件只能體現(xiàn)CPU某一方面的性能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全面考察 。其中有兩個(gè)來(lái)自SPEC官網(wǎng)的成績(jī)，因?yàn)闇y(cè)試年代久遠(yuǎn)，測(cè)試時(shí)的系統(tǒng)環(huán)境和編譯器等都比較老，所以成績(jī)比不上本人新近測(cè)試的相近型號(hào)的CPU，只能作為參考。

　　i5-760是Intel酷睿初代4核4線程產(chǎn)品，標(biāo)稱主頻2.8GHz，睿頻3.33GHz，但我試了兩款主板默認(rèn)睿頻都只能達(dá)到2.91GHz。因此3.33GHz要用當(dāng)年的高端主板，通過(guò)一些附加的設(shè)置才能達(dá)到。

　　i7-1165G7是筆記本CPU，默認(rèn)環(huán)境下無(wú)法把睿頻保持到較高的水平，因此我進(jìn)行了兩次測(cè)試。第一次測(cè)試時(shí)僅在筆記本下放了個(gè)風(fēng)扇加強(qiáng)散熱，第二次測(cè)試時(shí)卸了后殼，加了個(gè)服務(wù)器的暴力風(fēng)扇，再用工具軟件強(qiáng)制CPU運(yùn)行在較高的頻率。

　　Pentium4(641)在使用GCC編譯器時(shí)，每GHz的成績(jī)只有2.37。不考慮內(nèi)存等部件對(duì)性能的影響，要想達(dá)到i7-1165G7在4.3GHz左右時(shí)的56.1分，至少需要23.67GHz的頻率。因?yàn)樽烂姘姹镜腃PU可以達(dá)到更高的頻率，所以Pentium4(641)要想與桌面版11代酷睿比拼單核性能的話，頻率就需要達(dá)到25~28GHz。

　　國(guó)產(chǎn)的飛騰D2000、FT-2000/4、兆芯KX-U6780A、龍芯3A4000單核性能相差無(wú)幾，但我測(cè)試的3A4000頻率僅1.8GHz，因此它的每GHz成績(jī)比飛騰和兆芯的產(chǎn)品高得多。3A4000是28nm工藝，表中飛騰和兆芯的產(chǎn)品都是16nm工藝，工藝要先進(jìn)一代。

　　龍芯3A5000終于使用了與飛騰和兆芯相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝，主頻也相當(dāng)接近，但是單核性能卻超過(guò)了它們的1.7倍，與3.33GHz時(shí)的i5-760相當(dāng)。只看每GHz的測(cè)試成績(jī)的話，3A5000大致是4～6代酷睿的水平，也就是說(shuō)與4～6代酷睿的單核同頻性能相當(dāng)。

　　飛騰和兆芯的單核性能低，比2007年的筆記本CPU T7500還低一些。每GHz的性能更低，還比不上T7500。但它們都宣傳達(dá)到國(guó)際主流水平，和6代酷睿CPU性能相當(dāng)，是怎么回事兒呢？

　　因?yàn)镈2000和KX-U6780A都是8個(gè)核心，全CPU運(yùn)行SPEC CPU 2006 int（多任務(wù)）測(cè)試時(shí)，都有80分多點(diǎn)。多核心并行運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行效率不是單核心的簡(jiǎn)單疊加。受內(nèi)存訪問(wèn)、Cache同步等影響，核心數(shù)量越多時(shí)，多核加速比越低。因此8個(gè)核心的D2000(2.3GHz)和KX-U6780A(2.7GHz)，以及4個(gè)核心的3A5000(2.5GHz)和i5-760(3.33GHz)，在使用GCC編譯器測(cè)試SPEC 2006 int時(shí)，實(shí)際的多核心性能都在80分左右的相同水平。

　　我們看到6代酷睿i5-6400單任務(wù)就有37.6分，那么6代酷睿兩個(gè)核心跑多任務(wù)總能接近70分吧，要是2核4線程那就妥妥地超80分了。因此飛騰和兆芯宣傳的6代酷睿水平，實(shí)際是用8個(gè)核心和2個(gè)核心進(jìn)行比較呢。

　　龍芯說(shuō)3A5000接近主流水平，水分就要少得多，因?yàn)閱魏送l性能與4～6代酷睿差不多，那就和低頻版本的i5-6400T（2.2~2.8GHz）比較吧，總歸是4個(gè)核心對(duì)比4個(gè)核心，而不是8核對(duì)比2核。

　　飛騰和兆芯的CPU單核性能低，每GHz的性能更低，因此總喜歡宣傳自家的產(chǎn)品核心多，頻率高。某些非正式的宣傳還說(shuō)每GHz的性能沒有意義，用戶買CPU又不是只買單核1GHz。而龍芯卻特別重視每GHz的性能提升，總也是有原因的吧！

　　Pentium4有3.8GHz的型號(hào)，并且總能保持在3.8GHz運(yùn)行。11代酷睿最高5.3GHz，但幾乎不能保持在5.3GHz運(yùn)行。中端的臺(tái)式機(jī)和高端的筆記CPU通常也是運(yùn)行在4.0GHz左右，視散熱情況有區(qū)別?？梢哉f(shuō)和2005的產(chǎn)品相比，十七年來(lái)CPU能穩(wěn)定保持的頻率幾乎沒有提升。但是11代酷睿每GHz的性能相對(duì)于Pentium4卻提高了5.5倍以上，Pentium4的單核性能要想達(dá)到11代桌面酷睿CPU的水平，運(yùn)行頻率要達(dá)到25GHz以上。要是頻率相同，那么核心數(shù)量也至少要5.5倍以上，如果考慮核心越多并行性能越低的問(wèn)題，Pentium4可能需要8倍的核心數(shù)量。然而這種使用弱小的單核組成的多核系統(tǒng)，對(duì)于絕大多數(shù)應(yīng)用軟件，運(yùn)行效率都不如一個(gè)強(qiáng)大的單核心。因?yàn)闊o(wú)論軟件開發(fā)者怎么努力，也不可能把任何任務(wù)都拆解成多線程并行。

　　當(dāng)然飛騰和兆芯的CPU每GHz的性能遠(yuǎn)超Pentium4，但是仍然與龍芯3A5000有很大差距。在核心數(shù)量相同的條件下，3A5000需要3.5GHz的頻率性能才能與i5-6400相當(dāng)，多花點(diǎn)錢努一努力改善后端設(shè)計(jì)還是有希望的。而兆芯則需要6.5GHz以上才能達(dá)到i5-6400相當(dāng)?shù)乃?，需要比Intel/AMD更強(qiáng)的后端設(shè)計(jì)能力，功耗肯定是控制不住了。要是與4.3GHz時(shí)的i7-1165G7相比，3A5000就需要5.3GHz左右的運(yùn)行頻率，剛剛達(dá)到Intel的最高水平，而兆芯需要把頻率拉高到10GHz，超出了物理限制。

　　我不是瞧不起國(guó)產(chǎn)CPU，而是國(guó)產(chǎn)CPU的設(shè)計(jì)水平、資金投入、生產(chǎn)工藝與Intel/AMD相比存在差距是客觀事實(shí)。CPU的頻率提升依賴強(qiáng)大的后端設(shè)計(jì)和與之配合完美的生產(chǎn)工藝，需要大量的人力和資金投入，國(guó)產(chǎn)CPU都還在向3GHz的頻率邁進(jìn)，什么5GHz、10GHz都是天方夜譚。

　　每一款CPU核心，要想達(dá)到高頻率，都需要后端設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝相互磨合、共同改進(jìn)。我相信國(guó)產(chǎn)CPU如果投入大量的人力財(cái)力，花上幾十億人民幣，是可以把某一款CPU的頻率提高到3GHz以上，甚至達(dá)到4GHz的。但是有意義嗎？核心邏輯設(shè)計(jì)的水平不夠，每GHz的性能低下，像飛騰和兆芯那樣的CPU核心就算有4GHz，也不過(guò)與2.5GHz的龍芯3A5000性能相當(dāng)。然后CPU核心邏輯設(shè)計(jì)有改進(jìn)之后，再花幾十億精雕細(xì)琢一番，只為了一款產(chǎn)品的頻率？按照國(guó)產(chǎn)CPU的銷量，收不回成本。未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，國(guó)產(chǎn)CPU頻率再高也高不過(guò)Intel，每GHz性能要是也差得遠(yuǎn)，那就沒法比了。

　　CPU運(yùn)行頻率是要追求的，但在CPU核心邏輯設(shè)計(jì)水平低下時(shí)，一味追求新工藝和高頻率就是在朽木上雕花，浪費(fèi)資源，浪費(fèi)時(shí)間。飛騰的CPU每GHz的性能已經(jīng)6、7年沒有提升，兆芯的從VIA得到的CPU核心比飛騰還差，至今每GHz的性能還不如飛騰。能不能把主要精力放在改進(jìn)CPU核心邏輯設(shè)計(jì)上？改進(jìn)CPU核心設(shè)計(jì)很難，特別是當(dāng)CPU核心本就不是自己設(shè)計(jì)的時(shí)，連看懂都難。在沒有能力修改核心設(shè)計(jì)時(shí)，就只能依靠多核心、高頻率來(lái)提高CPU整體性能。因?yàn)楦倪M(jìn)CPU核心設(shè)計(jì)很難，就忽視高頻率、多核心帶來(lái)的高功耗和高成本。不改進(jìn) CPU核心邏輯設(shè)計(jì)，把有限的資源花在邊邊角角上，就是在假裝努力，而不是在真正進(jìn)步。別人的CPU每GHz的性能是飛騰和兆芯的2倍，難道飛騰和兆芯能把頻率做到同類的2倍？

　　像龍芯這樣，10年間把每GHz的性能從Pentium4的水平提高到酷睿4～6代的水平，從單核性能遠(yuǎn)低于引進(jìn)技術(shù)的CPU產(chǎn)品，到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)兆芯和飛騰，每一代都能看到明顯的提高。只有全力設(shè)計(jì)更好的CPU核心，提高每GHz的性能，CPU頻率保持穩(wěn)中有升，才是夯實(shí)基礎(chǔ)、不斷進(jìn)取的最優(yōu)途徑。要是CPU核心長(zhǎng)期不變，只寄希望于使用更新的工藝提高頻率、堆出更多核心，那么不是懶就是蠢。下一代龍芯3A6000頻率可能提升不大，但每GHz的性能將與11代酷睿相當(dāng)，以比6代i5低的頻率切切實(shí)實(shí)達(dá)到或超過(guò)6代i5的性能。以優(yōu)秀的CPU核心設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，再去提高頻率、增加核心，才能真正追上世界主流水平。

　　宣傳達(dá)到主流水平，實(shí)際上是玩8核打2核、64核打14核的游戲，除了欺騙用戶、玩弄國(guó)產(chǎn)CPU的支持者，還有什么意義？

大哥的生活日記

如果你看過(guò)Intel當(dāng)年的規(guī)劃以及CEO那驚天一跪的話，就知道奔騰4并不是架構(gòu)落后，相反，是因?yàn)楣に囍瞥痰臒o(wú)法相配比，導(dǎo)致發(fā)熱以及功耗無(wú)法控制，無(wú)法完全發(fā)揮性能罷了，你文中的奔騰4 641，也是用了當(dāng)時(shí)最新的65Nm，增加64位技術(shù)的改良版，之下還有個(gè)用90納米的5系列 至于i5-760，并不是桌面版本的初代酷睿4核4線程版本，只不過(guò)這樣命名，初代版本的是酷睿E6600，從奔騰M優(yōu)化過(guò)來(lái)的架構(gòu)，Intel以色列團(tuán)隊(duì)的杰作 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

2022-06-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

江蘇

拿奔騰4舉例就是因?yàn)辇埿救χ粫?huì)看IPC是單核時(shí)代的思想，現(xiàn)實(shí)就是如果多核性能沒用英特爾和AMD也不會(huì)在RYZEN時(shí)代之后快速堆核甚至開了大小核，也相當(dāng)于否定了圖吧標(biāo)配的X58 X79 X99洋LJ配置的合理性 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

gueenet作者

正因?yàn)樵诤线m的成本下，很難把頻率做得更高，才更凸顯出每GHz性能的重要性。 因?yàn)椴⑿械暮诵脑蕉?，整體效率越低，才更需要提高單核心的性能。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

2022-06-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

zhl0000000

你這么牛逼哄哄，你來(lái)造一個(gè)出來(lái)，為國(guó)家芯片做出貢獻(xiàn)吧?。。?！ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

2022-06-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

安徽

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歐悅可Gn

拼軟件才是根本，要學(xué)蘋果建立生態(tài)圈 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

2022-06-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

福建

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道可特二馬逢

偷機(jī)取巧，短期主義，事倍功半 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

2022-06-01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

河北