國產(chǎn)自研芯片新時(shí)代 龍芯3A4000評(píng)測

近兩年，國產(chǎn)IC產(chǎn)業(yè)一直備受業(yè)內(nèi)外人士的關(guān)注，在商用領(lǐng)域國產(chǎn)自研芯片、國產(chǎn)自研系統(tǒng)的聲勢愈發(fā)浩大，龍芯中科作為國產(chǎn)自研處理器技術(shù)領(lǐng)先者和供應(yīng)商，近日給我們帶來了新一代處理器架構(gòu)產(chǎn)品：龍芯3A4000處理器。

龍芯3A4000

01 龍芯3A4000介紹

龍芯3A4000處理器使用了28nm工藝，擁有4顆核心，與上代3A3000保持一致，在頻率上龍芯3A4000處理器睿頻至2.0GHz頻率，3A3000則為1.5GHz，頻率提升了0.5GHz。此外架構(gòu)龍芯3A4000處理器升級(jí)為了GS464V，支持MIPS64指令集，并且在原只有500條MIPS64指令數(shù)基礎(chǔ)上，自行擴(kuò)展了1000多條。

整體看來與上一代3A3000相比，龍芯3A4000處理器除了性能上會(huì)有大幅提升，更在安全和加密上做了升級(jí)和優(yōu)化，內(nèi)置增加安全模塊，并且支持多種加解密算法。

龍芯3A4000主機(jī)樣品

因?yàn)辇埿?A4000處理器是國產(chǎn)自研芯片，面向商用領(lǐng)域，所以本身與市面上消費(fèi)級(jí)市場主流的美系A(chǔ)MD和英特爾平臺(tái)并不兼容，需要使用龍芯7A2000芯片組的專用主板與之適配。此外龍芯3A4000處理器也不兼容基于X86架構(gòu)體系的Windows系統(tǒng)，龍芯3A4000處理器使用的是升級(jí)的GS464V架構(gòu)，需要使用基于LINUX內(nèi)核的適配系統(tǒng)才能使用。

而這次我們測試龍芯3A4000處理器使用的系統(tǒng)，是還在內(nèi)測中的UOS統(tǒng)一操作系統(tǒng)（UOS是系統(tǒng)代號(hào)，本文將統(tǒng)一用UOS系統(tǒng)），基于LINUX內(nèi)核，目前UOS系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)龍芯3A4000處理器做了適配。

UOS系統(tǒng)

雖然還在測試階段，但UOS系統(tǒng)卻擁有巨大的潛力，這是由多家國內(nèi)操作系統(tǒng)核心企業(yè)自愿發(fā)起并研發(fā)完善的安全、易用、穩(wěn)定的操作系統(tǒng)產(chǎn)品，意義重大。除了龍芯中科之外的其他國內(nèi)自研芯片廠商也將會(huì)對(duì)UOS系統(tǒng)適配和支持，意味著國內(nèi)硬件行業(yè)和軟件行業(yè)將完成統(tǒng)一和整合，這將極大推動(dòng)國產(chǎn)IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

UOS系統(tǒng)

目前龍芯中科除了新發(fā)布的3A4000處理器，其余的一些型號(hào)已完成和UOS系統(tǒng)的兼容適配，全面適配龍芯桌面電腦、服務(wù)器。

02 龍芯3A4000測試

這次有機(jī)會(huì)拿到剛剛發(fā)布的龍芯3A4000我們用龍芯3A3000與龍芯3A4000進(jìn)行了對(duì)比。

龍芯3A4000主機(jī)

測試平臺(tái)：

龍芯3A4000處理器是一款四核心處理器，我們測試主機(jī)里的這顆CPU基礎(chǔ)頻率為1.8GHz，可睿頻至2.0GHz，內(nèi)存DDR4 2400 8G *2，顯存16位DDR3 128MB，硬盤128G固態(tài)硬盤，其橋片是龍芯自研的7A1000橋片。

龍芯3A4000主機(jī)配置

測試項(xiàng)目：

我們這次評(píng)測的項(xiàng)目有5項(xiàng)：WPS三件套測試，圖片視頻打開速度以及7.Zip的解壓縮對(duì)比測試，最后就是Web網(wǎng)頁測試和SPEC2006測試。

WPS三件套測試：

在WPS三件套測試中，我們使用10MB以上文檔、20MB以上表格以及 300MB以上PPT來測試龍芯3A4000和龍芯3A3000處理器的打開速度。

WPS三件套測試

在打開10MB以上文檔兩個(gè)處理器沒有什么速度差距，均在1秒以內(nèi)，不過筆者肉眼還是能感覺到龍芯3A4000的主機(jī)更流暢和迅速一些。而20MB以上表格的打開速度兩者之間的差距開始顯現(xiàn)，龍芯3A4000對(duì)比3A3000提升了1秒多，在300MB以上PPT打開速度上差距就更大了，速度對(duì)比提升有3秒之多，但是其實(shí)不管使用龍芯3A4000還是龍芯3A3000，日常辦公都可以流暢進(jìn)行，沒有什么瓶頸存在。

圖片視頻打開測試：

除了辦公文檔，我們接下來測試一下兩款處理器的視頻打開速度和圖片打開速度。

圖片視頻打開速度

在這三項(xiàng)測試中，龍芯3A4000處理器依舊占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢，比起龍芯3A3000反應(yīng)更快，同時(shí)也告訴我們這兩款處理器視圖和影音也都沒有問題，而且不管是視圖軟件還是視頻軟件又或者是辦公軟件linux都有Windows系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品，如OFFICE對(duì)應(yīng)的WPS，不用擔(dān)心不能使用和操作的問題。

7.Zip解壓測試：

7.Zip大家應(yīng)該不陌生了，這是一款很流行的解壓軟件，在Windows系統(tǒng)也經(jīng)常見到，有一點(diǎn)要注意UOS沒有對(duì)7.Zip進(jìn)行預(yù)裝，我們使用搭載了龍芯3A4000處理器筆記本，系統(tǒng)是LOONGNIX，頻率也只有1.5GHz，龍芯3A3000主機(jī)則換了中標(biāo)麒麟系統(tǒng)。

我們打開終端后輸入命令LSCPU，接下來在連續(xù)在輸入nuame-r和7z a就可以開始跑分，龍芯3A4000和龍芯3A3000的測試結(jié)果如下。

龍芯3A3000 龍芯3A4000

對(duì)比龍芯3A3000的3709分，龍芯3A4000主頻1.5GHz的跑分為5470，提升幅度約47%，分?jǐn)?shù)提升非常可觀，7.Zip是大家日常最常用的應(yīng)用之一，雖然不能全面反應(yīng)處理器性能，但卻可以表現(xiàn)處理器效能，毫無疑問，龍芯3A4000對(duì)比上一代的效率提升很大，而如果是2.0GHz頻率的龍芯3A 4000還會(huì)更恐怖。

Principled Technologies WebXPRT 3測試：

雖然軟件測試上，龍芯3A4000拍平臺(tái)的UOS系統(tǒng)還沒有支持太多，但是網(wǎng)頁測試卻沒有受到限制，Windows系統(tǒng)能使用的網(wǎng)頁測試UOS系統(tǒng)也可以使用，我們使用的是PrincipledTechnologies WebXPRT 3測試，它能夠體現(xiàn)所有支持Web的設(shè)備性能。

測試的瀏覽器是UOS系統(tǒng)內(nèi)置的瀏覽器，基于Chromium內(nèi)核，這是一個(gè)開源核心，很多瀏覽器都在使用。

龍芯3A3000 龍芯3A4000

這個(gè)Web網(wǎng)頁測試它包含六個(gè)用于鏡像日常任務(wù)的基于HTML5和JavaScript的場景，業(yè)。在這項(xiàng)測試中，龍芯3A4000處理器依舊實(shí)現(xiàn)了對(duì)上代龍芯3A3000 的性能碾壓，兩者總成績有24分的差距。

而在JavaScript的6個(gè)場景下，龍芯3A4000處理器每個(gè)作業(yè)的效率提升幅度都很大，照片增強(qiáng)提升了約63%，使用人工智能整理相冊(cè)效率提升了約74%，股票期權(quán)定價(jià)提升了約59%、加密筆記和OCR掃描提升了約69%，銷售圖表提升了69%，網(wǎng)上作業(yè)提升了49%。

SPEC 2006測試：

SPEC 2006是一個(gè)大型的CPU性能測試項(xiàng)目，主要能夠充分表現(xiàn)CPU最重要的定點(diǎn)性能和浮點(diǎn)性能兩個(gè)參數(shù)，在商用CPU領(lǐng)域收到了大家的認(rèn)可。

SPEC 2006測試

SPEC 2006測試成績

在測試中對(duì)比了龍芯3A4000處理器、龍芯3A3000處理器兩款處理器，這兩款處理器同為4核心，不管是SPEC INT2006定點(diǎn)性能測試、SPECFP2006浮點(diǎn)性能測試以及STREAM(GB）內(nèi)存帶寬，龍芯3A4000處理器的性能均有大幅提升，幾乎達(dá)到了翻倍效果，只靠架構(gòu)的優(yōu)化升價(jià)就能達(dá)到這一表現(xiàn)，說明龍芯的設(shè)計(jì)和研發(fā)很讓人驚艷。

03 總結(jié)

目前國內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展雖然不如國外半導(dǎo)體行業(yè)，尤其國外半導(dǎo)體大廠可能一年在芯片研發(fā)上就有高達(dá)數(shù)百億美元的投入，而國內(nèi)芯片行業(yè)資金很有限，加上芯片研發(fā)起步也晚于國外同行整體上確實(shí)還存在差距。但龍芯能夠在一種架構(gòu)上專心二十年做研發(fā)，持續(xù)對(duì)龍芯3A處理器芯片進(jìn)行迭代升級(jí)，先后推出龍芯3A2000處理器、3A3000以及年末剛剛發(fā)布的3A4000處理器，并保持性能不斷上升，已經(jīng)充分展現(xiàn)了自己的研發(fā)和設(shè)計(jì)能力。

龍芯3A4000處理器的性能已經(jīng)比肩AMD同期挖掘機(jī)(Excavator)架構(gòu)CPU，不管是底層架構(gòu)還是物理設(shè)計(jì)，而且龍芯3A4000處理器能夠有效防范Meltdown（熔毀）、Spectre（幽靈）漏洞，支持MD5、AES、SHA等加解密算法，在安全性上也杜絕了任何風(fēng)險(xiǎn)。

龍芯3A4000處理器采用的是28nm工藝制程，還有很大的空間進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，而同在28nm工藝制程下，僅依靠底層架構(gòu)和指令集的優(yōu)化，龍芯3A4000處理器對(duì)比同工藝的一代龍芯3A1000處理器CPU性能提升6倍，據(jù)悉明年的下一代龍芯3A5000處理器將會(huì)使用12nm工藝制程，CPU頻率可以提升到3.0GHz，后勁十足。

一般用戶可能會(huì)有疑問，為什么要這么大力推出國內(nèi)自研CPU芯片，國外引進(jìn)它不好么？造不如買或許短期實(shí)用，但一定不是長久之計(jì)，核心技術(shù)不把握在自己手里，必然受制于人。在國產(chǎn)CPU領(lǐng)域，我們目前要做的不是盲目追趕，而是避免用無可用，也就是我們當(dāng)前要解決的是0和1的問題。相信一直堅(jiān)持自主設(shè)計(jì)并有能力實(shí)現(xiàn)全部自主設(shè)計(jì)的龍芯在不久的將來可以進(jìn)入民用市場。