全新龙芯架构曝光，逐步赶超主流CPU水准

　　谈到“中国芯”，很多人第一个反应就会是龙芯。

　　自2000年开始研发到现在，龙芯已经有十五年的历史。虽然媒体不时会报道一些关于龙芯的消息，但由于市面上难以见到实物，外界对它的了解实在少得可怜。从立项开始，龙芯的研发单位中科院计算所就立志要做到世界一流水平的CPU；那么在 2015年的今天，他们的产品究竟达到了什么水平呢？

　　我们先了解一些背景知识：龙芯是中科院计算所龙芯项目组研发，兼容MIPS指令集，具备完全自主知识产权的CPU系列。

　　龙芯分1号、2号、3号三大产品线，分别对应超低功耗嵌入式芯片、低功耗SoC与主流PC、服务器CPU几大目标市场。目前代表龙芯最强水平的型号是龙芯3B-1500 CPU，有8个核心，32nm制造工艺，主频1.2GHZ；其次是四核心的龙芯3A 1.2GHZ，这两款PC芯片采用的内核均为2006年定型的GS464微架构——GS是龙芯英文学术代号Godson的缩写，464代表采用4发射64位架构。

　　处理器微架构的重要性相当于设计图纸，有了它才能进行工程实现。如今，老旧的GS464核心已经不堪重任，各项性能指标都与当前国际主流CPU差距越来越大，无法适应竞争激烈的芯片市场。

　　其实从2011年起，龙芯就启动了新一代微架构“GS464E”（E代表增强型）的设计工作，历时三年左右开发完成。

　　GS464E开发之初，龙芯就把Intel Ivy Bridge、IBM Power7当时世界上最先进的两个架构作为其对标产品，参数上也比较接近。如下表所示：

　　

　　接下来是龙芯GS464、GS464E正式流片之前一些小程序的验证情况，第三列是参考Intel Ivy Bridge的数据。

　　

　　可以看出，龙芯GS464E在架构设计上比GS464有了质的提升，各项指标远远超过，并且绝大多数参数都已经接近Ivy Bridge，甚至在分支误预测率、浮点程序性能上有些有所超越。

　　由此可见，龙芯团队的处理器结构设计能力，与世界领先的Intel正在逐步缩小。

　　据悉，基于GS464E架构的龙芯3A2000、3B2000已经完成流片，并于2015年4月回到龙芯公司。

　　龙芯3A2000为单路四核桌面版本，龙芯3B2000则是支持双路八核、四路十六核的服务器版本。由于是新架构的第一版产品，制造工艺仍旧是40nm，主频仍然是1GHz左右。

　　

　　龙芯3A2000/3B2000的设计版图

　　以下是龙芯提供的3A2000的部分实测数据：

　　

　　龙芯3A2000、3A1000的SPEC CPU2000测试对比

　　SPEC CPU 2000是国际上通用的CPU性能测试程序，其数据对CPU计算性能有很大的参考性。可以看到，无论是定点（整数）分值还是浮点分值，3A2000比3A1000都有了1倍甚至2倍以上的提高。

　　龙芯3A 2000的内存带宽性能在各方面普遍要比龙芯3A1000提升了十多倍。

　　龙芯技术工程师透露，上一代龙芯3A在设计上由于经验不足、考虑不周全，导致内存带宽上表现太弱，成为主要瓶颈，结果导致用户体验表现较差。

　　

　　龙芯3A2000、3A1000的内存带宽测试对比

　　这一代重点解决了这个问题，在主频没有提升的情况下，用户体验得以大跨步的提升。虽然和主流Intel产品还有很大差距，但是在架构设计上的差距已经越来越小。

　　为了和目前市面上主流的CPU架构设计进行直观的比较，龙芯还给出了按照SPEC/GHz分数作为参考分值，对不同架构的SEPC 性能对比：

　　

　　可以看出，GS464E已经接近Intel、AMD现在市场上的主流架构性能，与Intel Core i3-550和AMD FX-8320基本相当，与Intel Core i5-2300略有差距，同时明显强于Intel Atom、VIA Nano、ARM Cortex-A57等低功耗架构。

　　而且，3A2000的编译器还没有充分优化，未来还有进一步提升的空间。

　　正如龙芯公司自己所说的那样，龙芯在过去几年的市场检验中发现了自己的不足，找到了瓶颈问题，加以针对性的改进。这次GS464E的推出，从数据上看比上一代GS464的确有了大幅度的提升。

　　虽然龙芯的主频还要比Intel/AMD慢很多，整体性能依旧落后不少，但同频性能接近i5-2300已经证明新架构实力的确强悍。

　　3A2000作为新架构的第一个产品还有一定的验证性质，未来如果能采用更新的28nm工艺，再继续提升主频，应该有资格尝试和Intel的商用主流CPU一较高下。