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我国自主研发新一代 CPU 龙芯 3C6000 发布,不依赖国外授权技术和境外供应链,有何技术亮点?

每日经济新闻
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    厂商虽然公布了自己的性能数据,但是大家都知道厂商一般都会用一些优化手段,这种未知优化会导致性能数据不具备可对比性,因此,我基于AOSC操作系统、GCC14/GCC15实测3C6000单核和多核性能,同时为保证成绩真实性,也收集了比如AOSC开源团队测试成绩、著名龙芯粉丝Guee测试成绩、独立的第三方杰哥的测试成绩。最后使用华为2023年发布的鲲鹏920B服务器CPU作为对比,直观感受下两者性能差距。

    龙芯3C6000S/D/Q系列(分别对应早期的3C6000、3D6000、3E6000,下文单独出现3C6000均指3C6000S):2025.06发布,分别16/32/64核,最高频率分别是2.2/2.1/2.0GHz,单Die 16核32M三级缓存,单Die单Numa,S为一个计算Die,D为2个计算Die,Q为4个计算Die,通过龙链连接。

    鲲鹏920B(信创侧的名字为鲲鹏920 V200):2023 Q3发布,2024Q1整机对外供货,最高80核,全核频率2.9GHz(2025年后的版本最高可到3.0GHz),TSV120内核6发射,单Die 40核设计,单Die最大70M三级缓存(华为云上二三级缓存较低,80C版本为双Die共140M三缓,64C版本为双Die共112M三缓) ,80核/64核就是双计算Die+双IO Die,40核及以下为单计算Die+IO Die封装,均采用WLP+2.5D先进封装,80C版本为325W TDP。

    本文测试使用华为云鲲鹏920B虚拟机实例,采用单Socket 40核,32M三级缓存,0.5M二级缓存(二三级缓存阉割的很严重,核心数应该也是阉割过的)。

    一、性能比对

    注1:Spec2006/2017跑分会受到编译器版本、编译参数、libc库版本、内存库等多重因素影响,因此合理的性能比较需要约束编译器版本、编译参数、libc版本、约束优化库等等,当然CPU官方厂商发布数据时往往会使用一些激进的优化手段,典型的比如Intel发布分数时用ICC编译器,AMD发布分数时使用AOCC编译器,甚至还会有各种内存优化库,因此,一般厂商的数据只能做为一个参考,实际性能会和厂商发布的数值存在较大的差距,这种差距是正常的。本文测试数据也仅代表当前GCC版本+当前Glibc库+当前编译参数下的分数,厂商的优化参数是在厂商的特定环境中获取的,不能简单认为是造假(他们发布的性能分数在特定的优化环境下是可以达到的)。当然由于编译参数及优化方式未知,也不适合直接对比。

    Spec跑分优化的一个经典案例(ICC编译器+高性能内存库下让一个CPU IPC提升50%,3.3GHz的Golden Cove从6.14分提升到9.44分):逐渐变态的SPECint2017,Golden Cove,SPEC冲分记。

    注2:浮点成绩尤其是多核,非常耗时,比如3C6000 32线程浮点只跑两轮的情况下足足花了12.5小时,我跑的项目又有点多,因此部分小项目我只跑一次,这会导致报告被打InvalidRun,报告中会提示“XXXX did not have enough runs!”,跑2次这个标记可以被消除,对实际性能基本没有影响。

    1.1、GCC14+O2情况下实测

    跑分环境(ARM、X86-64、LoongArch):AOSC+GCC14.2+Glibc2.40

    AOSC开源社区测试跑分环境:AOSC+GCC13.2(合入GCC14补丁)+Glibc2.38

    ARM编译参数:-mabi=lp64 -O2

    LoongArch编译参数:-mabi=lp64d -O2

    X86-64编译参数:-m64 -O2(注:华为云开的实例,被强制分配了两个Socket,多核没法测,以后再补个和常见X86服务器的多核性能对比吧)

    相关测试报告地址:Matterhorn/Matter-CPU

    整数性能 intrate1 fprate1 8C16T
    intrate16
    16C32T
    intrate32
    16C32T
    fprate32
    鲲鹏920B
    (实测)
    5.00 6.28 42.9 87.7
    3C6000
    (AOSC开源社区测试)
    3.53 4.41 47.1 44.1
    3C6000
    (实测)
    3.57 4.43 47.3 45.5
    一代志强 6151(固定频率3.0GHz) 4.13 4.83 会分配两个Socket,成绩无意义 会分配两个Socket,成绩无意义


    AOSC开源团队测试成绩地址:kdocs.cn/l/carsNAh7Y0vw

    AOSC OS社区3C6000性能测试报告

    开源社区的测试成绩和本人测试成绩高度接近,AOSC开源社区作为一个中立开源机构,本身不存在黑龙芯的动机,因此这个性能对比是相对公正的。结论:

    1、3C6000单核整数性能为鲲鹏920B的72%左右,浮点单核性能约为鲲鹏920B的70%左右。

    2、3C6000多核性能几乎只有鲲鹏920B同核心规格的一半,16核32线程的3C6000整数性能性能仅仅比8核16线程鲲鹏920B多10%左右;同样都是16核32线程的情况下,浮点性能基本只有鲲鹏920B的一半。

    1.2、GCC15+O3/Ofast+Native+flto情况下实测

    跑分环境:AOSC+GCC15测试版本(20241208)+Glibc2.40

    编译参数:

    ARM编译参数:-march=armv8.6-a+sve+i8mm+f32mm+f64mm+bf16+crypto -Ofast -flto

    LoongArch编译参数A:-mabi=lp64d -march=la464 -mtune=la464 -msimd=lasx -static -O3 -flto

    LoongArch编译参数B:-mabi=lp64d -march=la664 -mtune=la664 -msimd=lasx -Ofast -flto

    当然有人可能要提GCC LoongArch版本548项有BUG(主要为GCC14以及之前版本,GCC15 2025年前的Tag版本),OK,带上548修复版本成绩(Guee测试的成绩);

    LoongArch编译参数D:-mabi=lp64d -O3 -flto(基于GCC 15.1.0,已解决548子项问题)

    相关测试报告地址:Matterhorn/Matter-CPU

    整数性能 intrate1 8C16T 16C32T 32C64T
    鲲鹏920B
    (ARM编译参数)
    6.24 53.7 104 186
    3C6000
    (编译参数A实测)
    4.59 57.8
    3C6000
    (编译参数B实测)
    4.50 58
    3C6000
    (Guee测试,编译参数A,修复548子项问题)
    4.77 60.5
    3C6000
    (杰哥的实测数据,编译参数D,修复548子项问题)
    4.67 未测试

    总结:在GCC15+Native+O3/Ofast+flto情况下,即使是修复了548子项问题,3C6000单核整数性能是鲲鹏920B的76%,这成绩和GCC14+O2情况下是非常接近的。整数多核仅为同核心数鲲鹏920B的58.2%。这就意味着64核的3E6000多核成绩极大概率趋近32核的鲲鹏920B(双重负面作用:降频10%+需要跨Die通信,而鲲鹏920B单Die40核)。

    说明:官方发布的3C6000 GCC15成绩是73.2,不管是Guee还是我的测试成绩均偏差超20%(可能得原因用了高性能优化库,或者开了PGO之类的优化),而官方双路3C6000/Q的成绩是450分,预测按照上述GCC Flag推测性能应该在370左右,因此单路3C6000/Q是185(双路16内存通道,Spec2017如果是两个Socket内存通道翻倍的情况下多核性能是直接X2,所以直接/2即可),基本等同32C64T 鲲鹏920B(均为8通道内存的情况下)。

    附带Guee性能测试报告截图:

    Guee测试的单核性能,修复548子项问题成绩
    Guee测试的四通道DDR4 3200下的多核性能,修复548子项问题

    此外,再分享一个其他网友的测试数据,开启jemalloc的情况下也只有4.9(对于绝大部分CPU,jemalloc内存库会带来5%左右的性能提升),如果只开O3和flto(GCC15下O3和Ofast几乎没什么差异),是4.67(GCC版本是15.1正式版本,正式版本已经解决548子项问题):jia.je/benchmark/#

    杰哥的测试数据,测试Flag比较丰富,更能体现3C6000真实性能

    浮点性能

    浮点性能 fprate1 16C32H
    鲲鹏920B 9 90
    3C6000 6.24 51.3

    鲲鹏920B的浮点多核略微有点低,主要是之前漏测了,补测的时候不想再编译一遍GCC15,用GCC14将就下,GCC15预计提升5%左右性能。和之前整数类似,3C6000多核浮点只有鲲鹏920B的57%,到了3E6000极大概率也会出现,3E6000 64核128线程的多核成绩会和鲲鹏920B32核64线程多核成绩趋同。



    最后,吐槽下,牛皮有点吹过头了。PCIe、DDR4、USB这些标准是不是国外技术,其次这次发布还有3B6000M,3B6000M上的HDMI接口是不是国外技术(HDMI可属于专利性强制认证,如果客户使用HDMI接口,即代表产品使用了HDMI的专利技术,要向HDMI协会申请认证授权方可使用),CPU里面类似的标准不要太多,慢慢列可以列一坨。

    其次芯片制造光刻机必然也是国外技术(国产的光刻机今年还在28nm上面挣扎),所以供应链也不可能不依赖海外的技术。

    龙芯类似的牛皮也不止这个,还有刚刚发布的3B6000M,前期龙芯粉丝到处宣传3B6000M 2.5GHz8核Soc超低功耗15-18瓦,结果发布会8核2.0就直接35瓦TDP。

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    Matterhorn
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    龙芯被制裁了,现在应该是生产问题解决了,才敢公布的!

    12nm的工艺不算高,如果一年内能升级7nm,性能估计还能涨20%,再优化设计,差不多在26年勉强赶上25年的intel处理器性能吧!

    这个性能够用了,真的够用了!

    如果国产euv两年内到位,估计国内外处理器性能应该也可以拉平!

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    安静的百家湖
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    拧净掷远
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    技术没得说,国内完全纯自研的可以说仅此一家,从跑分来看技术仅略弱于海思,算国内头部。最大的问题是生态位,信创被海光为代表的x86蚕食,mcu市场被riscv补齐,高校端百芯计划也如流星一样,被一生一芯主导的riscv教学培训占据。龙芯还在自研gpgpu 和龙链,前者兼容cuda,后者对标nvlink,但是市场不会给机会了,gpu的驱动适配也非常困难,龙芯这种硬件公司想做到摩尔线程那种级别的驱动基本不现实,龙芯gpu的前辈砺算科技,也是国内纯自研而不是买imagination ip的GPU公司,前阵子也因为驱动不理想陷入了跑分造假的风波。 如果继续埋头做技术,那么留给龙芯的时间真不多了。

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    yahah
  • 6 个点赞 👍

    杀不死我们的,让我们更强大。拿出个2021年的旧回答,时间过的真快,中国进步也很快。

    当时我提到了哪天英特尔听从美国政府的安排,拒绝为中国提供产品,拒绝为中国提供服务,我们能怎么办?也算是成功预言了。2022年英特尔对俄罗斯断供了。

    英特尔可以拿每年赚的钱中的很大一部分搞研发。龙芯又能赚多少,又有多少钱能投入研发。进步是明显的,苛责是错误的。既要马儿跑得好,又要马儿不吃草,指望一口吃成胖子,进行冷嘲热讽实在没有必要。还是应该加大投入,培养人才,积累技术,提高竞争力。这么多年的投入加起来都不及英特尔一年的零头。刚起步,肯定要靠输血,要靠保护,因为市场都被先进的企业占了。何况研发需要各方面的积累,不可能一蹴而就。就人才吧,英特尔开的工资比龙芯高,你去哪?英特尔开的工资和龙芯一样高,你去哪?不要轻易否定他人的付出与贡献。如果什么都不做,哪天英特尔听从美国政府的安排,拒绝为中国提供产品,拒绝为中国提供服务,我们能怎么办?

    半导体行业在2017年研发投入共340亿美元,而英特尔的研发投入则超过130亿美元。

    2018年英特尔营收达到708亿美元,在研发上的投入135亿美元。

    成立之初,龙芯中科仅仅只是拿到5亿元的项目经费,而资金的主要来源来自“863计划”、“核高基专项”。

    2010年龙芯首笔课题经费到账时,龙芯课题组已经预支了计算所七八千万元。

    2018-2020年,龙芯中科归母净利润分别为0.08亿元、1.93亿元和0.72亿元。

    2018-2020年,龙芯中科计入当期收益的政府补助金额分别为605.58万元、9186.26万元和2884.63 万元,占当期利润总额的比例分别为85.83%、44.95%和29.76%。

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    陈圣
  • 4 个点赞 👍

    吐槽下。

    不否认国产CPU的性能,但是你公开PPT是在欺骗自己吗?对标8380指的是把8380的性能测低?

    转自it之家

    从龙芯官方公布的跑分来看,3C6000的单核整数大约在5分左右。浮点大约为接近7分。而8380的整数只有4.5左右,而浮点只有7.0左右。

    那么真实情况是怎么样的呢?我们引用第三方Anandtech当年的测试,测试环境为gcc10.2.0,编译选项仅为-O3和-march=core-avx2两项。

    睿频为3.4G的8380在整数测试里得到了5.73分,相比龙芯未知编译选项未知编译器的8380高约27%,浮点则是8.65,相比龙芯提供的成绩高23.5%。

    展示实力我觉得无可厚非,但不能丑化对手,尤其是ice Lake在市面上用的很多,随手一测就能露馅。

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    幸福渠水到俺村
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    看下面这个回答,已经十年了还不过时,从平板、路由器到智能电视机顶盒NAS等,市场上这些设备从诞生到普及,至今还是几乎没有龙芯的影子。。。

    龙芯这锅不能甩给政府,龙芯诞生的时候还是2002年,大屏智能手机都还没诞生,也没有平板,路由器还都是企业应用,智能电视和电视机顶盒都没影,NAS都几乎不存在,这些设备和应用对功耗敏感,对芯片不敏感,可惜龙芯在这些领域都毫无建树。平板市场几乎都要萎缩了也没见过使用龙芯的平板,路由器都智能化了没见过使用龙芯的路由器,电视机顶盒兴起又衰败了也不见龙芯参与,NAS目前正在兴起,也不见龙芯抓住机会。唯一可见的龙芯倒是参与了智能电视市场,但是基本也没什么存在感。。。
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    future

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