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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。

Matterhorn
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