龙芯LA664性能追平AMDZen3

原创 铁君 2022-06-07 15:25


日前,龙芯发布了龙芯3C5000服务器处理器,并联合生态伙伴共同发布新一代国产服务器基础软硬件平台。这次发布会有两个亮点,一是3C5000处理器,二是3A6000仿真成绩。

龙芯3C5000弥补服务器不足

过去,龙芯一直致力于提升单核性能,没有盲目去堆核心数量。这种稳扎稳打的做法使龙芯在过去10年中IPC提升了3-4倍,在桌面CPU上成效立竿见影。

但在服务CPU上,由于国内ARM CPU往往采用“堆核战术”,也就是用64核、128核堆出一款服务器CPU,这导致龙芯的四核CPU虽然在单核性能上更好,但在多核性能上不如ARM CPU。这使龙芯在服务器CPU市场竞争中处于不利地位。

3C5000是龙芯第一款16CPU,采用完全自主的LoongArch指令架构,16核心单芯片unixbench分值9500以上,双精度计算能力达560GFlops16核处理器峰值性能与典型ARM 64核处理器的峰值性能相当,并支持最高16路互连,搭配新一代龙芯7A2000桥片,PCIe吞吐带宽比上一代提升400%以上。就SPEC2006测试来看,单核定点浮点Base分均大于10/G,单芯片分值超过200。可满足通用计算、大型数据中心、云计算中心的计算需求。该处理器通过芯片级安全机制可为等保2.0、可信计算、国密算法替代、网络安全漏洞防护等提供CPU级内生支持。

3C5000最大特点是单核性能强,特别是unixbench这种看重单核核内存性能,多核加速比很低的测试,龙芯只用16核就能跑到9500,某ARM CPU即便有64核也跑不到这个成绩。从公开的数据来看,3C5000的性能在信创市场足够用了,而且16核的核心是使其部署比较灵活。另外,龙芯还会有3D5000,也就是把两个3C5000封装到一起的胶水32核芯片,主要针对一些对性能有更高要求的场景。

龙芯3A6000 IPC追平Zen3

相对于3C5000,铁流认为3A6000更加值得关注。相对于一些技术引进CPU在引进海外技术后CPU IPC增长缓慢,性能提高基本依靠购买更好的EDA工具和买台积电更好的工艺。龙芯一直致力于提升CPU微结构设计水平来提升CPU的性能。CPUIPC在过去10年中提升了3-4倍,这使龙芯可以在制造工艺上落后技术引进的某ARM CPU一代的情况下,依然可以依靠CPU微结构设计水平做到性能持平或略优于技术引进的某ARM CPU。当龙芯与引进的某ARM CPU采用相同工艺时,龙芯可以凭借其IPC上的优势在性能上领先某ARM CPU


3A6000和3A5000采用相同制造工艺,龙芯依靠其设计能力把CPU性能大幅提升。从仿真成绩看,定点相对于3A5000提升30%,浮点相对于3A5000提升60%这种提升是非常骇人的——如果仿真成绩与最终成绩相当,那么,3A6000 SPEC06单核定点Base分大于13/G,浮点Base分大于16/G如果3A50002.5G2.8G,那么,3A6000SPEC06单核定点Base分大于35,浮点将大于45这个性能对于信创和日常使用而言都已经明显过剩了。

(gcc,1165G7测试过程的频率大约是 4.2GHz,换算IPC 13.3/G。下图5600G的编译参数和1165G7基本是一样的。感谢guee帮忙测试)

gcc,int_base 48.6。测试过程中频率基本保持在 4GHz,也就是说 IPC 为12/G,由于测试还有调优空间,及5600G的缓存要比5600X少一半,可以认为调优后的Zen3可以达到13/G


作为参照,11代酷睿的IPC大约是定点13+/G12代酷睿IPC大约是定点15+/GZen3IPC大约是定点13/G,龙芯LA664能够达到定点13/G,浮点16/G,这已经追平或接近Zen311代酷睿。

当下,在同频性能上追平11代酷睿和Zen3已经很不错了,唯一的问题就在于主频了。当龙芯把7000系列把工艺换成5/7nm就可以把主频做到3G以上,可以实现 SPEC06单核定点Base分大于40,浮点Base分大于50这种性能已经达到英特尔、AMD市场主流水平,即便龙芯平台移植了3A大型游戏,龙芯7000系列CPU也足以应对。

结语

经过20多年的磨砺,龙芯终于把LA664提升到11代酷睿和Zen3的水平。LA664不仅超越了现有技术引进的ARM CPU,还超越了某些ARM CPU厂商PPT上的下一代CPU核。即便是当下国内首屈一指的海光,如果不把CPU IPC提升30%以上,面对LA664也要败下阵来。

回溯历史,在10年前,龙芯的IPC是不如技术引进CPU的,某技术引进ARM CPUIPC是当时龙芯的2倍左右。然后,技术引进是存在代价和陷阱的,往往是知其然不知其所以然,进而导致发展后劲不足。

相比之下,自主研发虽然在起步阶段慢一些,苦一些,累一些,无法像技术引进CPU那要快速拿出产品,但自主研发发展后劲更足,这一点从龙芯过去10年的发展就能看出来。

龙芯的性能已经不再是应用的障碍,唯一的障碍是软件生态。期待龙芯能以应用为阶梯,在合作伙伴的帮助下循序渐进构建可以与Wintel、AA体系相媲美的自主技术体系。


铁君 集成电路 人工智能
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