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龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

本文作者:史中 编辑:史中 2017-04-25 19:01
导语:龙芯推出新一代处理器,它究竟什么时候可以追上 Intel 呢?

龙芯,在中国人心中是一个巨大的IP。

我们这一代人对于龙芯的期待,不亚于我们的父辈期待第一颗原子弹的爆炸。作为国产芯片的“代言人”,龙芯身上承担了太多的期待。只不过国产芯片的路,显然比想象中更为艰险和漫长。

本文作者史中,雷锋网主笔,希望用简单的语言解释科技的一切。

2017年4月,龙芯带来了一个好消息:推出新一代代表着国产最高水平的芯片。

其中,最为亮眼的莫过于龙芯 3A3000 和 3B3000。从实测数据来看,这款芯片的综合性能已经超越了 Intel Atom 系列和 ARM 系列 CPU。这个性能,用中国工程院院士倪光南的话来说,已经达到了可用的水平。日常的使用、办公、出差都没有任何问题。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

【史上最强的龙芯 3A3000 处理器】

很多童鞋都好奇,龙芯的芯片究竟有多大能力呢?龙芯总设计师胡伟武对这些芯片做了详细的介绍。

龙芯在做哪些芯片

雷锋网告诉你,识别龙芯的芯片,有一个窍门:

  • “1”开头的芯片,是“小 CPU”。是根据需求定制的专用或嵌入式芯片。

  • “2”开头的芯片,是“中 CPU”。对标的是 Intel 的 Atom(阿童木)系列。适合平板电脑、办公电脑等低功耗的通用便携计算。

  • “3”开头的芯片,是“大 CPU”。对标的是 Intel 的酷睿/至强系列。用途是桌面计算机或高性能计算。

可以看出,龙芯的目标只有一个,那就是全球第一的芯片帝国 Intel。那么,龙芯的芯片水平离 Intel 还有多远呢?别急,先来看看龙芯追赶 Intel 的计划。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

【“龙芯之父” 龙芯中科总裁 胡伟武】

“龙芯之父”胡伟武说,龙芯目前的芯片计划分为三代:

第一代:“地板上”的 CPU

实现时间:2013-2014

介绍:简单来说,这一阶段就是努力鼓捣出一款 CPU。不过,对于龙芯团队来说,这并不是从零开始。之前计算所有一些很厉害的研究成果,可以制造出满足特定需求的 CPU。但是通用处理能力低。这些芯片大多是满足国家特定需求,市场并不是很认可。

这个阶段已经完成。

代表的芯片是:3A1000、3B1500、2F、2H。

第二代:“空中”的 CPU

实现时间:2016-2017

介绍:这个阶段,主要任务是“认真”做一款能卖出去的 CPU。其实对一个 CPU 的最高认可就是有人买单。这批龙芯 CPU (单核)性能上是第一代产品的3-5倍,超过凌动(Atom)、VIA和 ARM。这些芯片的性能算不上顶尖,但是可以在很广泛的领域使用。客观上来说,一个桌面芯片达到了 ARM 和凌动的水平,是可以卖得很好的。

这个阶段在今天也已经实现。

代表芯片:3A3000、3B3000、2K1000、7A

第三代:“天花板上”的 CPU

实现时间:2019-2020年

介绍:这一阶段的 CPU 要追上 AMD 全系列的水平。如果能实现,距离英特尔顶尖的至强(Xeon)芯片差距就不是很大了。这个时候,单核芯片的性能就会遇到物理天花板,就像现在的 Intel 一样。这时,需要用增加核心数量来提高整体的计算性能。(Intel 在2010-2012年就已经触及了天花板)

到这个时候,龙芯就可以在市场上试着和 Intel 和 AMD 比划一下了。

代表芯片:3A3000/4000、3C5000、2K2000、7B

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

从过去的发展路径来看,虽然磕磕绊绊,但胡伟武吹出去的牛总算都实现了。未来龙芯要做的,就是把“天花板上”的 CPU 造出来。

仰望星空之前,先来脚踏实地,看看这最新出世的龙芯 3A3000 究竟怎么样。

龙芯芯片究竟怎么样

顶级芯片:3A3000

3A3000,就是胡伟武口中的“在半空中的 CPU”。说他在半空中,主要是指技术水平——没有达到顶尖,却已经很强。

对于这款芯片,雷锋网认为有几个关键词:

1、目前国产最强

由于目前 CPU 都是多核心的结构。所以比较芯片的绝对性能,有一个简单粗略的办法,那就是单独核心拉出来“单挑”。胡伟武介绍,3A3000 这款芯片,在国产所有芯片里面单核性能最高。

2、超过 Atom 和 ARM

具体性能方面,3A3000 是龙芯上一代芯片性能的 3-5 倍。从下图来看,与 VIA 和 AMD 的主流中端芯片比较,数据几乎相当,有些指标优势很大,有些指标不相上下。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

普通人也许不太理解这样专业的指标,你只要知道,这个性能超于 Intel Atom 或者顶级手机当中的 ARM 处理器,相当于 Intel 和 AMD 高端处理器的性能。

3、距离 Intel 最强技术仍有 30% 的差距

虽然性能相当于 Intel 的高端处理器,但未到这些处理器大厂的顶尖水准。实际上作为一个成立不到十年的企业,从一穷二白的出发点,难以追平国际顶尖企业也情有可原。目测这款 CPU 和顶尖的 CPU 还有30%左右的性能差距,这个大概是一代技术的差距。要追赶上这一代的差距,目测还需要3年左右的时间。

4、纯自主研发

倪光南院士曾经说:核心技术不可能买来,买来的一定不是核心技术。自主研发一直是龙芯的标签。胡伟武介绍,龙芯3A3000 除了厂家提供的基本单元外,其中包括 CPU 和内存控制器在内的所有的模块都是自主设计的,没有引入第三方IP。

这种自主研发的好处,简单来说就是:一旦发生中美严重对抗,美国很容易攻击 Intel inside 的设备,却很难攻击“龙芯 inside”的设备和系统。

大众芯片:2K1000

除了最强的“3”系列,龙芯在“2”和“1”系列也推出了新品。

“2”系列本来是对标 Atom 系列的芯片,从2017年的 2K1000 来看,性能比上一代 2H 提高了3-5倍,但距离2014年的 Atom J1900 芯片处理能力还有20% 左右的差距。

不过,这样的处理器性能已经可以使用在终端机和工控机之上。实际上,这款芯片虽然不是龙芯最强的芯片,确是最能让客户买单的一款通用 CPU。

特种芯片:1H

“1”系列不拼运算能力,拼的是极端条件下的稳定工作能力。例如“1”系列的前辈“1E”和“1F”现在就转载在北斗卫星之上。“龙芯在北斗卫星上稳定运行了两年,没有一次反转锁定的错误。”胡伟武骄傲地说。

至于“1H”,则是一款神器。它将会用在地下数千米的石油钻探探头上,工作温度在200度左右。对于这种超高温条件下的稳定工作,一直是芯片界的核心技术。中国一直想掌握高温芯片技术,但是美国对我们实行了严格的技术封锁。

胡伟武还记得,在搭载这款芯片的钻头下井试验的时候,一个石油行业的老专家倒满一杯酒,对他说:

我十几年没喝酒了,今天我要敬你一杯。这么多年没有人能做出这种芯片,你是我们石油行业的功臣!

国产芯片从一无所有,到如今可以上天入地,中国科学家所付出的艰巨努力让人动容。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

【搭载龙芯 1H 的石油钻头】

比起性能,龙芯更要在生态上追赶 Intel

但是技术上追上 Intel,和让每个人都用上龙芯,是两个完全不同的事情。

在技术和市场之间,认为技术更难的往往活不久,认为市场更难的才能活得很好。

胡伟武异常清醒。

在我们的认识中,国产科技经常“有意”忽略市场,偏安“党政军”一隅。龙芯在开始阶段,也同样紧抱“党政军”大腿。不过,发展到今天,龙芯已经意识到“党政军”的市场过小,要想成为对标 Intel 的伟大企业,必须进攻企业终端市场,进而开发个人市场。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

【龙芯一体机和《人民的名义》】

生态的价值人人都知道。

你为什么不买龙芯电脑?

因为安装不了 Windows

为什么要安装 Windows?

因为我习惯的软件和游戏都在Windows上啊!

Intel+Windows 的生态,庞大得让人生畏。但是龙芯必须在巨头眼皮底下奋力“折腾”出自己的生态。

胡伟武觉得,这个事情虽然难,但没有想象中那么不可能。当然,在个人电脑方面,Intel 制霸天下,但是这个世界并不仅仅有个人电脑这一个大市场。

龙芯的打法是:主攻 Wintel 生态的薄弱环节——终端和工控领域。

终端和工控是龙芯的领地

终端是指党政、能源、金融、电信等等行业使用的终端机,偏专用性质;

工控是指在工业领域对生产设备进行控制的智能设备。

基于这个方向,胡伟武的秘诀是:抓住 API。

全中国会用 Java 的工程师有600万,而却找不到10名懂得 Java 引擎或者 JavaScript 虚拟机的人。

胡伟武感叹。

换句话说,中国的现状是绝大部分工程师都只会在上层做开发,而把开发者和CPU连接起来的中间接口就叫:API,API 很少有人会做。

龙芯要做的是,为市面上所有龙芯的潜在用户开发好用的 API,让开发者可以舒服地开发出应用程序。简单来说就是,龙芯制造出各种形式的“乐高模块”,程序开发者只需要按照自己的需要,拼插乐高积木就可以了。这样的话,基于龙芯开发就变得像游戏一样容易,而且让人更加享受。

根据官方数据,下游客户中,基于龙芯的软硬件开发人员已经有一万人了。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

【华三研发的基于龙芯 3A3000 的交换机】

开源社区也是龙芯的领地

这个事情,同样反映在龙芯的社区和开发者队伍上。

如果你在龙芯开发者论坛注册,可以用极低的价格购买到龙芯的板片或电脑。基于这些硬件和 Linux 内核系统,你可以开发一切你喜欢的东西。对于龙芯生态有持续贡献的人,还可以得到“工分”,这些工分将来是可以换取龙芯公司分红和股权激励的。

实际上,在各个高校中,基于龙芯芯片的爱好者社团已经有很多。龙芯也决定把一些低端的处理器核源代码开放给高校,让学生可以完整了解 CPU 内部代码结构,成为中国芯片的后备力量。

开发者是很挑剔的,但是在他们面前,我们的 3A2000 和 3A3000 已经不丢人了,真的。

胡伟武感慨。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

【基于龙芯和开源系统制作的“坦克车”】

虽然说龙芯已经建立了强大的生态还为时过早,但不妨来看看 Intel。中国工程院倪光南院士说:

1995年 Windows 3.2 退出市场,至今 Wintel 的生态建设已经经过了30年。而相比 Intel 早年的发展,龙芯的脚步已经很快了。

仰视 Intel,龙芯道阻且长。但是,如今下游基于龙芯 CPU 的软硬件研发人员已经达到上万人。几年间龙芯有了如今的生态,并不容易。

需要说明的是,从三年前开始,政府已经放弃了对龙芯的支持,龙芯的最新芯片,都是龙芯中科公司靠卖一片片芯片赚来的钱研发的。从这个角度看,相比动辄拿国家几十亿研究经费的芯片团队而言,龙芯可以拍着胸脯问心无愧。

就像胡伟武所说:有一种胜利来自煎熬。

龙芯用自己的故事,证明了世界还算公平。

龙芯推出新一代处理器,离 Intel 还有多大差距?

本文作者史中,雷锋网(公众号:雷锋网)主笔,希望用简单的语言解释科技的一切。

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