铁流：国产CPU性能到底如何？
科技、金融观察者
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一直一来，缺芯少魂一直是中国信息产业的心病，中国的CPU市场也一直被Intel、ARM等国外厂商垄断，龙芯、申威、飞腾等国产CPU在社会上也往往遭到别有用心之徒诸如“打磨芯片”、“骗经费”、“政绩工程”等舆论抨击。不久前，采用申威26010的神威太湖之光在TOP500刷榜，飞腾也公布了采用ARM指令集的飞腾1500A和飞腾2000，龙芯的3A3000也顺利完成流片，那么这些国产CPU的性能到底如何呢？
如何评价CPU
如何评价CPU的性能呢？从体系结构的角度来看，有个指标叫MIPS，即每分钟执行多少条指令，执行指令数量越多，性能就越好，但这存在一个问题，当CPU指令集不同的时候，比较MIPS就意义不大了——比如A一条指令只算一个加法，B一条指令能做一个1024点的FFT。特别是在不同指令集的情况下，如何评价CPU的性能呢？
评价CPU性能必须考虑应用的多样性，比如科学运算重视双精浮点性能，但是如果数据供不上，运算能力再强也没用；比如PC日常使用更偏重于定点性能；再比如计算中心多任务环境关注的是吞吐率......因此单纯用某一个指标来衡量CPU性能是不科学的，必须综合考量。
业界也推出了很多基准测试程序，比如针对CPU的SPEC，针对嵌入式应用的EEMBC等。SPEC测试是比较权威的测试程序。和一些黑箱测试程序调整计分方式和计分权重后测试结果就发生变化不同，SPEC测试到底跑了什么程序，以及各项程序跑分和计分方式全部公开透明，而且覆盖范围广——SPEC2000有12个定点程序，14个浮点程序，而且有比较强的代表性，比如gzip、vpr、gcc、mef、eon等。而SPEC2006则把定点程序扩展到14个定点程序和16个浮点程序。
在计分方法上，SPEC在计分上采用归一化的几何平均方法来进行综合性能评估——将不同CPU的执行时间与参照对象相比较后得到一个相对值。SEPC2000的参照对象是Ultra SPARC 2工作站的主频为300Mhz的CPU。如果运行测试程序1的时间是参照对象的十分之一的话，测试就是1000分，测试程序2的耗时是参照对象的八分之一的话，则为800分.....最后再算几何平均——比如SEPC2000有12个定点测试，就将12个测试成绩相乘再开12次方，SPEC2006相对于SPEC2000而言仅仅是扩展了几项测试程序，使测试更加科学合理。这里，我们以三星猎户座7420和华为麒麟950为例计算SPEC测试成绩。
以上为两款芯片的跑分成绩，由于两款SOC均是购买ARM的IP授权做集成的产物，猎户座7420的成绩其实是ARM Crotex A57的成绩，华为麒麟950则是ARM Crotex A72的成绩，将12个子项相乘再开12次方后，得到ARM Crotex A57在2.1G主频时定点测试成绩为1376分，换算一下就是655/G，ARM Crotex A72的定点成绩则为749/G。
不过SPEC也非尽善尽美，测试存在容易受编译器影响的问题。举例来说，SUN曾经通过编译器优化提升SPEC跑分50%，龙芯的某一代产品也曾用自主研发的LCC编译器，比使用GCC定点跑分提升了60%。另外，即便同样是GCC编译器，不同版本的GCC编译器下，测试成绩也会有很大差异。笔者认为，出现这种现象的根源并非SPEC测试的缺陷，反而用事实说明了，最后的用户体验是软件+硬件的结果，充分说明了软硬件磨合的重要性。
可能有的读者对不明白什么是编译器，在此说明一下，程序员在编程的时候写的是编程语言，但是计算机运行的时候是机器语言，编译器就是将程序员的编程语言翻译成机器语言的工具。
龙芯、飞腾、申威和Intel的比较
现在，我们先就龙芯和飞腾的桌面芯片与Intel的CPU做比较。由于桌面芯片更加注重单线程性能——单核性能是基础，很多程序都依赖单进程的处理速度，如果单核性能上不去，核心数再多也没用，这也是AMD 六核、八核芯片打不赢Intel 四核芯片的原因。另外，对于桌面芯片来说，日常使用中更加倚重定点性能。因此，在这里我们以单线程实际测试的定点成绩做比较。
在编译器为GCC5.2的情况下，Intel I5 G主频下SPEC2006的定点成绩为32分；在编译器为GCC4.4.7的情况下，龙芯3AG主频下的定点成绩为11分；在编译器为GCC4.8的情况下，飞腾1500A在1.8G主频的定点成绩为10分。诚然Intel在编译器上占有一定优势，这里为了方便比较就忽略编译器带来的差异了，就定点性能而已，龙芯3A3000和飞腾1500A的单线程性能大约为Intel I5 4460的三分之一。
差距在哪里呢？主要是在主频上，其次在微结构。龙芯3A3000的主频只有1.5G，飞腾1500A的主频只有1.8G，而Intel I5 4460的主频达3.2G，而且如果需要的话，还能睿频到3.4G，很显然，在主频上龙芯3A3000只有Intel I5 4460的一半不到，而飞腾1500A也只有Intel I5 4460的一半多一点。
微结构也就是常说的CPU核，在主频相同的情况下，两款CPU的性能差异取决于微结构的差异，像龙芯GS464E、Intel的Haswell、ARM的Crotex A72都是微结构。龙芯3A3000在1G主频时，SPEC2006测试定点成绩为7.3，飞腾1500A主频为1G时，SPEC2006测试定点成绩为5.5，而I5 4460在1G主频时的定点成绩为10。可以说，龙芯的GS464E大约有Intel的Haswell性能的73%，而飞腾的FTC660大约是Intel的Haswell性能的55%。
那么如何提升主频和微结构呢？提升微结构需要在指令分支预测，寄存器重命名，多指令通路，乱序发射，功能部件，访存性能等方面做文章，目的是使整个的指令流水的效率尽可能高，因为如果有一个环节设计不好或不匹配的话，整个系统效率就发挥不出来，这是CPU的核心技术。提升主频很大程度上要依赖后端设计能力，也就是要指物理层电路的具体优化，包括单元布局、时序优化等放方面下苦功。
接下来就国产服务器CPU与Intel的服务器CPU做比较，以国产服务器CPU中多线程性能最强的飞腾2000为例。在编译器为GCC4.8的情况下，飞腾2000在2G主频的单线程SPEC2006测试成绩为定点12.4，浮点11.3，换算一下飞腾2000的CPU核FTC661的定点成绩为6.2/G，和Intel Haswell 10/G的成绩依旧有不小的差距，由于飞腾2000为64核芯片，在单线程性能相对有限的情况下，依靠核心数量的优势，FT2000的多线程SPEC2006测试成绩为定点570，浮点482，全芯片性能与Intel Xeon E5-2695v3相当，这是非常了不起的成绩。
由于科学计算倚重双精浮点性能，超算芯片的比较中就以双精浮点性能为指标进行，申威26010的双精浮点性能为3T，和Intel目前最好的超算芯片KNL相当，更难人可贵的是这是在制造工艺与Intel相差2代的情况下取得的成绩，这充分体现出申威26010在设计思想上的先进性。
在桌面芯片上，龙芯和飞腾目前最好的桌面四核芯片的单线程定点测试成绩大约为Intel I5 4460的三分之一，虽然和Intel的差距依旧比较大，但目前龙芯和飞腾还没有大型游戏等对CPU性能要求较高的软件应用，现在的性能对于绝大多数应用来说都是够用的，特别是对党政军办公电脑和一体机，龙芯3A3000和飞腾1500A的性能已经属于性能过剩了，只要软件跟得上，在党政军领域能替换Intel的CPU。
在服务器CPU上，飞腾2000虽然在单线程性能上和Intel有一定差距，但其全芯片性能颇为不俗，能与Intel Xeon E5-2695v3相当，已经是全球全芯片性能最强的ARM服务器CPU，如果ARM等国外厂商能完善其服务器CPU的软件生态，飞腾则有可能借着ARM的生态一飞冲天。
在超算芯片上，申威26010完全可以和Intel最好的加速器KNL硬碰硬的较量。
出品：科普中国
制作：铁流
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4ZUK&Z2&&前段时间，正式发布小屏超旗舰，在发布会中联想用“性能超极限”“手感超酷爽”“续航超久远”“体验超细腻”“生态超连接”5个“超”字来诠释对Z2的定义，并以1599元的价格起售。官方还宣布这是一款完全发挥出骁龙820的一款产品，性能可以说是手机界的“小钢炮”。图为&&Z2&&配置方面Z2采用1080p分辨率屏，双面2.5D玻璃+高强度玻璃纤维中框造型；搭载骁龙820处理器并配有3GB运行内存和32GB存储空间；拍照方面配备前置800像素+后置1300万像素并辅以单颗LED闪光灯。其余部分，Z2拥有正面按压指纹识别，6大传感器，支持7模22频网络制式双卡双待，包含国内三大运营商全部频段。图为&ZUK&Z2编辑点评：&&ZUK&Z2真的是一款极具诚意的产品，它搭载骁龙最新820处理器，但与别家的不同，联想ZUK&Z2不仅可以达到骁龙820普通功率状态，而且还可以超频状态使用。此外，除了上述提到的各种细节的改进，联想ZUK&Z2也是目前较早确认可升级至Android&N的智能手机。&&&&&&&&&&&&&&&&&&ZUK&Z2&（行货）[产品售价]&1199元[销售商家]&ZUK官网[相关链接]&产品：
5nubia&Z11&mini&&&&&mini在机身边框设计非常圆润，四角也均为圆角，机身正面采用2.5D玻璃，背面为有弧度的塑料材质，使得其手感非常优秀，舒适度颇高。另外还在机身背部配备有指纹识别，大小的显示屏幕也非常符合单手操作，同时该机还有提供自带了适合单手操作的“小屏”模式，方便更多的用户喜欢。图为&nubia&Z11&mini&&&&nubia&Z11&mini在机身采用了5英寸大小的显示屏幕，非常适合单手进行操作。此外在硬件方面该机采用高通骁龙617八核64位处理器，还有3GB&RAM+64GB&ROM内存组合，支持最高200GB的TF卡和OTG设备容量扩展。拍照方面该机配备IMX298传感器和F2.0大光圈，配有6片式精密光学镜片+蓝宝石hybrid滤光片。图为&nubia&Z11&mini编辑点评：&&&&nubia&Z11&mini采用的全新nubia&UI&3.9.6，功能方面配备强大有趣的超级截图功能，包含录屏、长截图和自由截图，还可以同时运行两个、等第三方应用。此外系统通过深层优化，开机速度较上一代提升18%，并通过智能后台应用管理，及时清除冗余运行缓存，带来持续流畅的使用体验，全新智能省电技术更能为用户提供长达两天的日常使用时长。&&&&&&&&&&&&&nubia&Z11&mini（行货）[销售价格]&1099元[销售商家]&努比亚商城[购买链接]产品：
6酷派cool1&&乐视入股酷派后首款联手发布的新品Cool1已经正式登陆，这款一改酷派以往的作风，不再走商务路线，整合乐视的资源，打造一台千元双摄像头手机。这次联合乐视带来了全新的系列，cool1不仅拥有强大的硬件配置，还拥有双摄像头，还有乐视生态系统，更打出生态化反，负利润的口号。图为&酷派cool1&&配置方面，cool1手机CPU方面使用八核64位高通骁龙652处理器，拥有4个A72核心和4个A53核心，A72核心频率为1.8GHz，也是千元左右少有使用骁龙652的手机。使用上了3G/4GB的大内存以及提供32GB的机身储存，规格也是比较高。屏幕方面是采用1080P屏幕，拥有双1300万像素的摄像头，彩色加上黑白摄像头，另外还有800万像素的前置摄像头。电池方面，拥有4060mAh大电池，网络方面支持双卡双待支持全网通。这样的配置1099元售价确实给同价位的产品带来不少的压力。图为&酷派cool1编辑点评：&&总体来说cool1手机拥有双摄像头、高通八核处理器、3G/4GB大内存、4060mAh电池等等，而售价仅为1099元，绝对是同价位手机中性价比最高的一款。cool1手机打着生态化反，负利润的口号，搭配EUI带来不少的内容，而cool1不仅是卖硬件，还是卖乐视的各种内容，而这些内容才是为用户创造更多的价值。&&&&&&&&&酷派cool1（行货）[销售价格]&1099元[购买地址]&酷派商城[购买链接]&&&&&&&&&&&&&&&&产品：
7360手机N4&&&5月9日，360在北京751D·Park东区正式发布360N4，而这也是继360手机f4之后，又一款新品，而它依旧走的是亲民、高性价比路线，而且你必须要在高性价比前面加个超字。超高性价比更为贴近，因为360手机N4的出现，让4GB&RAM运存这样的旗舰配置，下探到了千元机之内。其实在年初我们曾经提出过这样的假想，只是没想到不到半年时间，就这样给实现了。图为&360手机N4&&360手机N4正面采用一块像素分辨率FHD级别屏幕，同样该机采用2.5D玻璃面板，持握感出色。而在机身背部，还设有一颗1300万像素后置镜头，包含LED补光灯，及其对应的500万像素前置镜头。核心方面搭载联发科旗舰级十核处理器“Helio&X20”，配合Mali-T880图形处理芯片；以及高达4GB&RAM的运行内存，流畅运行360&OS系统，同时内置3080mAh容量电池，支持涡轮闪充技术。图为&360手机N4编辑点评：&&360手机N4讲求的是粗暴的配置加细腻设计，以换得畅快体验，另外搭载360&OS的360手机N4还支持支付宝/指纹快捷支付、骚扰拦截、朋友圈小视频特效等功能，真正让体验细化到生活中的点点滴滴。另外关于360手机的产品线分类，当前F、N、Q三条线，其中F主攻高性价比、N主攻流畅使用体验、Q主攻前瞻功能和高端科技。而360手机N4全系标配4GB&RAM运存的“粗暴”配置，也让人们颇感震撼。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&360手机N4（行货）[产品售价]&999元[销售商家]&[相关链接]&产品：
8黑莓Priv　　黑莓曾在诺基亚称霸的那几年内，在欧美市场唯一可以与诺基亚、摩托罗拉等一线厂商抗衡的品牌。多少了解一些圈历史的朋友，都会对其品牌的商务化、全键盘以及优良、可靠品质的风格较为熟悉。在智能手机全面进入手指触控时代后，黑莓也是为数不多的依旧在某些地方坚持自我，保持一贯风格的厂商之一，黑莓Priv就巧夺天工的将触控与键盘合二为一。黑莓Priv　　黑莓Priv采用滑盖式设计，实体键盘被隐藏在了机身下方，将上半部分的触控屏幕上滑即可唤出。虽然采用了全键盘的经典设计，黑莓Priv在触控屏上依旧不含糊，设计精益求精。采用5.43英寸的AMOLED屏幕，显示级别达到2K，像素密度也高达540ppi，看上去不但非常清晰，弧面屏幕的触摸手感也非常出色。机身边缘设计有棱有角，搭配以黑色为主色调的时尚外观，科技感爆棚。黑莓Priv　　黑莓Priv采用骁龙808六核处理器，虽然上市时间相比现在的一些旗舰有些早了，但是骁龙8系的处理器还是让其不失为一方代表之作。参数方面为3GB&RAM+32GB&ROM，配备1800万像素的主摄像头支持4K视频录制。对于这款产品，相信购买的最主要原因还是其极具科技感与美学的颜值，如果正好对你的胃口，相信价格不会成为纠结是否入手的原因。&&&&&&黑莓Priv（行货）[产品售价]　3999元[销售商家]&京东商城[相关链接]&
9OPPO A57详细参数
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