龍芯2K3000是龍芯中科推出的一款主打性價(jià)比的工控CPU產(chǎn)品，基于龍芯LA364處理器核。LA364的規(guī)格只有龍芯高端核心LA664的一半，與Intel CPU的小核對(duì)標(biāo)。龍芯2K3000的市場(chǎng)定位也與Intel i3-N系列相似。盡管它們每GHz的性能相近，但因?yàn)镮ntel i3-N系列采用了更先進(jìn)的Intel 7工藝，所以頻率上限更高，那么性能也就應(yīng)該更高。

　　只是由于兩者的資料并不詳盡，很難直觀地對(duì)比性能。為了探究這個(gè)問(wèn)題，筆者從“集特智能（GitStar）”公司借到了一塊搭載了龍芯2K3000的工控主板，又找了一臺(tái)基于Intel i3-N305的袖珍主機(jī)，對(duì)兩者進(jìn)行相同的測(cè)試，以便直接對(duì)比差距。

2K3000和i3-N305的主機(jī)功率測(cè)試

　　龍芯2K3000有4核和8核兩個(gè)型號(hào)，主頻也從2.0GHz到2.5GHz有多個(gè)版本。它還有個(gè)兄弟型號(hào)是龍芯3B6000M，主要面向筆記本電腦、袖珍主機(jī)等消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。兩者規(guī)格與性能相同，僅封裝形式不同。

　　集特智能的這款型號(hào)為GM7-3601-01的產(chǎn)品是工控主板，對(duì)穩(wěn)定性的要求大于性能，因此搭載的是8核2.2GHz的2K3000，而不是2.5GHz的版本。作為對(duì)手的i3-N305也是8個(gè)核心，但睿頻高達(dá)3.8GHz，看起來(lái)它們并不是同一個(gè)級(jí)別的對(duì)手。

　　2K3000支持的內(nèi)存是DDR4-3200單通道，i3-N305則支持DDR5-4800單通道。內(nèi)存帶寬的差距也會(huì)造成性能差距，特別是在多任務(wù)并行時(shí)，內(nèi)存瓶頸對(duì)性能發(fā)揮的不良影響尤其明顯。不過(guò)i3-N305的TDP僅15W，在限制TDP的情況下必然不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持較高睿頻。特別是多核并行的時(shí)候頻率會(huì)進(jìn)一步降低，因此兩者的實(shí)際性能差距可能并不那么大。

　　TDP不是CPU的最大功耗，而是為主板和整機(jī)的散熱設(shè)計(jì)提供的指導(dǎo)意見(jiàn)。在未解鎖TDP時(shí)，i3-N305主機(jī)在CPU空閑時(shí)的功率是7W左右，但峰值功率超過(guò)37W，此時(shí)的CPU功率應(yīng)該有30W以上。這樣的功率明顯超出了這臺(tái)主機(jī)散熱及供電的安全閾值，因?yàn)榕涮椎碾娫催m配器額定功率才36W（12V3A）。

　　如果不限制CPU功率，那么在進(jìn)行視頻編碼解碼、UnixBench測(cè)試、HPL測(cè)試等任務(wù)時(shí)，i3-N305主機(jī)峰值功率會(huì)超過(guò)50W，此時(shí)CPU本身的功率應(yīng)該已經(jīng)超過(guò)40W。在這種情況下進(jìn)行性能測(cè)試，對(duì)于這臺(tái)迷你電腦而言，就是一種作死的行為藝術(shù)。

　　如果不是跑分而是實(shí)際使用，那就更無(wú)法預(yù)料CPU功率什么時(shí)候會(huì)超出安全閾值。雖然解除功耗限制后，在不同的測(cè)試項(xiàng)目中i3-N305的多核并行性能可提高10%至20%不等，但若硬件隨時(shí)面臨損壞風(fēng)險(xiǎn)就沒(méi)有實(shí)際意義。因此在后面的性能測(cè)試中，都不使用激進(jìn)的功耗控制策略。

　　龍芯2K3000雖然峰值功率低于i3-N305，但多數(shù)時(shí)間的功率比Intel i3-N305更高。主要原因在兩個(gè)方面：一是工藝落后，二是動(dòng)態(tài)調(diào)頻調(diào)壓的功能沒(méi)有啟用。2K3000的硬件是支持動(dòng)態(tài)調(diào)頻調(diào)壓的，但操作系統(tǒng)始終沒(méi)有完成支持，導(dǎo)致CPU在空閑時(shí)仍然維持在最高頻率。龍芯如果不盡快完善自動(dòng)降頻的功能，那么在用于筆記本等移動(dòng)設(shè)備時(shí)是比較吃虧的。

DDR4與DDR5，內(nèi)存帶寬差距明顯

　　龍芯2K3000支持DDR4-3200，Intel i3-N305支持DDR5-4800。雖然都只有一個(gè)內(nèi)存通道，但在內(nèi)存訪問(wèn)速率方面i3-N305必然有優(yōu)勢(shì)。

　　以往任何國(guó)產(chǎn)CPU都對(duì)內(nèi)存很挑剔，不使用國(guó)產(chǎn)CPU專門適配過(guò)的“信創(chuàng)內(nèi)存”可能就無(wú)法點(diǎn)亮。龍芯CPU的內(nèi)存兼容性現(xiàn)在有很大改觀，現(xiàn)在由于內(nèi)存供應(yīng)緊張，線上平臺(tái)已經(jīng)沒(méi)有零售的“信創(chuàng)內(nèi)存”了，筆者在某魚(yú)隨機(jī)買了兩條DDR4筆記本內(nèi)存，它們都能在2K3000上正常使用。

　　但兼容不代表能完美地發(fā)揮性能，在使用這些內(nèi)存時(shí)，2K3000多線程的內(nèi)存訪問(wèn)速率反而比單線程還低。一條海力士16G的，單線程內(nèi)存Copy速率約為17GB/s，多線程降到14GB/s。另一條金士頓32G的，多線程速率甚至只有10GB/s左右，可能比完美適配的內(nèi)存低了一半。既然有更慢的，那么就肯定有更快的，因此筆者認(rèn)為內(nèi)存速率低是未適配的原因，而不是2K3000的內(nèi)存控制器只有這樣的水準(zhǔn)。

　　Intel和AMD也有類似的問(wèn)題，不同的內(nèi)存即使時(shí)序參數(shù)完全相同，在同一顆CPU上的實(shí)際速率也有差距。但我為Intel i3-N305準(zhǔn)備的32G海力士DDR5內(nèi)存發(fā)揮正常，單線程內(nèi)存Copy速率約為14GB/s，多線程接近22GB/s，使它在多任務(wù)并行時(shí)能更少地遭遇內(nèi)存速率瓶頸。

　　在內(nèi)存適配不對(duì)等的情況下對(duì)比兩者性能，對(duì)2K3000有失公平。但是連生產(chǎn)工藝不對(duì)等這種更嚴(yán)重的不公平都已經(jīng)忍受了，那么再增加一些不公平也沒(méi)什么大不了。反正2K3000沒(méi)說(shuō)話，我就當(dāng)他同意了。

7zip多線程文件壓縮解壓測(cè)試

　　文件壓縮和解壓是常用的功能，本次使用Deepin V25系統(tǒng)和自帶的7zip 16.02進(jìn)行測(cè)試。使用了來(lái)自一個(gè)視頻編碼測(cè)試資源網(wǎng)站的YUV序列文件進(jìn)行實(shí)際的壓縮解壓操作，文件大小為42GB。

　　壓縮文件時(shí)使用默認(rèn)的參數(shù)，但開(kāi)啟多線程支持。i3-N305壓縮這個(gè)42GB的文件耗時(shí)171分33秒，2K3000耗時(shí)187分2秒，落后不到10%。把壓縮得到的文件解壓，i3-N305耗時(shí)23分24秒，2K3000耗時(shí)18分33秒，速度快25%以上。2K3000在文件壓縮解壓方面的綜合表現(xiàn)優(yōu)于i3-N305，而且這只是2.2GHz的2K3000。

　　但如果看7zip的benchmark測(cè)試分?jǐn)?shù)，那么i3-N305反而優(yōu)于2K3000。特別是壓縮得分要比2K3000高45%，而不是實(shí)際的不到10%的差距。這說(shuō)明跑分成績(jī)不能代表實(shí)際的壓縮解壓速度，x86架構(gòu)的7zip跑分相對(duì)于龍芯LoongArch架構(gòu)有一些虛高。

　　另外，不同版本的7zip測(cè)試成績(jī)也不能相互對(duì)比。而且7zip的測(cè)試成績(jī)只能反映CPU壓縮和解壓文件的性能，而不能代表CPU的綜合性能。

SPEC CPU 2017通用性能測(cè)試

　　SPEC CPU 是相對(duì)權(quán)威的CPU性能評(píng)估工具。這次使用SPEC CPU 2017分別測(cè)試單核、4核并行、8核并行的成績(jī)。操作系統(tǒng)是Deepin V25，編譯器是開(kāi)源上游的GCC16。編譯參數(shù)主要是“-O3 -march=native -staic -flto”以及與CPU指令集對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟向量的參數(shù)。

　　其中的“-march=native”實(shí)際上對(duì)2K3000是無(wú)效的，因?yàn)?K3000的微架構(gòu)在GCC編譯器中還缺少對(duì)應(yīng)的優(yōu)化。編譯時(shí)會(huì)給出信息“unknown processor ID '0x14b020', some tuning parameters will fall back to default”，意思是因?yàn)椴徽J(rèn)識(shí)這顆新CPU，所以取消了部分編譯優(yōu)化。這對(duì)2K3000當(dāng)然也不公平，但往好的地方想，等以后編譯器對(duì)2K3000支持完善了，不就等于免費(fèi)升級(jí)性能嗎？現(xiàn)在就別挑剔了，將就測(cè)吧！

　　因?yàn)閕3-N305單核最高睿頻達(dá)3.8GHz，所以單核性能遠(yuǎn)高于2K3000。但4核并行時(shí)CPU頻率就嚴(yán)重下降，成績(jī)只比4核并行的2K3000高6%。當(dāng)然這并非i3-N305的性能極限，而是功耗和溫度保持在安全閾值之內(nèi)時(shí)的極限。同樣，2K3000也未到極限，它有2.5GHz的版本，也有適配更好的內(nèi)存，還有將來(lái)增加了微架構(gòu)優(yōu)化的編譯器，任何一項(xiàng)改善都能使測(cè)試成績(jī)更高。

　　在8核并行的時(shí)候，內(nèi)存帶寬對(duì)2K3000的拖累加重，CPU并行效率嚴(yán)重下降。單通道DDR4在面對(duì)8核并行時(shí)還是太勉強(qiáng)了，i3-N305的單通道DDR5對(duì)并行性能的影響就小得多。前面2K3000的7zip測(cè)試表現(xiàn)較好，是因?yàn)槲募嚎s和解壓相對(duì)于SPEC CPU測(cè)試來(lái)說(shuō)不算是內(nèi)存密集型應(yīng)用。

　　正如7zip的測(cè)試成績(jī)不等于實(shí)際的壓縮和解壓速度，實(shí)際應(yīng)用的表現(xiàn)也不會(huì)與性能測(cè)試的成績(jī)比例一致。2K3000和i3-N305本就不適合重負(fù)載的應(yīng)用，而像WPS、微信、瀏覽器這類軟件對(duì)內(nèi)存帶寬的依賴比7zip還低得多，因此在2K3000和i3-N305上的實(shí)際性能表現(xiàn)會(huì)基本相同。

UnixBench系統(tǒng)綜合性能測(cè)試

　　大多數(shù)性能測(cè)試都是以硬件為主導(dǎo)，UnixBench測(cè)試則加大了操作系統(tǒng)的得分權(quán)重。例如創(chuàng)建進(jìn)程、管道通信、腳本執(zhí)行、小文件讀寫(xiě)等測(cè)試項(xiàng)目都屬于操作系統(tǒng)可以拼命優(yōu)化的范疇。盡管軟件功能的執(zhí)行依賴硬件，但操作系統(tǒng)的優(yōu)化可以讓硬件如虎添翼。

　　因?yàn)椴煌牟僮飨到y(tǒng)對(duì)這種操作的優(yōu)化程度不同，所以不能用不同系統(tǒng)下的UnixBench測(cè)試成績(jī)來(lái)對(duì)比硬件性能。為了證明這一點(diǎn)，筆者除了用Deepin V25測(cè)試2K3000和i3-N305，還用UOS 20進(jìn)行了測(cè)試。但因?yàn)閁OS系統(tǒng)在i3-305迷你電腦上未能啟動(dòng)，所以只有2K3000的測(cè)試成績(jī)。

　　根據(jù)測(cè)試結(jié)果，在執(zhí)行操作系統(tǒng)的基本功能時(shí)，2K3000單核比i3-N305更優(yōu)，但8核并行仍然受到內(nèi)存帶寬的不利影響。不過(guò)這樣的差距在實(shí)際使用中基本感受不到區(qū)別，可以算是同一水準(zhǔn)。

　　UOS系統(tǒng)測(cè)出的單任務(wù)成績(jī)提高了近60%，并行成績(jī)幾乎翻倍。說(shuō)明在UOS系統(tǒng)中進(jìn)行打開(kāi)程序、切換窗口、復(fù)制文件等日常操作時(shí)會(huì)更加流暢，這樣大的差距是能直觀體會(huì)到的。以前國(guó)產(chǎn)CPU性能較低，UOS這樣的信創(chuàng)操作系統(tǒng)為了改善用戶體驗(yàn)，也算是竭盡全力了。

核顯性能足以勝任普通辦公用途

　　2K3000和i3-N305都集成了GPU，其中2K3000中集成的LG200是龍芯第二代自主GPU核心。基于同款GPU核心的獨(dú)立顯卡9A1000對(duì)標(biāo)AMD RX550，核顯版的性能是9A1000的1/4，也是上一代7A2000橋片集顯LG100的4倍。

　　使用glmark2實(shí)測(cè)i3-N305集成的GPU，成績(jī)也僅比AMD RX550的1/4略高，那么2K3000和i3-N305的核顯性能應(yīng)該比較接近才對(duì)。但是2K3000的核顯實(shí)測(cè)成績(jī)才715分，性能不到i3-N305的一半，甚至不到上一代集顯LG100的2倍，更遑論4倍性能。

　　硬件規(guī)格是確定的，那么同樣可以確定的就是驅(qū)動(dòng)程序未能發(fā)揮出2K3000核顯的性能。如果2K3000中集成的LG200所表現(xiàn)的性能與紙面數(shù)據(jù)相符，那么圖形處理性能就與i3-N305的核顯相同了。驅(qū)動(dòng)優(yōu)化，任重道遠(yuǎn)啊。

　　不過(guò)2K3000當(dāng)前發(fā)揮的性能已經(jīng)介于AMD R5-230和Radeon 520之間，作為“信創(chuàng)辦公顯卡”是合格的。i3-N305的核顯性能雖然圖形性能更高，但也同樣是“信創(chuàng)辦公顯卡”的范疇，和2K3000一樣只適合普通辦公軟件、輕量的CAD設(shè)計(jì)、視頻播放、常規(guī)視頻編輯、休閑游戲等。要是玩《黑神話·悟空》，那么幀率是2還是4有什么區(qū)別呢？

　　盡管2K3000當(dāng)前的圖形處理性能不如i3-N305，但LG200在其他方面的優(yōu)勢(shì)不小。

1. LG200集成了單獨(dú)的視頻處理模塊，在編碼解碼視頻時(shí)不占用GPU的圖形性能，對(duì)CPU的耗用也低。i3-N305沒(méi)有集成單獨(dú)的視頻處理模塊，硬件加速的視頻編碼解碼是依靠CPU和GPU混合運(yùn)算，不是很適合同時(shí)執(zhí)行其他耗用CPU或GPU的任務(wù)。
2. LG200是GPGPU，而不是單純的圖形處理器，提供了256GFlops的通用算力。如果軟件支持使用GPGPU進(jìn)行通用計(jì)算，那么可以大幅度提高計(jì)算速度。
3. LG200集成了AI處理單元，算力為8TOPS，可以加速終端AI處理，并且不占用CPU和GPU的其他資源。

　　2K3000和i3-N305的綜合性能比較接近，實(shí)際對(duì)比各有勝場(chǎng)，在多數(shù)應(yīng)用中沒(méi)有可感知的差距。主要是在對(duì)內(nèi)存帶寬極其依賴的應(yīng)用中，2K3000的性能表現(xiàn)會(huì)明顯弱于i3-N305，但這一點(diǎn)也能改善。

　　在Linux系統(tǒng)下，龍芯的LoongArch指令集軟件生態(tài)已經(jīng)逼近x86。未兼容龍芯LoongArch的商業(yè)軟件，包括大部分Windows軟件也能通過(guò)“二進(jìn)制翻譯技術(shù)”運(yùn)行。龍芯CPU早已脫離了軟件匱乏的境地，指令集的生態(tài)壁壘正在被龍芯消除。

　　龍芯2K3000和Intel i3-N系列市場(chǎng)定位相似，各種形態(tài)的產(chǎn)品價(jià)格也趨近。例如i3-N305工控主板的市售價(jià)一般在1500～2000之間，筆者測(cè)試的這款來(lái)自集特智能的龍芯2K3000工控主板也在同樣的價(jià)格區(qū)間。一些基于2K3000的低成本開(kāi)發(fā)板、迷你電腦主板，也與基于Intel i3-N系列的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品一樣，實(shí)售價(jià)在1000左右。

　　龍芯在市場(chǎng)規(guī)模遠(yuǎn)小于Intel的情況下，使CPU的性價(jià)比越來(lái)越貼近市場(chǎng)，既有助于龍芯發(fā)展，也有利于消除進(jìn)口CPU的市場(chǎng)壟斷。