國產CPU單核性能有多強？已達五年前的Core i3一半水平

中國公司在移動處理器市場上已經有了一席之地，關注國產處理器發展的人應該知道國內現在還有兩個痛點，一是先進的半導體製造工藝，國內最先進的還是28nm，比Intel、三星、TSMC要落後兩代以上。第二個遺憾就是高性能處理器了，儘管申威處理器已經幫助太湖之光實現了TOP500第一，但是很多人還是不甘心，非要跟Intel比輸贏才算，而且必須要看單核性能。那國產CPU到底是什麼水平？科技日報稱國產CPU單核性能已經達到了Intel Corei3處理器的一半性能。

新華社援引科技日報的一篇報道介紹了國內核高基項目十多年來的進展。所謂核高基是指核心電子器件、高端通用晶元及基礎軟體產品三大產品，在2006年發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》中，它與載人航天、探月工程等並列為16個重大科技專項。

在這個國家重大科技專項中，CPU處理器無疑是備受矚目的焦點，原文列舉了國產CPU這麼多年來取得一些重大突破，包括採用全國產CPU處理器的「神威·太湖之光」超算整機在2016年的第47次和第48次世界超算TOP500排名中位列第一；基於「神威·太湖之光」超級計算機完成的「全球大氣非靜力雲分辨模擬應用」獲得2016年度戈登貝爾獎，實現中國這一領域零的突破。「十二五」期間，部分採用國防科技大學「飛騰1500」CPU的「天河二號」超級計算機也曾多次排名世界超算第一。

不過全文吸引我的地方是介紹了國產CPU在性能上的進步，特別是單核性能上，其中提到飛騰、龍芯、申威和兆芯等國產CPU的單核性能從「十二五」初期不到Intel i3CPU的10％分別提升到36.4%、33.3%、25.8%和51.5%。

而其中特別點名的是兆芯公司，這也是為數不多做X86處理器的國內企業，「國產兆芯x86通用處理器的成功自主研發和量產，令國產桌面處理器在性能方面完成了一次跨越式的提升，從「十二五」初期的不足國際整體水準的7％提升到了目前的50％，綜合性能體驗達到80％。」

從這個報道來看，國產CPU單核性能已經達到了Core i3處理器一半左右的性能，不過這是宣傳性的報道，原文並沒有提及具體的對比，比如是哪款Core i3處理器，達到51.5%性能的又是哪款國產處理器，不過我們可以來推測一下。

原文說的不足10%性能是十二五初期，而十二五計劃是2011-2015年，這個初期大概是2011-2012年，Intel同期的Core i3處理器應該是Sandy Bridge、Ivy Bridge的了，我們降低點難度，就選SNB的Core i3-2100處理器吧。

至於達到SNB Core i3一半性能的處理器基本上只有兆芯的了，因為申威、龍芯、飛騰等處理器使用的不是MIPS就是ARM或者SPARC架構，單核性能跟X86相比有點難，而兆芯的也是X86指令集，官網上列出的最新產品是ZX-C+系列，28nm工藝的四核及八核處理器，不過今年以來他們展示了最新一代的ZX-D處理器，工藝、架構都沒多大變化，4核版頻率最高還是2GHz，支持AVX2指令集，支持DDR4內存。

由於兆芯的處理器大部分都活在PPT或者展會上，主要產品也是流向政府採購，所以實際性能很少有人了解，該公司倒是公布過幾次，如下圖所示：

官方的宣傳圖中提到過ZX-D 4核處理器的SPEC2006測試成績，單任務整數（SPECint_2006）、浮點(Specfp_2006)都在20分多點，多任務整數達到了60多分，浮點也有45分的樣子。既然是比單核性能，那就看單核分數吧，特別是整數性能。

在SPEC網站上可以找到多個Core i3-2100處理器的SPEC整數結果，多數都在36-40分，這麼一比的話ZX-D性能還真的能達到Core i3一半左右的性能了，不過別忘了ZX-D處理器頻率不過2GHz，而Core i3-2100是3.1GHz，換算到同頻率的話，兆芯處理器差不多能達到Core i3的三分之二了。

不過SPEC2006的測試很複雜，不同的配置跑出來的結果差異很大，包括編譯器在內的設置都會有影響。此外兆芯公布的數據是否真實也要打個問號，他們在這方面也不是沒有先例，早前在宣傳ZX-D處理器時兆芯就用過下面這張圖：

兆芯處理器的國際象棋性能

這裡跑的是Fritz Chess國際象棋，大家應該很熟悉了，軟體支持多線程，所以ZX-C+、ZX-D四核處理器的性能還可以，8核3GHz的ZX-E（這個是16nm工藝的，大概還在流片階段吧，並沒有發布呢），性能跟Skylake架構的Core i5-6600相近了。

不過這個表格因為很多數據並不準確而被人吐槽，後來被官方和諧了。另外，AMD的Raven Ridge APU性能也在這個表格里被曝光了，這時候AMD的Ryzen處理器都沒上市呢。

搜羅了一下午的數據，主要就是為了驗證這篇新聞中說的國產CPU的單核性能，從有限的結果來看，如果沒有誇大數據，那麼國產CPU的單核性能還真有可能達到十二五初期的Core i3一半左右的性能，這已經是個很大的進步了。

但是也沒什麼驕傲的，2017年還沒上市的新品性能達到五六年前的處理器的一半水平，這說明差距還是非常大的，兆芯的ZX-C+系列的FC-1080 8核處理器在Sandra中的CPU理論測試中也不過是跟Core i3-2100相近，都在38-40Gflops左右，即便雙方頻率上有一個是2.0GHz，一個是3.1GHz，但差距就是差距，Intel有先進的製造工藝，國內現在只能依賴TSMC或者國產的28nm，兆芯下一代的ZX-E才能用上16nm，但這個處理器現在還是放衛星狀態，具體什麼時候上市都是未知數。

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