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    • FT CPU IPC進步相對有限
    • LX CPU IPC進步較快
    • 單核性能和IPC提升非常關(guān)鍵
    • 自主研發(fā)更具發(fā)展后勁
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微結(jié)構(gòu)設(shè)計能力看國產(chǎn)CPU發(fā)展

2021/07/12
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當(dāng)下,國內(nèi)CPU公司可以大致分為涇渭分明的兩條技術(shù)路線,分別是自主研發(fā)路線和技術(shù)引進路線,從實踐上看,自主CPU架構(gòu)改進能力和IPC提升能力要明顯優(yōu)于技術(shù)引進CPU,在研發(fā)上更具發(fā)展后勁。 

FT CPU IPC進步相對有限

2013年的FT1500是基于SPARC的開源代碼設(shè)計出來的,2015年的FT1500A為ARM,F(xiàn)T1500A相較于FT1500在單核性能上提升了3倍,但在FT1500A之后,F(xiàn)T2000和FT2000plus在單核性能上提升就比較有限了。

從下圖可以看出,從2014年至今,F(xiàn)T在主頻提升上比較有建樹,從FT1500A的1.5G至2G提升到了如今的2.6G至3G,成績喜人,可喜可賀。但在IPC方面,從FT1500A到FT-2000/4,再到D2000提升非常小.總而言之,F(xiàn)T-2000/4在IPC上原地踏步,主要依靠主頻的提升,把CPU性能提升上來。

LX CPU IPC進步較快

LX3A1000和LX3B1500(2013年)在單核性能上與FT1500大致相當(dāng)。2015年的LX3A/B2000單核性能遜色于FT1500A,之后的LXA3/B3000也只是在單核性能上接近FT2000。但到了LX3A/B4000這一代,性能有了大幅提升,單核性能提升超過80%。

 

 

必須說明的是,LX3A/B4000這一代與LXA3/B3000這一代CPU在制造工藝上都是28nm SOI工藝,也就是說在制造工藝完全相同的情況下,LX通過自身的設(shè)計能力,把單核性能提升80%以上。在國內(nèi)諸多ARM芯片性能提升高度依賴臺積電先進工藝和購買國外更好EDA工具的大背景下,LX這種完全依靠自身設(shè)計能力提升CPU性能的做法絕對是一股清流。 

就LX3A5000而言,最大的改變是提升了制造工藝。其次是對微結(jié)構(gòu)進行了一些改進,IPC提升在15%左右,這使3A5000的SPEC06測試定點26分(base  @2.5Ghz)。這個成績已經(jīng)達(dá)到預(yù)期指標(biāo),而且經(jīng)過進一步優(yōu)化,SPEC06成績還有進一步優(yōu)化的空間,優(yōu)化后Peak可以達(dá)到30分。在采用12/14nm工藝的條件下,單核性能已經(jīng)達(dá)到甚至超過技術(shù)引進的7nm ARM處理器水平。

 

 

單核性能和IPC提升非常關(guān)鍵

目前,國內(nèi)CPU公司在宣傳上有一個非常不好的現(xiàn)象,那就是喜歡堆核心數(shù),用64核、48核戰(zhàn)平英特爾14核、28核CPU來"彰顯"自己的CPU如何厲害。但實際上,這種做法意義是相對有限的,因為在桌面和服務(wù)器,很多程序都是串行的,尤其是桌面CPU非常注重單核性能。畢竟單核性能是基礎(chǔ),很多程序都依賴單進程的處理速度,如果單核性能上不去,核心數(shù)再多也沒用。游戲開發(fā)者也向AMD RTG圖形部門大佬表示:相比堆核心數(shù),他們寧愿希望CPU單核性能提升1%。在AMD推出銳龍以后,單核性能大幅提升,這使AMD的市場份額有所回升,并使AMD的股價相對于最低谷時期暴漲20倍。

因此,想要在市場上占據(jù)一席之地,單核性能至關(guān)重要,CPU單核性能不行的話,萬事皆休。就提升單核性能而言,一個辦法是改進CPU架構(gòu)提升IPC,另一個辦法是提升CPU的主頻。就提升主頻而言,最簡單粗暴的辦法是通過采用臺積電更加先進的制造工藝,而提升IPC則需要CPU設(shè)計公司具備更強的設(shè)計能力。

自主研發(fā)更具發(fā)展后勁

從技術(shù)引進和自主研發(fā)兩條技術(shù)演進路線上來看,自主研發(fā)的CPU顯然具備更強IPC提升能力。下圖中,白色的為技術(shù)引進CPU,橙色的為自主CPU。

實踐證明,技術(shù)引進CPU雖然在初期會有一個大飛躍,但要實現(xiàn)技術(shù)引進消化吸收,這需要時間,會產(chǎn)生一個"先快后慢"的效果。而自主研發(fā)雖然一開始的速度會慢一些,但基礎(chǔ)可以打的更加扎實,在后續(xù)研發(fā)方面會更具有發(fā)展后勁。借用武俠小說的概念打個比方,技術(shù)引進有一點像一些反派配角修行的邪派武學(xué),通過“走捷徑”,前期可以快速提升武力值,可以在主角面前耀武揚威,但到后期就會后繼乏力被主角教訓(xùn)。自主研發(fā)則類似主角學(xué)的名門正派絕世武功,前期不顯山不顯水,武功進階速度不如修習(xí)邪派武學(xué)的反派,但后勁綿長越到后期越厲害。鐵流希望國內(nèi)CPU研發(fā)單位走武俠小說中主角的道路,千萬別學(xué)反派練習(xí)邪派武學(xué)把路走歪了。

CPU自主研發(fā)雖然在前期會有比較高的試錯成本,發(fā)展也會慢一些,性能也會差一些,但有助于積累經(jīng)驗,鍛煉能力。由于CPU源代碼都是自己寫的,發(fā)現(xiàn)問題后自己有能力改,通過不斷的性能分析,找出CPU的瓶頸,然后不斷地迭代,這才是發(fā)展的動力。

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