龍芯2K3000是龍芯中科推出的一款主打性價比的工控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的小核對標(biāo)。龍芯2K3000的市場定位也與Intel i3-N系列相似。盡管它們每GHz的性能相近，但因為Intel 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，很難直觀地對比性能。為了探究這個問題，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，又找了一臺基于Intel i3-N305的袖珍主機(jī)，對兩者進(jìn)行相同的測試，以便直接對比差距。

2K3000和i3-N305的主機(jī)功率測試

龍芯2K3000有4核和8核兩個型號，主頻也從2.0GHz到2.5GHz有多個版本。它還有個兄弟型號是龍芯3B6000M，主要面向筆記本電腦、袖珍主機(jī)等消費級市場。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為GM7-3601-01的產(chǎn)品是工控主板，對穩(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。作為對手的i3-N305也是8個核心，但睿頻高達(dá)3.8GHz，看起來它們并不是同一個級別的對手。

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)存帶寬的差距也會造成性能差距，特別是在多任務(wù)并行時，內(nèi)存瓶頸對性能發(fā)揮的不良影響尤其明顯。不過i3-N305的TDP僅15W，在限制TDP的情況下必然不會長時間保持較高睿頻。特別是多核并行的時候頻率會進(jìn)一步降低，因此兩者的實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)計提供的指導(dǎo)意見。在未解鎖TDP時，i3-N305主機(jī)在CPU空閑時的功率是7W左右，但峰值功率超過37W，此時的CPU功率應(yīng)該有30W以上。這樣的功率明顯超出了這臺主機(jī)散熱及供電的安全閾值，因為配套的電源適配器額定功率才36W（12V3A）。

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

如果不是跑分而是實際使用，那就更無法預(yù)料CPU功率什么時候會超出安全閾值。雖然解除功耗限制后，在不同的測試項目中i3-N305的多核并行性能可提高10%至20%不等，但若硬件隨時面臨損壞風(fēng)險就沒有實際意義。因此在后面的性能測試中，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)時間的功率比Intel i3-N305更高。主要原因在兩個方面：一是工藝落后，二是動態(tài)調(diào)頻調(diào)壓的功能沒有啟用。2K3000的硬件是支持動態(tài)調(diào)頻調(diào)壓的，但操作系統(tǒng)始終沒有完成支持，導(dǎo)致CPU在空閑時仍然維持在最高頻率。龍芯如果不盡快完善自動降頻的功能，那么在用于筆記本等移動設(shè)備時是比較吃虧的。

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。雖然都只有一個內(nèi)存通道，但在內(nèi)存訪問速率方面i3-N305必然有優(yōu)勢。

以往任何國產(chǎn)CPU都對內(nèi)存很挑剔，不使用國產(chǎn)CPU專門適配過的“信創(chuàng)內(nèi)存”可能就無法點亮。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，線上平臺已經(jīng)沒有零售的“信創(chuàng)內(nèi)存”了，筆者在某魚隨機(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，2K3000多線程的內(nèi)存訪問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也有類似的問題，不同的內(nèi)存即使時序參數(shù)完全相同，在同一顆CPU上的實際速率也有差距。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)并行時能更少地遭遇內(nèi)存速率瓶頸。

在內(nèi)存適配不對等的情況下對比兩者性能，對2K3000有失公平。但是連生產(chǎn)工藝不對等這種更嚴(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什么大不了。反正2K3000沒說話，我就當(dāng)他同意了。

7zip多線程文件壓縮解壓測試

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)行測試。使用了來自一個視頻編碼測試資源網(wǎng)站的YUV序列文件進(jìn)行實際的壓縮解壓操作，文件大小為42GB。

壓縮文件時使用默認(rèn)的參數(shù)，但開啟多線程支持。i3-N305壓縮這個42GB的文件耗時171分33秒，2K3000耗時187分2秒，落后不到10%。把壓縮得到的文件解壓，i3-N305耗時23分24秒，2K3000耗時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%，而不是實際的不到10%的差距。這說明跑分成績不能代表實際的壓縮解壓速度，x86架構(gòu)的7zip跑分相對于龍芯LoongArch架構(gòu)有一些虛高。

另外，不同版本的7zip測試成績也不能相互對比。而且7zip的測試成績只能反映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通用性能測試

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

其中的“-march=native”實際上對2K3000是無效的，因為2K3000的微架構(gòu)在GCC編譯器中還缺少對應(yīng)的優(yōu)化。編譯時會給出信息“unknown processor ID '0x14b020', some tuning parameters will fall back to default”，意思是因為不認(rèn)識這顆新CPU，所以取消了部分編譯優(yōu)化。這對2K3000當(dāng)然也不公平，但往好的地方想，等以后編譯器對2K3000支持完善了，不就等于免費升級性能嗎？現(xiàn)在就別挑剔了，將就測吧！

因為i3-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CPU頻率就嚴(yán)重下降，成績只比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，還有將來增加了微架構(gòu)優(yōu)化的編譯器，任何一項改善都能使測試成績更高。

在8核并行的時候，內(nèi)存帶寬對2K3000的拖累加重，CPU并行效率嚴(yán)重下降。單通道DDR4在面對8核并行時還是太勉強(qiáng)了，i3-N305的單通道DDR5對并行性能的影響就小得多。前面2K3000的7zip測試表現(xiàn)較好，是因為文件壓縮和解壓相對于SPEC CPU測試來說不算是內(nèi)存密集型應(yīng)用。

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

UnixBench系統(tǒng)綜合性能測試

大多數(shù)性能測試都是以硬件為主導(dǎo)，UnixBench測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、小文件讀寫等測試項目都屬于操作系統(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。

因為不同的操作系統(tǒng)對這種操作的優(yōu)化程度不同，所以不能用不同系統(tǒng)下的UnixBench測試成績來對比硬件性能。為了證明這一點，筆者除了用Deepin V25測試2K3000和i3-N305，還用UOS 20進(jìn)行了測試。但因為UOS系統(tǒng)在i3-305迷你電腦上未能啟動，所以只有2K3000的測試成績。

根據(jù)測試結(jié)果，在執(zhí)行操作系統(tǒng)的基本功能時，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。不過這樣的差距在實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)測出的單任務(wù)成績提高了近60%，并行成績幾乎翻倍。說明在UOS系統(tǒng)中進(jìn)行打開程序、切換窗口、復(fù)制文件等日常操作時會更加流暢，這樣大的差距是能直觀體會到的。以前國產(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，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?；谕頖PU核心的獨立顯卡9A1000對標(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實測i3-N305集成的GPU，成績也僅比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。但是2K3000的核顯實測成績才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)動優(yōu)化，任重道遠(yuǎn)啊。

不過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、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)勢不小。

1.LG200集成了單獨的視頻處理模塊，在編碼解碼視頻時不占用GPU的圖形性能，對CPU的耗用也低。i3-N305沒有集成單獨的視頻處理模塊，硬件加速的視頻編碼解碼是依靠CPU和GPU混合運算，不是很適合同時執(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)行通用計算，那么可以大幅度提高計算速度。

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。

總結(jié)

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

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“二進(jìn)制翻譯技術(shù)”運行。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系列市場定位相似，各種形態(tài)的產(chǎn)品價格也趨近。例如i3-N305工控主板的市售價一般在1500～2000之間，筆者測試的這款來自集特智能的龍芯2K3000工控主板也在同樣的價格區(qū)間。一些基于2K3000的低成本開發(fā)板、迷你電腦主板，也與基于Intel i3-N系列的對應(yīng)產(chǎn)品一樣，實售價在1000左右。

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

審核編輯 黃宇