IT之家編輯注：作為國產(chǎn)芯片“代言人”，龍芯在中國半導(dǎo)體行業(yè)的地位不可小覷。去年4月，龍芯推出了新一代代表國產(chǎn)最高水平的芯片，其中之一便是龍芯 3A3000，相信關(guān)注它的用戶都比較好奇，龍芯 3A3000 的實(shí)力究竟多大？現(xiàn)在，有IT之家的熱心網(wǎng)友針對(duì)龍芯3A3000進(jìn)行了測(cè)試，并且將測(cè)試的結(jié)果和其分析的心得和大家進(jìn)行了分享，內(nèi)容有些專業(yè)，感興趣的小伙伴不妨看一下。

使用phoronix-test-suite對(duì)龍芯3A3000以及X270筆記本電腦的i5-7200U處理器性能進(jìn)行了測(cè)試。

一、測(cè)試的前提：

1、 X270筆記本，i5-7200U處理器（14nm），雙核4線程，關(guān)掉省電，調(diào)成性能模式。關(guān)掉自動(dòng)睿頻（turbo），CPU主頻固定在2.5GHz。

2、龍芯3A3000主板，主頻1.4GHz，4核處理器（28nm）。

3、操作系統(tǒng)一致，均為debian testing。注意，龍芯3A3000主板裝的操作系統(tǒng)沒有針對(duì)龍芯進(jìn)行優(yōu)化。內(nèi)核為龍夢(mèng)提供的4.14版本。

二、測(cè)試的內(nèi)容和結(jié)果

測(cè)試內(nèi)容為pts中壓縮性能測(cè)試部分，包括7z、pbzip2、gzip和LZMA四種壓縮軟件。

主要的結(jié)果如下圖所示：

對(duì)以上測(cè)試的結(jié)果，我做了一個(gè)簡(jiǎn)單的分析：

如果測(cè)試到此結(jié)束，從以上的測(cè)試，可以簡(jiǎn)單得出結(jié)論，龍芯最新的處理器處理器單核的性能僅僅相當(dāng)與Intel筆記本處理器的1/5～1/2。但考慮到龍芯主頻較低，龍芯處理器單核/GHz的性能相當(dāng)于Intel i5-7200U處理器的40%~90%。

問題在于，使用PTS是否真的能夠發(fā)揮CPU的性能？運(yùn)行在龍芯上的程序，其性能還能否進(jìn)一步優(yōu)化？針對(duì)以上的四個(gè)測(cè)試，我分別進(jìn)行了分析。

三、深入分析

1.、7z性能優(yōu)化

7z benchmark跑分的結(jié)果，與線程數(shù)是相關(guān)的。在i5-7200U處理器上，分別使用1～10

個(gè)線程測(cè)試發(fā)行版所提供的7z程序性能，結(jié)果如下：

當(dāng)線程數(shù)目達(dá)到7時(shí)，7z達(dá)到其峰值性能，約為8871MIPS。當(dāng)線程數(shù)目為4時(shí)，峰值性能為8629,達(dá)到最高峰值性能的97%。

而對(duì)龍芯3A300來說，同樣使用4個(gè)線程，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法發(fā)揮其最高性能的！

類似的，使用不同的線程數(shù)目，對(duì)7z的性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如下：

在沒有使用編譯器優(yōu)化的前提下，僅增加7z運(yùn)行的線程數(shù)目，7z成績(jī)從3478提高到了4137,性能提升達(dá)到了19%。

接著，參考龍芯官方提供的優(yōu)化指南，更改了一些編譯選項(xiàng)。Phornix-test-suite中7z編譯時(shí)，默認(rèn)采用的參數(shù)為：

OPTFLAGS=-O -s

更改后的編譯選項(xiàng)為：

-march=loongson3a-mtune=loongson3a-O3-s-mabi=n32-ffast-math

-funroll-all-loops -floop-optimize

經(jīng)過優(yōu)化編譯選項(xiàng)，編譯的7z程序在使用不同的線程數(shù)目時(shí)性能如下所示：

經(jīng)過以上的優(yōu)化，龍芯3A3000運(yùn)行7z的跑分可以從3478提高到4929，提升的幅度高達(dá)42%。按照4949MIPS的跑分，龍芯3A3000性能相當(dāng)于i5-7200U（8871 MIPS）的56%，單核/GHZ性能的性能相當(dāng)于i5-7200U的50%。

2. Pbzip2

Pbzip2程序可以分為兩個(gè)部分，一部分是bzip庫，一部分是使之并行話的pbzip2。

在Pbzip2運(yùn)行時(shí)，同樣需要指定運(yùn)行的線程數(shù)目。首先，使用不同的線程，對(duì)壓縮的效果

進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容是對(duì)大小為612MB的linux-4.3.tar的Linux內(nèi)核源碼包進(jìn)行壓縮。

壓縮所使用的命令為：

#!/bin/sh

cd pbzip2-1.1.12/

./pbzip2 -c -p$NUM_CPU_CORES -r -5 ../linux-4.3.tar > /dev/null 2>&1

測(cè)試壓縮所使用的時(shí)間。

隨后，對(duì)二進(jìn)制文件的編譯進(jìn)行了優(yōu)化。增加了編譯的優(yōu)化選項(xiàng)。

-march=loongson3a -O3 -s-mabi=n32 -ffast-math

優(yōu)化后，壓縮文件耗時(shí)由51.2秒減少到43.2秒,速度提高了18.6%。

3. Lzma

Lzma測(cè)試內(nèi)容為使用lzma源碼，編譯出lzma可執(zhí)行文件，然后用它對(duì)一個(gè)大小為

563MB的linux-4.0.1.tar的文件進(jìn)行壓縮，統(tǒng)計(jì)壓縮消耗的時(shí)間。測(cè)試命令為

./lzma_/bin/lzma -q -c linux-4.0.1.tar > /dev/null 2>&1

需要注意的是，LZMA測(cè)試本身是單線程的，反映的是處理器的單核性能。

首先，我對(duì)lzma的編譯進(jìn)行了優(yōu)化。

./configure?CXXFLAGS="-march=loongson3a-O3-s-mabi=n32?-ffast-math

-funroll-all-loops?-floop-optimize"CFLAGS="-march=loongson3a?-O3?-s-mabi=n32

-ffast-math -funroll-all-loops -floop-optimize"

測(cè)試表明，壓縮時(shí)間從1106秒減少到981.6 s，速度提升了13%。

4. Gzip

經(jīng)過分析pts/compress-gzip的測(cè)試流程，我發(fā)現(xiàn)在測(cè)試中直接調(diào)用了操作系統(tǒng)提供的tar程序來實(shí)現(xiàn)壓縮和解壓縮，并沒有下載gzip源碼進(jìn)行編譯的過程。因此，測(cè)試反映的是操作系統(tǒng)自帶tar程序在本地CPU上的性能。

經(jīng)過優(yōu)化以后，龍芯CPU和Intel CPU的性能對(duì)比如下：

從優(yōu)化測(cè)試的結(jié)果看來，4核龍芯3A3000處理器綜合性能相當(dāng)于雙核四線程Intel i5-7200U處理器的60%，單核性能相當(dāng)于i5-7200U處理器的1/3～1/2。如果龍芯3A4000處理器的綜合性能能夠達(dá)到3A3000的2倍左右，差不多就可以趕上i5-7200U這款低電壓的筆記本處理器了。

四、總結(jié)

以上的測(cè)試也表明，對(duì)龍芯處理器來說，針對(duì)特定程序的性能優(yōu)化是非常關(guān)鍵的，能夠讓應(yīng)用軟件的性能有很大的提升。在龍芯處理器性能還沒有追平國外先進(jìn)處理器的階段尤其需要深度的優(yōu)化，需要“app by app,feature by feature.pixel by pixel”地去進(jìn)行優(yōu)化。為此，也希望龍芯方面能夠在編譯器和工具鏈的優(yōu)化上多做工作，使軟件開發(fā)者能夠更好地優(yōu)化自己的程序。